Sang Chul Lee;Ho Kyung Kim;In Kon Chun;Myung Hye Cho;Min Hyoung Cho;Soo Yeol Lee
대한의용생체공학회:의공학회지
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제25권2호
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pp.97-102
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2004
소 동물 촬영에 이용될 수 있는 고해상도의 x-선 cone-beam micro computed tomography (micro-CT) 시스템을 개발하였다 Micro-CT 시스템은 120${\times}$120 mm2 의 2차원 평판 x-선 감지기, micro-focus x-선 발생장치, 주사 기구부, 병렬처리 영상 재구성 시스템으로 이루어져 있다. 개발된 시스템의 성능을 평가하기 위해 대조도와 공간해상도를 측정하였다. 대조도 실험에서는 95 mGy 에서 36 CT-번호를 구별할 수 있음을 확인하였고, 공간 해상도 실험에서는 14 lp/mm 의 성능을 확인하였다. 소 동물 촬영 결과로 실험용 쥐의 대퇴부, 심장 그리고 복부 동맥 혈관을 촬영한 경상을 제시하였다. 개발된 micro-CT 시스템은 소 동물을 이용한 생명공학 분야 연구에 널리 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
전산화단층촬영장치(Computed Tomography:CT)등장은 인체의 검사 시에 비 침습적인 검사로서 환자의 병변을 발견하는데 사용된다. 전산화단층촬영장치가 주는 정보는 3차원 영상구현에 중요한 역할을 하고 있다. 과학이 발전함에 따라 최근에는 전산화단층촬영장치를 사용하여 물리학적인 또한 생물학적 연구에 적용할 수 있는 장비가 필요하게 되었다. 따라서 좀 더 세밀하고 구체적인 정보를 제공해주는 마이크로 시티(Micro-CT)가 등장하였다. 마이크로 시티가 주는 영상정보는 더욱 더 세밀하고 구체적인 영상 정보이며 따라서 생명공학과 고분자 재료공학 발전에 크게 기여하고 있다. 그러나 아직까지 마이크로 시티의 사용자에 관한 피폭선량의 한도에 관한 공간선량 측정 정보가 정확하게 보고된바 없다. 또한 마이크로 시티를 사용함으로써 원치 않게 발생 할 수 있는 산란선에 관하여 공간 피폭 선량이 보고되지 않았다. 마이크로 시티는 장비의 외관은 피폭 산란선 제거용 납으로 구성되어 있다. 따라서 산란선에 의한 피폭을 충분히 예방할 수 있지만 시간이 흐르고 장비가 노후되어짐에 따라 꾸준한 장비의 관리가 필요 할 것이다. 우리는 우연치 않게 발생 될 수 있는 마이크로 시티를 직접적으로 사용하고 있는 운영자의 산란선 피폭에 관해 공간선량을 측정하였다. 결론적으로 마이크로 시티의 사용자로 하여금 원치 않게 발생되는 산란선에 관하여 피폭 관리가 필요하다고 알리고 싶다.
X-ray micro-CT를 이용한 지반재료 내부 미세구조 및 공극구조의 정밀한 이미지 처리는 종종 이미지 내에 원천적으로 포함되는 화상결함으로 인해 제약된다. 본 논문에서는 X-ray micro-CT 이미지에 가장 일반적으로 나타나는 화상결함인 패임(영상 외곽과 중심부의 명암 차이) 및 동심원상(영상 중심으로부터 방사방향으로 연속적으로 나타나는 원)을 제거할 수 있는 이미지 보정 기법을 제시한다. 결함 제거는 좌표 변환법, 정규화 및 2차원 푸리에 변환에 의한 저역 통과 필터링 기법의 순차적 적용을 통해 이루어진다. 이미지 처리 기법의 효과를 다공성 현무암의 CT 이미지에서 화상결함들을 제거하고 이진화 후 적층하여 3차원 공극 구조를 추출하는 과정을 통해 설명하였다. 패임 및 동심원상 결함을 제거한 이미지와 원본 이미지의 비교 결과 결함 제거는 대상 재료 공극률의 과대평가를 방지할 수 있으며, 따라서 화상결함의 적절한 보정은 X-ray CT의 지반재료 적용 시 필수적인 과정으로 판단된다.
