다중 추적자 영상을 위한 컴프턴 카메라

김수미,Kim, Soo Mee 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.1

컴프턴 산란 현상을 이용하여 전자적 집속 방법으로 영상화하는 컴프턴카메라는 고민감도 및 고에너지 해상도의 장점을 이용하여 핵의학 응용분야에 대한 잠재력이 큰 영상 시스템이다. 본 논문에서는 컴프턴카메라를 이용한 다중 추적자 영상의 효용성 평가와 정확한 3차원 단면영상 촬영을 위한 Orlov 조건을 만족하는 회전하는 컴프턴카메라의 구조를 조사하였다. 140/511 keV의 방사선원의 소프트웨어 모형을 구성하고 이에 대한 몬테카를로 전산모사 시뮬레이션을 수행하여 리스트모드 배열된 부분집합 기댓값 최대화 방법으로 재구성된 다중 추적자 영상으로 컴프턴카메라의 효용성을 검증하였다. 산란부와 흡수부를 평행하게 위치시킨 고정된 컴프턴카메라와 촬영대상 주위 $360^{\circ}$를 회전하는 컴프턴카메라를 구성하여 검출된 투사선의 구좌표계 각도에 대한 히스토그램을 비교 평가하였다. 140/511 keV의 동시 계측된 몬테카를로 전산모사 데이터의 다중 추적자 영상이 2차원 및 3차원 재구성 시 잘 구분되는 것을 확인하였으며, 회전된 컴프턴카메라의 경우, 회전각도에 반비례하여 3차원 영상재구성에 필요한 유효 투사선이 증가하였다. 26분의 계산 시간 및 5백만개의 적절한 유효 투사선의 개수를 고려할 때 컴프턴카메라의 회전각은 $30^{\circ}$가 현실적으로 적절할 것이며 증가한 검출 시간은 다중 컴프턴카메라를 구성하여 해결할 수 있다. 본 논문에서 고찰한 고민감도 및 고에너지 해상도를 가진 컴프턴 카메라는 다중추적자 영상화를 위해 적합한 시스템이며 생화학 및 생리학적 상태 변화에 대한 임상 정보를 제공하며 각종 질병 진단 및 치료 방법 개발 등에 기여할 수 있는 잠재력이 있는 영상 시스템이다. Since a Compton camera has high detection sensitivity due to electronic collimation and a good energy resolution, it is a potential imaging system for nuclear medicine. In this study, we investigated the feasibility of a Compton camera for multi-tracer imaging and proposed a rotating Compton camera to satisfy Orlov's condition for 3D imaging. Two software phantoms of 140 and 511 keV radiation sources were used for Monte-Carlo simulation and then the simulation data were reconstructed by listmode ordered subset expectation maximization to evaluate the capability of multi-tracer imaging in a Compton camera. And the Compton camera rotating around the object was proposed and tested with different rotation angle steps for improving the limited coverage of the fixed conventional Compton camera over the field-of-view in terms of histogram of angles in spherical coordinates. The simulation data showed the separate 140 and 511 keV images from simultaneous multi-tracer detection in both 2D and 3D imaging and the number of valid projection lines on the conical surfaces was inversely proportional to the decrease of rotation angle. Considering computation load and proper number of projection lines on the conical surface, the rotation angle of 30 degree was sufficient for 3D imaging of the Compton camera in terms of 26 min of computation time and 5 million of detected event number and the increased detection time can be solved with multiple Compton camera system. The Compton camera proposed in this study can be effective system for multi-tracer imaging and is a potential system for development of various disease diagnosis and therapy approaches.

모사된 컴프턴 카메라 투사데이터의 재구성을 위한 OSEM 알고리즘의 부분집합 구성법 비교 연구

김수미 ( Soo Mee Kim ),이재성 ( Jae Sung Lee ),이미노 ( Mi No Leee ),이주한 ( Ju Hahn Lee ),김중현 ( Joong Hyun Kim ),김찬형 ( Chan Hyeong Kim ),이춘식 ( Chun Sik Lee ),이동수 ( Dong Soo Lee ),이수진 ( Soo Jin Lee ) 대한핵의학회 2007 핵의학 분자영상 Vol.41 No.3

특집논문 : 중급 듣기 교재의 구성 원리와 실제 -연세대 중급 1 듣기 교재의 개발에 관하여-

김수미 ( Soo Mee Kim ),방선영 ( Seon Young Bang ),김보경 ( Bo Kyoung Kim ) 연세대학교 한국어학당 2008 외국어로서의 한국어교육 Vol.33 No.-

