• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제42권4호
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• pp.197-204
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• 2017

Background: X-ray imaging detectors for the nondestructive cargo container inspection using MeV-energy X-rays should accurately portray the internal structure of the irradiated container. Internal and external factors can cause noise, affecting image quality, and scattered radiation is the greatest source of noise. To obtain a high-performance transmission image, the influence of scattered radiation must be minimized, and this can be accomplished through several methods. The scatter rejection method using an anti-scatter grid is the preferred method to reduce the impact of scattered radiation. In this paper, we present an evaluation the characteristics of the signal and noise according to physical and material changes in the anti-scatter grid of the imaging detector used in cargo container scanners. Materials and Methods: We evaluated the characteristics of the signal and noise according to changes in the grid ratio and the material of the anti-scatter grid in an X-ray image detector using MCNP6. The grid was composed of iron, lead, or tungsten, and the grid ratio was set to 2.5, 12.5, 25, or 37.5. X-ray spectrum sources for simulation were generated by 6- and 9-MeV electron impacts on the tungsten target using MCNP6. The object in the simulation was designed using metallic material of various thicknesses inside the steel container. Using the results of the computational simulation, we calculated the change in the scatter-to-primary ratio and the signal-to-noise ratio improvement factor according to the grid ratio and the grid material, respectively. Results and Discussion: Changing the grid ratios of the anti-scatter grid and the grid material decreased the scatter linearly, affecting the signal-to-noise ratio. Conclusion: The grid ratio and material of the anti-scatter grid affected the response characteristics of a container scanner using high-energy X-rays, but to a minimal extent; thus, it may not be practically effective to incorporate anti-scatter grids into container scanners.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.404-406
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• 2002

We have investigated the contribution of the scattered x rays to the signal imaging in the radiographs acquired with anti-scatter grids of several grid ratios by separating the line spread functions (LSFs) derived from the signal edge image into the primary and the scatter components. By using a 1.0-mm lead plate in the scattering material, the blurred signal edge images were acquired by use of an imaging plate at a tube voltage of 80 kV with the anti-scatter grids of grid ratios for 5:1, 6:1, 8:1, 10:1 and 12:1. The edge profiles of the signal images were scanned and those in relative exposure were differentiated to obtain the LSFs. To investigate the contribution of the scattered x rays to the signal imaging, we proposed a method for separating the LSFs derived from the signal images into the primary and the scatter components, where the scatter component was approximated with exponential function. Our basic approach is to separate the area of the LSFs by ratios of the scattered x-ray exposure to the primary x-ray exposure, which were obtained for the grid ratios by use of a lead disk method. The LSFs and the two components were Fourier transformed to obtain the modulation transfer functions (MTFs) and their two components. As the result, we found that, by using the anti-scatter grids, the scattered x rays were reduced, but the shape of the LSFs of the scatter component hardly changed. The contributions of the scatter component to the MTFs were not negligible (more than 10 %) for spatial frequencies lower than about 1.0 mm$\^$-l/ and that was greater as the grid ratio decreasing. On the other hand, for higher frequencies, the primary component was dominant compared with the scatter component.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.9-15
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• 2010

X-선 영상 촬영 시 피사체에 조사되는 X-선은 피사체 내부에서 필연적으로 산란을 일으킨다. 산란선은 영상시스템에 도달하여 영상의 대조도를 저하시키고 전체 농도(Background)를 불균일하게 만든다. 현재 학계의 연구 동향은 산란선에 의한 영상의 화질 저하를 방지하기 위한 방법 고안에 초점을 두고 있다. 본 연구의 목적은 영상에서의 scatter fraction을 정확하게 측정하여 영상시스템의 개선에 기여하고 대조도에 영향을 미치는 인자의 정량적 평가를 최적화하기 위함에 있다. Scatter fraction을 정확하게 측정하기 위하여 beam stop array를 제작하였다. 제작한 beam stop array를 이용하여 영상을 획득하고, 영상의 각 부위에서의 scatter fracton 측정을 자동화하기 위해 MATLAB을 이용한 프로그램(SFC: Scatter Fraction Calculator)을 개발하였다. 그리드 유 무와 air gap 효과에 따른 scatter fracton의 비교를 통하여 beam stop array와 SFC 프로그램의 효용성을 평가하였다. 그리드가 있을 경우의 scatter fraction이 그리드가 없는 경우에서 보다 낮은 값으로 측정되었으며 air gap이 증가함에 따라 scatter fracton이 감소함으로써 효용성을 입증했다. Beam stop array와 SFC 프로그램은 입증된 효용성을 기반으로 임상에서 흉부뿐 아니라 인체의 여러 부위에 이를 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제47권1호
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• pp.1-6
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• 2024

