몰리브덴(Mo) 특성방사선 획득을 위한 다층박막 거울의 최적 설계 및 공차 분석

천권수(Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2009 한국방사선학회 논문지 Vol.3 No.4

단색 엑스선은 적은 방사선 피폭으로 대조도가 높은 의료영상을 만들 수 있다. 엑스선 튜브와 다층박막 거울을 결합하면 높은 플루언스의 단색 엑스선을 얻을 수 있다. 몰리브덴(Mo) 타깃을 갖는 엑스선 튜브에서 Mo 특성방사선(17.5keV)을 높은 반사율로 획득하기 위한 W/C 다층박막 거울의 최적화를 수행하였다. 반사율이 최대가 되는 조건에서 두께주기와 두께비를 결정하였다. 최적 설계된 다층박막 거울에 대한 두께주기와 브래그 정렬에 대한 공차를 구하였다. 증착 (deposition) 공차 0.2㎚와 회전정렬 공차 ± 0.01°에서 이론 반사율의 85% 이상에 해당하는 반사율이 얻어질 수 있다. 다층박막 거울을 이용하면 높은 플루언스의 특성방사선을 얻어 낼 수 있기 때문에 의료영상 획득 장치에 많이 사용될 것이다. Monochromatic X-ray can make a medical image of high contrast under a low radiation dose and can be easily generated by combining an X-ray tube and a multilayer mirror. A W/C multilayer mirror was optimally designed for a characteristic X-ray generated from a X-ray tube with Mo target. The d-spacing and the thickness ratio in design parameters were determined under the maximum-reflectivity condition. Tolerances for deposition and alignment of the W/C multilayer mirror were calculated. Within a deposition tolerance of 0.2㎚ and a alignment tolerance of ± 0.01°, 85% of the theoretical peak reflectivity could be achieved. A multilayer mirror can be widely used for making medical images because of generating high fluence monochromatic X-ray.

Noise Properties for Filtered Back Projection in CT Reconstruction

천권수(Kwonsu, Chon) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.6

전산화단층촬영장치의 영상재구성방법으로 필터보정역투영법이 광범위하게 사용되고 있다. 평행빔과 부채살빔의 재구성에 사용되는 투영에 잡음이 포함되었을 때 재구성 된 영상의 잡음을 살펴보았다. 평행빔과 부채살 구조에서 각각 360개, 720개의 투영으로 512 × 512 크기로 Visual C++을 이용하여 영상재구성하였고, 원본 Shepp-Logan 두부모형을 매우 잘 복원한다는 것을 확인하였다. 필터보정역투영법의 현실적인 접근(유한한 투영 개수)으로 인해 입력 잡음이 없어도 영상재구성 과정에서 잡음이 발생하였다. 입력 잡음비 0.5% 이하에서 잡음이 빠르게 증가하기 때문에 CT 장치의 잡음 제거 기술 및 영상처리 기법의 개발이 필요할 것이다. The filtered back projection in the image reconstruction algorithms for the clinic computed tomography system has been widely used. Noise of the reconstructed image was examined under the input noise for parallel and fan beam geometries. The reconstruction images of 512 × 512 size were carried out under 360 and 720 projection by the Visual C++ for parallel beam and fan beam, respectively, and those agreed with the original Shepp-Logan head phantom very much. Noise was generated because of intrinsic restriction (finite number of projections) for the image reconstruction algorithm, filtered back projection, when no input noise was applied. Because the result noise was rapidly increased under 0.5% input noise ratio, technologies for reducing noise in CT system and image processing is important.

디지털 검출기에서 샘플링 간격에 따른 MTF의 변화

조형욱(Hyungwook),천권수(Cho, Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.5

엑스선 의료영상이 디지털 시스템으로 발전함에 따라 의료영상의 평가 방법 또한 디지털 시스템에 맞춰 새롭게 개선되었으며 그 중 MTF(Modulation Transfer Function) 측정법은 Fujita이론에 기초한 에지법으로 ISO에 규정되었다. 에지법의 기초인 Fujita이론은 MTF 측정을 위해 슬릿의 각도를 디지털 검출기의 픽셀 열에 대하여 1° ∼ 2° 기울여 영상을 획득한 후 LSF를 합성하는 것으로 샘플링 간격은 각도에 따라 크게는 1/54배, 작게는 1/28배 감소하게 된다. 본 연구에서 사용된 장비는 Simens사의 MAMMOMAT Inspiration으로 비정질 셀레늄(amorphous selenium) 기반의 0.085 × 0.085 mm2 의 픽셀 사이즈를 갖는 검출기를 이용하여 presampling MTF를 측정하였다. 측정 방법은 Fujita의 슬릿법와 동일한 방법인 와이어법를 이용하였으며 측정된 영상에서 얻은 픽셀값을 이용하여 엑셀에서 이산 푸리에 변환을 시행하였다. 실험 결과 Fujita이론 대비 약 3배 이상의 샘플링 간격(sampling interval)의 경우 해상도 평가 지수인 10% MTF에서 약 85% 이하의 정확도를 보였으며 선예도 평가 지수인 50% MTF에서 약 93% 이하의 정확도를 나타내었다. 하지만 샘플링 간격이 Fujita 이론 대비 2배 정도 늘어난 경우는 50%와 10% MTF 모두 96% 이상의 정확도를 가진다는 것을 알 수 있었다. Assessments of medical image was improved in accordance with development of medical imaging systems. One of them is edge method to determining MTF(Modulation Transfer Function) based on the Fujita method. Fujita was reduced sampling interval used slightly angulated slit to the direction of pixel array and composited finely sampled LSF to determine presampling MTF. In this study, we investigate the effect of sampling interval on the MTF under a digital imaging system by changing wire angle. The wire method was equivalent to the slit method except signal appearance. A Simens's MAMMOMAT Inspiration with 0.085 × 0.085 mm2 pixel size made by amorphous selenium was used and 96% accuracy on MTF in twice sampling interval compared with Fujita was obtained. However, three times of sampling interval showed 93% accuracy on 50% of MTF and 85% accuracy on 10% of MTF.