Purpose : The research was done to investigate the effectiveness of 2D bony morphometry and microstructure of micro-computed tomography (micro-CT) on the osteoporotic bony change. We performed the bone morphometric analysis of proximal femur in ovariectomized rabbits with BMD and micro-CT examination. Materials and Methods : Twenty-one female (Newzealand, about 16 weeks old, 2.9-3.4kg) rabbits were used. Three rabbits were sacrificed on the day when experiment began (Baseline). The remaining 18 rabbits were divided into two groups. One group was ovariectomized bilaterally (OVX) and the other animals were subjected to sham operation (Sham). Bone specimens were obtained from the right and left femur of sacrificed rabbits. At intervals of 1, 2, 3, 5, 6 months respectively, BMD tests were performed on the proximal femur by using PIXlmus 2 (GE Lunar Co. USA), 2-dimensional bone morphometric analysis by custome computer program and 2D/3D bone structure analysis by micro-CT (Skyscan 1072, Antwerpen, Belgium). Statistical analysis was carried out for the correlation between bone morphometry, micro-CT and BMD Result : BV/TV, Tb.Th, Tb.N of micro-CT parameters showed higher values in sham group than OVX group. N.Nd/Ar.RI, N.NdNd, N.NdTm, N. TmTm, PmB/Ar.RI, 3-D BoxSlope of 2D morphometric parameters showed higher values in Sham group than OVX group. The micro-CT parameters of Tb.Sp, Tb.N were statistically significant correlated with BMD respectively. Several 2D morphometric parameters were statistically significant correlated with BMD respectively. Conclusion : Several parameters of 2D bony morphometry and micro-CT showed effective aspects on the osteoporotic bony change.
Recently, small-animal imaging technology has been rapidly developed for longitudinal screening of laboratory animals such as mice and rats. One of newly developed imaging modalities for small animals is an x-ray micro-CT (computed tomography). We have developed two types of x-ray micro-CT systems for small animal imaging. Both systems use flat-panel x-ray detectors and micro-focus x-ray sources to obtain high spatial resolution of $10{\mu}m$. In spite of the relatively large field-of-view (FOV) of flat-panel detectors, the spatial resolution in the whole-body imaging of rats should be sacrificed down to the order of $100{\mu}m$ due to the limited number of x-ray detector pixels. Though the spatial resolution of cone-beam CTs can be improved by moving an object toward an x-ray source, the FOV should be reduced and the object size is also limited. To overcome the limitation of the object size and resolution, we introduce zoom-in micro-tomography for high-resolution imaging of a local region-of-interest (ROI) inside a large object. For zoom-in imaging, we use two kinds of projection data in combination, one from a full FOV scan of the whole object and the other from a limited FOV scan of the ROI. Both of our micro-CT systems have zoom-in micro-tomography capability. One of both is a micro-CT system with a fixed gantry mounted with an x-ray source and a detector. An imaged object is laid on a rotating table between a source and a detector. The other micro-CT system has a rotating gantry with a fixed object table, which makes whole scans without rotating an object. In this paper, we report the results of in vivo small animal study using the developed micro-CTs.
Purpose : Bone mineral density (BMD) and bone microarchitecture are important determinants for bone strength. Recently micro-CT have provided possibilities for measuring a variety of structural indices to characterize bone microarchitecture. The objective of this study was to compare the BMD and micro-CT parameters with Young's modulus calculated by finite element analysis (FEA) for the evaluation of bone strength. Materials and Methods Bone specimens were obtained from the 18 female rabbits aged 16 weeks. Of those, 36 samples (right and left femur) were selected for 3D micro-CT analysis $(ANT^{TM},\;SKYSCAN,\;Belgium)$ and BMD by PIXlmus 2 (GE Lunar Co. USA). Five microstructural parameters of micro-CT, such as trabecular thickness (Tb.Th), bone specific surface (BS/BV), percent bone volume (BV/TV), structure model index (SMI) and degree of anisotropy (DOA) were studied. Young's modulus was obtained by software program (ANSYS 9.0, ANSYS Inc, Canonsburg, PA) based on micro-CT three dimensional images. Results : Young's modulus assessed by FEA correlated significantly with Tb.Th, BV/TV, BS/BV and SMI respectively. Young's modulus showed higher correlation with these rnicrostructural parameters of micro-CT than BMD. Microstructural parameters except DOA showed significant correlations within the examined group. Conclusion The microarchitectural parameters o( micro-CT and BMD represented some informations in the evaluation of bone strength assessed by FEA.
