상강화기는 형광 영상장치에서 영상의 특성을 결정하는 주된 요소이다. 본 연구는 두가지의 상강화기를 임상에서 평가하기 위하여 간단하고 비파괴적이며 적당한 시간내에 행할 수 있는 계의 활동 프로그램을 제시하였다. 이 프로그램은 크게 세 부분 즉, X-선 발생장치, 영상의 질, 조준으로 되어있다. X-선의 발생장치에 대하여 관전압의 정확도와 자동노출 조절기능을 비교하였다. 영상의 질을 위해서는 저대비 및 고대비 분해능 측정, 체격자 실험 등을 수행하였으며 이 실험에서는 비디오 모니터 및 순간영상을 필름화한 정량적인 분석을 분석하였다. 조준에 대해서는 상강화기의 유용한 영역의 직경과 상의 찌그러짐을 측정하고 정량적인 분석을 하였다. 이 실험들의 과정 및 결과들이 상강화기의 인수검사 및 계의 활동지수를 평가하는데 이용되기를 바란다.
의료영상 분야에서의 디지털화가 시도되면서부터 평판형 디지털 영상검출기가 일반촬영 및 투시영상을 비롯한 다양한 영상 획득 장치에의 적용을 위해 꾸준히 연구, 개발되어져 왔다. 본 연구는 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기를 통해 획득된 영상의 평가를 통해 순수 국내 기술로 개발중인 디지털 방사선 검출기의 임상 사용여부를 확인하고, 영상평가의 주요인자인 modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE) 이용하여 정량적인 값을 도출함으로써 의료영상평가에 필요한 측정 방법 및 그 기초 자료의 제공을 그 목적으로 한다. 비정질 셀레늄을 이용한 디지털 방사선 검출기는 pixel pitch가 $139\;{\mu}m$이며, 전체 active area은 $14{\times}8.5\;inch^2$, 전체 pixel의 수는 3.9백만개이다. 디지털 X-선 검출기에서 광도전체로서 비정질 셀레늄은 TFT 평판 패널 위에 진공 증착된다. 비정질 셀레늄의 두께는 $500\;{\mu}m$이다. 디지털 방사선 검출기의 성능을 평가하기 위해 민감도, 선형성, MTF, NPS, 그리고 DQE가 측정되었다. 선형성 평가에서는 뛰어난 선형성[($r^2$)=0.9693]을 보였다. 측정된 민감도는 인가전압 $10\;V/{\mu}m$에서 $4.16{\times}10^6\;ehp/pixel{\cdot}mR$이며, MTF는 2.5\;lp/mm에서 52%이다. 그리고 DQE는 1.5\;lp/mm에서 75%이다. 본 연구를 통해 영상평가 측정 기술의 기본적 토대를 마련하고, 측정된 값은 국내 기술로 개발중인 비정질 셀레늄을 이용한 직접방식의 디지털 방사선 검출기의 임상적 사용가치가 충분함을 뒷받침할 수 있는 기초 자료로서 제공될 수 있을 것으로 판단된다.
X선은 방사선 진단과 치료 분야에 있어서 다양하고 광범위하게 이용되고 있으며, 최근에는 방사선 치료용 초소형 X선관이 개발되었다. 초소형 X선관은 조사 목적 부위에 직접 삽입하여 사용되므로 제작 시준기에 따라 다양한 각도로 X선 조사가 가능하고, 검사 목적 외의 환자 피폭선량을 최소화한다. 이러한 초소형 X선관의 장점을 이용해서 X선 영상을 획득하는데 적용한다면 X선 진단 분야의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 하지만 초소형 X선관은 본래 치료용으로 설계되었기 때문에 진단용 장비에 적합한 시준기, 필터(added filter) 등이 필요하다. 따라서 자체 제작한 시준기와 필터를 적용하여 초소형 X선관의 빔 특성이 진단용에 적합한지 평가 하였고, 이를 위해서 다이오드 검출기를 이용하여 반가층을 측정하고 측정의 가능성을 평가하였다. 본 연구에서는 Si PIN Photodiode type인 Piranha 검출기(Piranha, RTI, Sweden)를 사용하여 필터 적용 유무에 따른 초소형 X선관의 반가층을 측정하고, 알루미늄 필터를 사용한 측정을 통하여 Piranha 검출기의 반가층 측정의 정확성을 평가하였다. 측정 결과에 따르면 초소형 X선관의 반가층은 필터의 장착에 따라 약 1.9배 증가하여 진단용 방사선 발생 장치의 적합성을 확인하였다. Piranha 검출기의 반가층 자동 측정값은 필터를 미장착한 경우에 실제 반가층 측정값에 비해 50% 높게 측정되어 적용이 불가능하나, 필터를 장착한 경우에는 실제 반가층 측정값과 약 15%의 차이로 감소되었다. 따라서 진단용 필터를 적용했을 경우는 Piranha 검출기의 반가층 자동측정이 가능하여 kV-X선 특성평가를 수월하게 수행할 것으로 기대된다.