흉부 복부 CT 검사시 안구와 갑상선의 방사선 차폐체 효과

이준석(Joonseok Lee),천권수(Kwonsu Chon),강영한(Younghan Kang) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2014 No.추계

64채널의 SOMATOM Sensation (Simens) CT를 이용하여 실제 검사에서 사용되는 흉부‧복부 검사 프로토콜을 적용하여 안구와 갑상선의 차폐체 사용 전‧후의 선량을 측정하여 이를 서로 비교하였다. 흉부‧복부 CT 검사 시 환자의 안구와 갑상선의 선량을 측정하기 위해서 인체모형의 아크릴로 제작된 팬톰을 사용하였다. 팬톰에는 표면에 선량계(OSL)를 사용하여 안구(좌‧우)와 갑상선에 차폐체 사용 전‧후로 선량계를 각 부위(안구 좌‧우, 갑상선 : 3부위)에 부착하여 선량을 측정하였다. 차폐체는 2가지 종류(1mm 바륨, 1mm 텅스텐 차폐시트)를 이용하여 측정하였고 차폐체의 차폐율을 비교하기 위해 임상에서 사용하는 고글과 납 차폐체로도 측정하였다. 본 연구에서 산란선에 의한 안구, 갑상선 피폭선량을 최소화하기 위한 방안으로 안구, 갑상선 차폐체를 사용하는 것이 환자중심의 의료행위를 실천하는 것이라 생각된다. 특히 인체에 무해하고 가벼운 바륨이나 텅스텐 차폐시트를 사용하는 것이 납을 이용한 차폐체보다 유용하다고 본다. 그리고 바륨과 텅스텐 차폐시트를 비교한다면 차폐효과가 조금 더 좋고 저가인 바륨 차폐체를 사용하는 것이 좋다고 생각된다. Exposure dose before and after using shielding board of eyeball and thyroid by applying chest and abdomen scan protocol being used in actual scan was measured by targeting SOMATOM Sensation (Siemens) CT of 64 channels and its result was compared. At the time of chest and abdomen CT scan, a phantom manufactured with acrylic in a form of human body was used in order to measure exposure dose of eyeball and thyroid of the patients. By attaching dosimeters (OSL) on the surface of phantom to each sites (left/right eyeball, 3 sites of thyroid) before and after use of shielding board of eyeball and thyroid, exposure dose was measured. 2 kinds of shielding board (1mm barium, 1mm tungsten shielding sheet) were used and in order to compare shielding ratio of shielding board, it was measured with goggle and protector being used in the clinical procedure as well. In this study, as a method of minimizing exposure dose of eyeball and thyroid by scattered ray, using shielding board of eyeball and thyroid is considered to practice patients-focused medical service. In particular, using shielding board of barium or tungsten that is not harmful to humans and light would be more effective than using shielding board of lead. And in case of comparing barium and tungsten shielding sheet, barium shielding board is recommended to be used as its shielding effect is better and price is relatively cheaper.

Monte Carlo 방법을 이용한 CT 선량계산에 대한 연구

창셩(Sheng Chang),조형욱(Hyungwook Cho),천권수(Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2014 No.춘계

Computed Tomography(CT) 기술의 급속한 발전에 의해 영상의 질이 개선되는 반면 환자에게 더 많은 선량이 부과되고 있다. 의료방사선 방호의 기초로써 CT검사선량에 대해 분석, 이해하는 것은 방사선방호, 의료물리학 및 기타 과학분야의 뜨거운 주제가 되고 있다. 이 연구는 몬테카를로 방법을 이용해서 X선관, Shepp-Logan 팬텀, 검출기 등으로 구성된 CT 시스템을 간단히 시뮬레이션을 해보았다. X선관의 양극재료와 각도, 필터재료와 두께, 관전압이 X선 에너지 스펙트럼에 미치는 영향에 대해 시뮬레이션을 해 보았고 Shepp-Logan팬텀 내부의 선량분포와 360°의 전체 선량계산을 통해 CT검사의 방사선 선량에 대해 예측해 보았다. Rapid development of Computed Tomography(CT) technology improve the image quality but the patient is exposed to high amount of radiation dose. So in the basis of radiation protection, study on the CT examination dose becomes important issue in radiological protection, medical physics and other sciences. In this study, by using the Monte Carlo method to build the X-ray tube, Shepp-Logan phantom and detector, we simply simulated the CT system. Through the simulation of X-ray tube, we analyzed the material and inclination angle of the anode, the material and thickness of the filter, the voltage of the tube effect on the X-ray energy spectrum. Moreover, we calculated the dose distribution in the Shepp-Logan phantom, and the total dose accepted after 360 degrees rotation.