Many types of small animal imaging modalities, like micro-CT, micro-PET, and micro-SPECT, have been recently developed worldwide. Small animal imaging systems are now recognized as indispensable tools to validate efficacy and safety of new drugs or new therapeutic methods using the animal disease models. With increasing demands for small animal imaging in biomedical research, multimodal small animal imaging systems, like micro-PET/CT or micro PET/MRI, are now also being developed. Small animal imaging with spatial resolution and sensitivity comparable to human imaging is quite challenging since laboratory small animals are much smaller than human beings. Research activities in Korea on small animal imaging systems are reviewed in this paper. In the field of micro-CT and micro-PET, many world-class technologies have been developed successfully in Korea. It is expected that the developed animal imaging system technologies can be used in the development of clinical imaging systems in Korea in the near future.
실험상의 어려움으로 인하여 생체역학 분야에서 유한요소법은 최선의 대안으로 여겨지고 있다. 또한, CT를 비롯한 여러 디지털 장비로부터 얻은 영상데이터를 이용하여 유한요소모델을 생성하는 방법으로 모델 생성 속도의 향상을 가져와 더욱 효율을 높이고 있다. 그러나, 일반 CT의 해상도를 가지고는 골(bone) 변화의 주를 이루고 있는 해면골(trabecular bone)의 변화를 파악하기에는 큰 어려움이 따른다. 이에 본 논문에서는 10~20$\mu\textrm{m}$ 정도까지의 해상도를 가지는 Micro-CT의 영상데이터를 이용하여 유한요소 모델을 생성하고 해석하여 보았다.(중략)
Background: Micro computed tomography (CT) is rapidly developing as an imaging tool, especially for mice, which have become the experimental animal of choice for many pulmonary disease studies. We evaluated the usefulness of micro CT for evaluating lung fibrosis in the murine model of bleomycin-induced lung inflammation and fibrosis. Methods: The control mice (n=10) were treated with saline. The murine model of lung fibrosis (n=60) was established by administering bleomycin intra-tracheally. Among the 70 mice, only 20 mice had successful imaging analyses. We analyzed the micro CT and pathological findings and examined the correlation between imaging scoring in micro CT and histological scoring of pulmonary inflammation or fibrosis. Results: The control group showed normal findings on micro CT. The abnormal findings on micro CT performed at 3 weeks after the administration of bleomycin were ground-glass opacity (GGO) and consolidation. At 6 weeks after bleomycin administration, micro CT showed various patterns such as GGO, consolidation, bronchiectasis, small nodules, and reticular opacity. GGO (r=0.84) and consolidation (r=0.69) on micro CT were significantly correlated with histological scoring that reflected pulmonary inflammation (p<0.05). In addition, bronchiectasis (r=0.63) and reticular opacity (r=0.83) on micro CT shown at 6 weeks after bleomycin administration correlated with histological scoring that reflected lung fibrosis (p<0.05). Conclusion: These results suggest that micro CT findings from a murine model of bleomycin-induced lung fibrosis reflect pathologic findings, and micro CT may be useful for predicting bleomycin-induced lung inflammation and fibrosis in mice.
Bone is so crucial anatomy for human body. Many researchers study deep into a subject about bone regeneration. There is no standard analysis for quantitative Neo-bone regeneration on calvarial defected model. Micro CT is so useful method to quantitative analysis of Neo-bone regeneration. This study was show that how to quantitative analysis of Neo-bone regeneration with ${\mu}-CT$ Micro CT was possible to quantitative analysis for Neo-bone regeneration on Calvarial defected model. futhermore Not only was Micro CT possible for qualitative analysis but quantitative analysis on the mouse calvarial model. This study will provide bone biology researchers with accurate quantitative analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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