디지털증거분석의 공동분석모델에 관한 연구

김수미(Soo-Mee Kim),윤영준(Young-Jun Yoon) 한국디지털포렌식학회 2013 디지털 포렌식 연구 Vol.7 No.1

현재 대부분의 사법집행기관에서 디지털포렌식 센터 또는 팀 형태의 조직을 운영하고 있으나, 조직 관리상 운영체계가 제대로 마련되지 않고 분석의 검증체제가 미비하다. 본 논문에서는 현재 경찰청에서 운영 중인 디지털포렌식팀에 대하여 현재 운영 방식을 연구하여 문제점을 확인하고, 그 중 제일 큰 문제점으로 도출된 적은 인원이 많은 사건 분석을 담당하는 것에 대한 전문성 ․ 생산성 ․ 신뢰성 확보에 대한 개선 방안으로 공동 분석모델의 도입을 제안한다. Today, the majority of law enforcement agencies operate their digital forensic system forms of centers and teams. These operations are not founded on a consistent quality management framework. In this paper, a study of current operation systems of the digital forensic center from Korea National Police Agency and verify the significant issues. To identify a potential problem caused by the lack of formal operating frameworks related to resource over-utilization leading to a risk in case quality. This study propose a model of Forensic Joint Analysis System. Applying this model expected to improve Productivity, Reliability and Forensic skill expertise.

설화와 가족으로 소통시킨 역사와 현실 -고은주 장편소설 『신들의 황혼』론-

김수미 ( Soo Mee Kim ) 영주어문학회 2007 영주어문 Vol.13 No.-

부채살 SPECT 데이터를 위한 정칙화된 기댓값 최대화 재구성기법 개발

김수미 ( Soo Mee Kim ),이재성 ( Jae Sung Lee ),이수진 ( Soo Jin Lee ),김경민 ( Kyeong Min Kim ),이동수 ( Dong Soo Lee ) 대한핵의학회 2006 핵의학 분자영상 Vol.39 No.6

상아질 표면처리방법이 compomer 의 전단결합 강도에 미치는 영향에 관한 연구

김수미(Soo Mee Kim),김영관(Young Kwan Kim) 조선대학교 구강생물학연구소 1998 Oral Biology Research (Oral Biol Res) Vol.22 No.2

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단열 스페이서 및 유리조합별 창호시스템의 성능평가 및 향상에 관한 연구

김수미(Kim Soo-Mee),송승영(Song Seung-Yeong),박효순(Park Hyo-Soon) 한국태양에너지학회 2005 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.- No.-

Lung Ventilation SPECT에서 LEAP Collimator의 유용성에 관한 연구

김정수,김수미,김진의,이재성,이동수,Kim, Jung Soo,Kim, Soo Mee,Kim, Jin Eui,Lee, Jae Sung,Lee, Dong Soo 대한핵의학기술학회 2012 핵의학 기술 Vol.16 No.2