In Recent years, there has been a noticeable increase in the global incidence of breast cancer, with approximately 2.3 million cases of female breast cancer reported worldwide in 2020. Numerous studies are currently underway to enhance the accuracy of breast cancer diagnosis through the development of digital mammography detectors. This study aims to create Monte Carlo simulation-based mammographic anti-scatter grids and investigate their utility in evaluating the performance of digital mammography detector. Two types of mammographic anti-scatter grids, MAM-CP and Senographe 600T HF, were created using Monte Carlo simulation software (MCNPX 2.7.0), with grid ratios of 3.7 : 1 and 5 : 1, respectively. The grid physical characteristics (sensitivity, exposure factor, contrast improvement ratio) were calculated based on the KS C IEC60627 in the simulations using two X-ray qualities, RQA-M2 (28 kVp) and MW4 (35 kVp). As the X-ray tube voltage increased from 28 kVp to 35 kVp, sensitivity and exposure factor exhibited a decreasing trend, while contrast improvement ratio demonstrated an increasing trend. With an increase in grid ratio from 3.7 : 1 to 5 : 1, all physical characteristics showed an upward trend. Our results were consistent with a previous study that conducted measurements of physical properties using a real phantom. However, the pattern of change in the contrast improvement ratio with X-ray tube voltage differed from the previous study.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.41-41
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• 2006

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권1호
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• pp.71-78
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• 2017

디지털 방사선영상 시스템에서 산란선은 피검사체와 엑스선의 반응에 의해 발생하는 근원적인 현상이다. 방사선 투사영상은 일차선에 의해 형성되는 감쇠정보를 영상화 하므로 산란선은 투사영상에서 노이즈로써 작용한다. 본 연구에서는 다양한 검사조건에서 발생하는 산란선을 빔 저지체(beam stopper)를 이용하여 정량화하고 동시에 반 산란 격자의 효과를 확인하였다. 또한 산란선이 영상의 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해 산란선에 의해 저하되는 대조도 대 잡음비를 측정하였다. 본 연구를 통해 산란선은 피검사체의 두께 및 공기층(air gap)에 지배적인 경향을 가짐을 확인하였다. 또한 산란선은 영상의 대조도를 현격히 저하시킴을 정량적으로 측정하였다. 산란선을 저감하기 위해 격자를 장착함으로써 상당량의 산란선을 저감할 수 있었으나 여전히 두꺼운 피검사체에 대해 많은 양의 산란선이 남아 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 산란선을 정량화 하는 방법론을 제시하였으며, 향후 시스템의 최적화에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권2호
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• pp.111-115
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• 2016

Background: The scattered photons cause reduction of the contrast of radiographic image and it results in the degradation of the quality of the image. In order to acquire better quality image, an anti-scattering x-ray gird should be equipped in radiography system. Materials and Methods: The X-ray anti-scattering grid of the inclined type based on the hybrid concept for that of parallel and focused type was tested by MCNP code. The MCNPX 2.7.0 was used for the simulation based test. The geometry for the test was based on the IEC 60627 which was an international standard for diagnostic X-ray imaging equipment-Characteristics of general purpose and mammographic anti-scatter grids. Results and Discussion: The performance of grids with four inclined shielding material types was compared with that of the parallel type. The grid with completely tapered type the best performance where there were little performance difference according to the degree of inclination. Conclusion: It was shown that the grid of inclined type had better performance than that of parallel one.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권4호
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• pp.533-542
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• 2017