모든 디지탈 영상계에서 검출기는 일정한 크기를 가지며, 이에 의해 영상은 흐려지고 공간분해능은 저하된다. 이제까지는 검출기 크기를 줄임으로써, 즉 검출기 수효를 증가시킴으로써 이 문제를 해결해 왔다. 본논문에서는 광학에서 사용한 방법에 의한 공간분해능 향상을 공간 및 주파수 대역에서 시도하였다. 또한 이 방법을 CT(전산화 단층 영상 처리기)에 응용하였으며 검출기 수효를 증가하지 않고서도 공간분해능이 매우 향상됨을 알 수 있었다. 이 방법에 대한 전본이론 및 simulation결과를 정리하였다.
최근 디지털 유방촬영술 분야에서 영상의 획득장치, 표시장치, 저장장치는 각각 별도의 분야로 발전하고 있다. 영상획득장치는 유방을 통과한 X-선을 흡수 포착하여 영상으로 저장하는 장치인데, 이를 이용하여 촬영된 영상은 여러 가지의 영상처리기술을 이용하여 진단이 가능하기 때문에 조기에 병변을 발견할 수 있다. 본 논문에서는 지금까지의 디지털 유방촬영술의 기술에 대하여 알아보고 구현된 디지털 유방X-선촬영기의 성능을 분석한다.
본 연구는 흉부 X-ray 검사 시 디지털 영상의 적절한 유효 Detector exposure index (DEI) 범위 내의 영상의 Dose area product (DAP)값과 유효선량을 비교함으로써 적절한 관전압의 범위를 확인하고자 하였다. GE Definium 8000을 사용하여 흉부팬텀을 이용한 Chest PA 검사를 재현하였다. kVp range는 60~130 kVp, mAs range는 2.5 ~ 40 mAs로 설정하였다. 획득한 영상을 유효한 DEI 범위의 영상으로 분류하고 측정한 DAP을 이용하여 PC-Based Monte Carlo Program을 통해 유효선량을 계산하였다. 영상의 정량적 평가를 하기 위해 Picture archiving and communication system을 이용하여 흉추, 갈비뼈가 포함된 폐야부위, 갈비뼈가 포함되지 않은 폐야부위, 간 등 총 네 부분의 Signal to noise ratio (SNR)를 측정하였다. 관전압 별 그룹의 유의성은 Kruskal-wallis test와 사후검정으로 Mann-whitney test를 시행하여 검증하였으며 검증에 사용된 신뢰구간은 95%이다. 총 13개의 관전압 중 적정한 유효 DEI 범위안에 포함된 네개의 관전압 (60~90 kVp)을 각각 비교하였을 때, DAP는 60 kVp를 기준으로 80 kVp, 90 kVp를 비교한 결과에서만 유의한 차이를 보였다 (p= 0.034, 0.021). 유효선량은 모든 관전압 그룹에서 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). SNR은 간 부위에서 80 kVp와 90 kVp를 제외한 모든 그룹에서 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 그러므로 디지털 환경에서 적정한 흉부 X-ray 영상의 농도를 나타내기 위해 100 kVp 이상의 고관전압은 환자 선량 및 영상 측면에서 재고할 필요성이 있다고 사료된다.
CR 시스템의 잡음(Noise)의 주요한 원인은 X-선 양자 모틀이며 그 외에 Imaging plate의 구조 노이즈, 휘진발광체의 광양자 노이즈, 전기계의 노이즈, 양자화 노이즈 등이 있다. Regius 150시스템에서 선량이 $0.1\;mR{\sim}100\;mR$까지 변화할 때 SNR 변화는 0.1 mR에서 8.2부터 선형성을 가지고 증가하고 있다. 이때 최저 SNR 값이 5 이상 되므로 충분한 신뢰성을 확보했다고 할 수 있다. 의료영상시스템의 가장 일반적인 노이즈 평가방법인 Noise Power Spectrum(NPS)을 이산적 화상데이터로부터 얻어진 Pixel 값의 요동으로부터 직접 푸리에 변환하여 구하였다. 주파수 $0.5\;lp/mm{\sim}2.5\;lp/mm$ 구간의 NPS은 선량이 많아질수록 개선되며 1 mR 조사 시 $10^{-4}{\sim}10^{-5}$ 사이에 분포하여, 시판되고 있는 타 회사의 CR시스템과 유사한 노이즈 특성을 가지고 있다.