Lung SPECT는 planar scan 보다 깊이 위치한 병변을 명확히 보여주며 보다 예민한 것으로 보고되고 있다. 그러나 ventilation SPECT는 정맥주사를 통해 방사성의약품을 주입하는 perfusion SPECT와 다르게 환자의 호흡을 통해 흡입시키므로, 원활한 호흡이 불가능한 환자의 경우 목적 장기에 방사성의약품의 섭취율이 저하되고 검사에 유효한 적정count/rate가 낮아지므로 필연적으로 검사시간이 길어지게 되어 이에 수반되는 여러 문제로 인하여 실제 임상에 적용하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구는 고감도(high sensitivity) 특성을 지닌 AP (All Purpose) 혹은 GP (General Purpose) collimator를 사용하여 low count/rate 환자의 검사시간을 단축시킴으로써 lung ventilation SPECT 임상적용 가능성과 유용성을 평가하였다. 정상 성인 남녀 4명($24.3{\pm}0.95$세)을 실험대상으로 Technegas 370 MBq을 흡입시키고, E.cam SPECT를 사용하여 count/rate를 측정한 후, LEUHR, LEHR, LEAP collimator를 장착하여 300counts acquisition 조건으로 ANT, POST, LPO, RPO, both-LAT 총 6 view의 lung ventilation planar scan 하였다. 동일 실험 대상자를 본원에서 사용하던 기존 프로토콜을 적용하여 70 kcounts/view acquisition 조건으로 high counting mode SPECT를 시행하고, 같은 방법으로 7kcounts/view acquisition하여 비교 실험인 low counting mode SPECT를 시행한 후 모든 실험의 결과를 lung segmentation ratio와 검사 소요시간을 통해 비교하여 분석하였다. 각 실험군 사이의 상관관계를 분석하기 위해 paired t-test를 시행하였고, p값이 0.05를 초과할 때 실험의 통계적 의미가 있는 것으로 판단하였다. 모든 자료의 통계처리는 SPSS ver. 20을 사용하였으며, 각 실험 결과는 산술 및 기하 평균(mean)을 구하고${\pm}$표준편차(SD)를 산출하였다. 실험 결과 lung planar scan은 300 kcounts/6 iew를 acquisition하여 총 1,800 kcounts를 획득하였다. 반면 7 kcounts/view로 acquisition한 low counting mode SPECT의 경우 collimator 종류에 따라서 최소 773 kcounts에서 최대 1,106 kcounts를 획득하였고, 70 kcounts/view로 acquisition한 high counting mode SPECT의 경우 collimator 종류에 따라서 최소 7,984 kcounts에서 최대 10,222kcounts를 획득하였다. 모든 실험 자료를 통해 실험대상 4명의 lung segmentation ratio를 산출하고, 평균값과 표준편차를 계산한 결과, LT:RT lung ratio는 순서대로 각각 45.5:54.5 (${\pm}0.26$), 45.4:54.6 (${\pm}0.40$), 50.1:49.9 (${\pm}0.28$), 49.4:50.6 (${\pm}0.57$)이었다. 따라서 정량분석한 결과 planar scan과 low, high counting mode SPECT사이 collimator 종류에 의한 lung segmentation ratio는 오차 범위내에 모두 존재하였다. 보다 자세한 분석을 위해 기존의 LEHR collimator를 장착한 planar scan과 비교 실험인 LEAP collimator를 장착한 low counts mode SPECT를 통계처리한 결과 p-value가 0.10이상으로 두 실험의 결과는 통계적으로 유의하였다. 실험에 소요된 시간을 분석한 결과 planar scan은 LEUHR, LEHR, LEAP collimator 순서로 각각 $1803{\pm}268$ sec, $915{\pm}162$ sec, $501{\pm}134$ sec이었고, 비교실험인 low counting mode SPECT는 $1125.5{\pm}103.6$ sec, $900{\pm}64$ sec, $740{\pm}0$ sec 이었으며, 본원에서 사용하던 기존 프로토콜인 high counting mode SPECT는 $5794.5{\pm}946.5$ sec, $3620{\pm}397.9$ sec, $2020{\pm}104.5$ sec이었다. 관심실험인 LEAP collimator를 장착한low counting mode SPECT의 검사 소요시간 740 sec에 비하여, 기존 본원의 프로토콜인 LEHR collimator를 장착한 high counting mode SPECT의 검사 Purpose : Although lung ventilation SPECT (LV-SPECT) has a good sensitivity in detection of deep lung lesions, it is difficult to apply the LV-SPECT to patients having breathing problems due to limited examination time. In this study, we evaluated the usefulness of LEAP collimator, which provides high detection sensitivity and tolerable resolution, for the LV-SPECT in terms of diagnostic accuracy and examination time. Materials and Methods : Four volunteers inhaled Technegas (370 MBq) and the lung ventilation planar scan (LVPS, 300 counts/view (cpv)) with LEHR collimator was performed using Siemens E.cam scanner as a reference test. LV-SPECT scans were performed with three collimators, LEHR, LEUHR, and LEAP, in low (7 kcpv) and high (70 kcpv) counting modes. The count ratios of left (LT) and right (RT) lung segments were calculated on the geometric mean view of anterior and posterior images for LVPS and on the summed coronal images of LV-SPECT, respectively. Comparing to LVPS, the usefulness of three different collimators for LV-SPECT was evaluated through statistical analysis (paired t-test), on count ratios of lung segments. Results : The average LT:RT ratio in LVPS was 47:53. For LV-SPECT, there were negligible difference of the LT:RT ratios (48:52 on average) among three different collimators in low and high counting modes. Comparing to standard LVPS with LEHR, all LV-SPECTs with different collimators resulted in similar diagnostic accuracy through paired t-test (p>0.05). The scan time in LVPS (6 views) was 17.3 min. For LV-SPECT (128 views) in low counting mode, it took 18.7 (LEUHR), 15.0 (LEHR), and 12.3 min (LEAP), respectively. Conclusion : Comparing to standard LVPS, the LV-SPECT with LEAP in low counting mode provided the comparable diagnostic accuracy in addition to shortened scan time.