진단용 X선 영상에서 산란선은 화질을 열화시키는 주요한 원인이다. X선 장치는 필름/스크린을 사용한 아날로그 시스템부터 Imaging plate (IP) 및 평판 검출기(Flat panel detector; FPD)를 사용한 디지털 시스템으로 바뀌어 가고 있다. 그러나 산란 X선 제거를 위한 Grid는 아날로그 시대에 사용됐던 구조부터 큰 변화가 없다. 본 논문에서는 선행연구에서 고안된 산란선 제거율을 향상시키기 위한 간접변환형 평판검출기의 새로운 구조를 다양한 입사 X선을 사용하는 임상현장에서의 활용 가능성을 검토했다. 일반적으로 FPD는 3개의 층으로 구성되어 있다. 신호를 검출하는 화소와 화소 사이에는 전압을 거는 voltage line이나 데이터를 전달하는 data line과 같은 X선 불감영역이 존재한다. 선행연구에서는 이 불감영역에 정확히 맞추어 방사선 불 투과성의 납을 그물 모양으로 substrate layer에 삽입함으로서 검출기 자체가 산란선 제거 효과가 있도록 설계하였다. 새로운 구조의 임상 유용성을 평가하기 위해, 삽입된 그물 모양의 납을 입사 X선에 대해 가로, 세로성분으로 나누어 각각의 성능을 확인하였으며, 동시에 납의 높이를 변화시켜 납 높이가 성능에 미치는 영향을 영상 대조도와 grid 노출 인자를 통해 검토했다. 검출기면에 대해 대각선으로 입사한 X선($0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$)에 대해서, 입사 X선에 대해 평행한 가로성분이 세로 성분에 비해 높은 영상 대조도와 낮은 그리드 노출 인자를 나타냈으며, 세로성분의 납 높이가 높을수록 본 연구에서 고안한 검출기에 악영향을 미치는 것을 확인했다. 그러므로 본 연구에서 고안한 새로운 FPD 시스템은 FPD의 구조를 방사선검사 조건과 목적에 맞추어 최적화함으로써 임상 의료현장에서의 사용 가능성이 확인되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권4호
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• pp.163-171
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• 2011

본 연구에서는 피사체에 의한 산란, 초점에 의한 흐림, 기하학적 확대도 그리고 검출기의 특성이 반영된 유효검출양자효율(effective detective quantum efficiency, eDQE)과 유효선량을 평가하여 소아 흉부 X선 촬영 시 선량의 최적화를 위한 조사조건의 영향을 평가하였다. 100, 110, 120, 150, 180 cm의 FDD (focus-to-detector distance)일 때 관전압을 40 kVp에서 90 kVp까지 10 kVp씩 증가시켜가며 동일한 유효선량일 때 eDQE를 평가하였다. 그 결과 eDQE는 다른 관전압과 비교 시60 kVp에서 가장 높은 값을 보였다. 특히, 동일한 유효선량일 때 그리드가 없을 경우 상대적으로 매우 높은 eDQE를 나타냈다. 이는 그리드에 의한 산란선의 감소가 그리드에서 흡수된 유효 광자의 손실을 보상하지 못하기 때문이다. 그리드 가 없을 경우 FDD가 증가할수록 향상된 유효변조전달함수(effective modulation transfer function, eMTF)로 인하여 eDQE는 증가하였다. 국내 대형병원들의 대부분은 15개월 소아의 흉부 X선 촬영 시 그리드와 함께 100 cm의 짧은 FDD를 사용하고 있다. 그 결과 대부분의 경우는 국내 환자선량권고량(diagnostic reference level, DRL) $100{\mu}Gy$을 초과하였다. 이는 5세 소아 흉부 X선 촬영 시 150 cm에서 180 cm 사이의 긴 FDD를 사용하지만, 15개월을 모사하고 있는 표준 소아팬텀의 흉부 X선 촬영의 경우 100 cm의 짧은 FDD를 사용했기 때문이다. 따라서, 나이에 따른 소아의 흉부 X선 촬영을 시행하기 위한 적절한 조사조건이 확립되어야 한다. 본 연구 결과는 나이에 따른 소아 선량의 권고량을 설립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제8권4호
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• pp.171-178
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• 2019

방사선 진단에서 산란선 보정 그리드의 사용은 굴절되는 신호에 의한 영상의 왜곡을 방지할 수 있는 장점이 있는 반면, X-ray 영상에서 그리드 아티팩트를 발생시키는 부작용을 수반한다. 본 논문에서는 이산코사인변환(DCT: discrete cosine transform)을 사용하여, 그리드 라인을 개선하는 기법을 제안한다. X-ray 영상에서 그리드 라인은 피사체의 형태와 영상의 영역에 따라 서로 다른 특성을 보인다. 이러한 점을 해결하기 위하여 동적 분할 구조를 기반으로 DCT 변환을 적용하고, 개별 분할별로 적합한 필터전달함수를 설계하였다. 세부적으로 주파수 영역 데이터에 대하여 그리드 라인의 대역을 검출하는 알고리즘을 제안하였으며, 필터전달함수로 Kaiser 윈도우와 Butterworth 필터를 조합한 형태의 밴드스톱필터(BSF: band stop filter)를 구현하였다. 또한 블로킹 현상을 개선하기 위하여 다중구조의 영상으로부터 픽셀값을 결정하는 방법론을 제시하였다. 총 140개의 실제 X-ray 영상을 사용한 실험결과로부터 제안된 이론의 타당성을 실험적으로 평가하였다.