각 의료기관 내 방사선 관련 종사자나 방사선 치료환자들은 진단 및 치료 시 필연적으로 의료상 피폭을 수반하게 된다. 국제방사선방호위원회(ICRP) 권고나 국제원자력기구(IAEA)의 기준에 따라 기준선량 제약치를 적용 및 권고 받고 있지만 1차 피폭대상자인 종사자나 환자들의 피폭최적관리를 위해서는 잠재적인 피폭대상자들에게 기존의 피폭관리 시스템보다 직접적이고 가용성이 높은 측정 및 분석 방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 구비된 휴대용 단말과 연동하여 원거리에서 실시간으로 방사선 모니터링이 가능한 시스템을 개발하였다. 모니터링 시스템은 검출부, 영상부, 통신부 세 부분으로 구성되었다. 검출부는 시스템의 소형화를 위해 실리콘 광증배소자(silicon photomultiplier) 기반 섬광검출기를 설계하였으며, 영상부는 무선 CCD (charge-coupled device)카메라 모듈을 사용하여 검출부와 함께 Bluetooth 통신모듈을 통해 휴대용 단말로 측정된 방사선 정보와 영상이 전송된다. 제작된 시스템은 성능 평가를 위해 진단용 X-ray 발생장치와 $^{137}Cs$, $^{22}Na$, $^{60}Co$, $^{204}Tl$, $^{90}Sr$ 선원을 사용하였다. 측정결과를 통해 개발된 시스템은 gamma, beta, X-ray에 대해서 검출 반응성을 확인하였고, 방사선 세기에 따른 응답 선형성과 MCNPX 전산코드를 이용한 측정 거리에 따른 시스템의 검출 정확도 평가 시 3% 내외의 오차범위를 확인하였다. 본 연구의 결과는 방사선 검출 시스템 구성의 비용절감 효과와 개인피폭정도관리에 기여할 것으로 기대한다.
We have investigated a coronal jet near the limb on 2010 June 27 by Hinode/X-Ray Telescope (XRT), EUV Imaging Spectrograph (EIS), SDO/Atmospheric Imaging Assembly (AIA), and STEREO. From EUV (AIA and EIS) and soft X-ray (XRT) images we identify the erupting jet feature in cool and hot temperatures. Using the high temporal and multi wavelength AIA images, we found that the hot jet preceded its associated cool jet and their structures are well consistent with the numerical simulation of the emerging flux-reconnection model. From the spectroscopic analysis, we found that the jet structure changes from blue shift to red one with time, which may indicate the helical structure of the jet. The STEREO observation, which enables us to observe this jet on the disk, shows that there was a dim loop associated with the jet. On the other hand, we found that the structure of its associated active region seen in STEREO is similar to that in AIA observed 5 days before. Based on this fact, we compared the jet morphology on the limb with the magnectic fields extrapolated from a HMI vector magnetogram of this active region observed on the disk. Interestingly, the comparison shows that the open and closed magnetic field configuration correspond to the jet and the dim loop, respectively, as the Shibata's jet model predicted.
디지털 방사선시스템에서의 의료영상 획득의 방법은 X선을 조사하고, 반도체 디텍터(Detector)를 이용하여 직접 및 간접으로 변환하여 기존 업체마다 여러 가지 알고리즘을 적용하여 적절한 이미지 프로세싱을 거쳐서 임상의 적정한 영상을 획득한다. 방사선과에서 적절한 의료 영상 형성을 위하여 적용하는 이미지 프로세싱 파라미터(Image Processing Parameters)는 Edge, Frequency, Contrast, Latitude, LUT, Noise 등의 영상 증강의 과정은 기술력 및 업체 알고리즘에 따라 다르게 적용되고 있다. 따라서 본 논문에서는 디지털 방사선 환경에서의 최종의 임상 영상을 위한 이미지 증강의 파라미터들의 적정 세팅 값의 기준을 제시하고자 한다. 그리고 각 병원들의 의료 영상을 바탕으로 이미지 프로세싱 파라미터들을 변화하여 각 파라미터들의 세부적인 기준 세팅값을 연구하며, 실제적인 파라미터 변화에 대한 적합한 의료 영상을 디지털방사선시스템의 영상 평가 방법을 도식화하여 결과를 제시하고, 향후 임상에서 적응 및 활용 가능한 객관적인 영상 파라미터에 대한 특성 평가의 응용을 정립하고자 한다. 또한 다양한 표본 병원의 디지털 방사선 환경에서 적정 파라미터 값들을 조사하여 임상에서 영상의 화질에 미치는 영향으로 특성 평가의 객관적인 기준의 변조전달함수(MTF)의 공간해상력을 제시하고 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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