SPECT/CT에서 CT를 기반으로 한 Attenuation Correction의 정확도 평가

김승정,김재일,김정수,김태엽,김수미,우재룡,이재성,김유경,Kim, Seung Jeong,Kim, Jae Il,Kim, Jung Soo,Kim, Tae Yeop,Kim, Soo Mee,Woo, Jae Ryong,Lee, Jae Sung,Kim, Yoo Kyeong 대한핵의학기술학회 2013 핵의학 기술 Vol.17 No.1

SPECT/CT에서 140 kVp를 사용하는 CT 평균 에너지를 60 keV로 가정하고, CT 평균 에너지와 $^{201}Tl,\;^{99m}Tc,\;^{131}I$의 각기 다른 3가지 에너지를 서로 비교하여 감쇠 보정과 산란 보정의 정확도를 평가하고자 한다. Cylindrical phantom 에 $^{201}Tl$은 55.5 MBq (2 mCi), $^{99m}Tc$은 281.2 MBq (7.6 mCi), $^{131}I$은 96.2 MBq (2.66 mCi)를 주입하고 장비는 GE사의 Hawkeye 4 SPECT/CT를 사용하였다. 모든 SPECT는 frame 당 약 50 kcounts, CT는 140 kVp, 2.5 mA로 하여 영상을 얻었다. 영상은 OSEM (iteration: 2, subset: 10)으로 재구성하였고, 이때 감쇠 보정 적용 유무, 산란 보정 적용 유무를 서로 비교했다. 전체 phantom 영상의 uniformity를 모두 측정하고, center to peripheral ratio (CPR)를 구하여 평가하였다. $^{201}Tl$과 $^{99m}Tc$의 재구성 영상에 감쇠 보정만 적용한 경우 약 10-20% 정도 uniformity가 향상되지만, SC만 적용한 경우에는 약 2% 감소하였다. $^{131}I$의 uniformity는 감쇠 보정과 산란 보정을 모두 적용한 경우에 조금 향상되었다. 또한 CPR은 $^{201}Tl$과 $^{99m}Tc$에서 감쇠 보정만 적용한 경우에 1에 가까웠고, $^{131}I$의 영상에서는 감쇠 보정만 적용한 경우 1에 가깝지 않은 결과가 나타났다. SPECT/CT에서 140 kVp의 CT 평균 에너지를 60 keV이라고 가정했을 때, 대체적으로 에너지가 낮은 $^{201}Tl$과 $^{99m}Tc$은 감쇠 보정만 적용한 경우에 uniformity가 향상되었고, 에너지가 높은 $^{131}I$ 은 감쇠 보정과 산란 보정을 모두 적용한 경우에만 향상되었다. Purpose: In this study, we evaluated the accuracy of CT-based attenuation correction (AC) under the conventional CT protocol (140 kVp, on average 50-60 keV) by comparing the SPECT image qualities of different energy of radioisotopes, $^{201}Tl,\;^{99m}Tc$ and $^{131}I$. Materials and Methods: Using a cylindrical phantom, three different SPECT scans of $^{201}Tl$ (70 keV, 55.5 MBq), $^{99m}Tc$ (140 keV, 281.2 MBq) and $^{131}I$ (364 keV, 96.2 MBq) were performed. The CT image was obtained with 140 kVp and 2.5 mA in GE Hawkeye 4. The OSEM reconstruction algorithm was performed with 2 iterations and 10 subsets. The experiments were performed in the 4 different conditions; non-AC and non-scatter correction (SC), only AC, only SC, AC and SC in terms of uniformity and center to peripheral ratio (CPR). Results: The uniformity was calculated from the uniform whole region in the reconstructed images. For $^{201}Tl$ and $^{99m}Tc$, the uniformities were improved by about 10-20% AC was applied, but these were decreased by about 2% as SC was applied. The uniformity of $^{131}I$ was slightly increased as both AC and SC were applied. The CPR of the reconstructed image was close to one, when AC was applied for $^{201}Tl$ and $^{99m}Tc$ scans and $^{131}I$ was distant from 1 and that is only AC. Conclusion: The image uniformity improved by AC on low energy likely to $^{201}Tl$ and $^{99m}Tc$. However, image uniformity of high energy such as $^{131}I$ was improved, when both AC and SC was applied.