Monte Carlo 방법을 이용한 CT 선량계산에 대한 연구

창셩(Sheng Chang),조형욱(Hyungwook Cho),천권수(Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.8 No.1

Computed Tomography(CT) 기술의 급속한 발전에 의해 영상의 질이 개선되는 반면 환자에게 더 많은 선량이 부과되고 있다. 의료방사선 방호의 기초로써 CT검사선량에 대해 분석, 이해하는 것은 방사선방호, 의료물리학 및 기타 과학분야의 뜨거운 주제가 되고 있다. 이 연구는 몬테카를로 방법을 이용해서 X선관, Shepp-Logan 팬텀, 검출기 등으로 구성된 CT 시스템을 간단히 시뮬레이션을 해보았다. X선관의 양극재료와 각도, 필터재료와 두께, 관전압이 X선 에너지 스펙트럼에 미치는 영향에 대해 시뮬레이션을 해 보았고 Shepp-Logan팬텀 내부의 선량분포와 360°의 전체 선량계산을 통해 CT검사의 방사선 선량에 대해 예측해 보았다. Rapid development of Computed Tomography(CT) technology improve the image quality but the patient is exposed to high amount of radiation dose. So in the basis of radiation protection, study on the CT examination dose becomes important issue in radiological protection, medical physics and other sciences. In this study, by using the Monte Carlo method to build the X-ray tube, Shepp-Logan phantom and detector, we simply simulated the CT system. Through the simulation of X-ray tube, we analyzed the material and inclination angle of the anode, the material and thickness of the filter, the voltage of the tube effect on the X-ray energy spectrum. Moreover, we calculated the dose distribution in the Shepp-Logan phantom, and the total dose accepted after 360 degrees rotation.

엑스선용 평행빔 광학소자 개발 및 평가

박병훈(Byunghun Park),조형욱(Hyungwook Cho),천권수(Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2012 한국방사선학회 논문지 Vol.6 No.6

엑스선 회절분석기는 비파괴적인 방법으로 시료의 정보를 정성 및 정량적으로 분석할 수 있다. 엑스선 회절분석기에는 다양한 광학소자가 사용된다. 평행빔 광학소자는 광축에 평행한 빔을 통과시키고 발산하는 빔을 제거하는 역할을 한다. 와이어 컷 제작과 스테인리스 스틸 평판을 연마하여 평행빔 광학소자를 제작하였고 엑스선 영상장치를 이용하여 그 평행도를 평가하였다. 설계된 6 mrad과 매우 가까운 6.6 mrad의 평행도를 갖는 평행빔 광학소자를 제작하였다. 엑스선 영상을 이용하면 개개의 평판의 평행도를 예측할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 광학소자 평가에도 사용될 수 있을 것이다. An X-ray diffractometer which has various X-ray optics can give qualitative and quantitative information for a sample using a nondestructive analysis method. A parallel beam optic passes the parallel beam and removes divergent beam generated from an X-ray tube. The parallel beam optic used in the X-ray diffractometer was fabricated by wire cut and grading of stainless steel plates and was evaluated its performance using an X-ray imaging system. The measured parallelization of 6.6 mrad for the fabricated the parallel beam optic was a very close to the expected value of 6 mrad. An X-ray imaging technique for evaluating the parallel beam optics can estimate parallelization for each plate and can be used to other X-ray optics.

경 X선 형광분석을 위한 모세관 광학소자 제작

조형욱(Hyungwook Cho),박병훈(Byunghoon Park),김용민(Yongmin Kim),최철희(Chulhee Choi),최성희(Seonghee Choi),김기홍(Kihong Kim),천권수(Kwonsu Chon) 한국방사선학회 2011 한국방사선학회 논문지 Vol.5 No.6

경 X선 형광분석 기법에 사용되는 X선 튜브는 X선의 휘도가 낮아 분석의 정밀도가 떨어지고 분석 시간 또한 오래 걸린다. 모세관 집광소자를 이용하면 X선 휘도의 이득(gain)을 최소 10 이상 얻을 수가 있다. 모세관 광학소자는 8.4keV의 텅스텐 특성방사선을 효율적으로 집광할 수 있도록 설계되었다. 파이렉스 유리로 된 모세관 모재를 풀러 (puller)를 이용하여 45 g의 추에 650˚의 온도를 가하여 모세관 광학소자를 제작하였다. 모세관 광학소자의 제작은 총 460분이 소요되었으며 제작된 모세관 광학소자의 길이는 87 ㎜, X선 입사부의 직경은 300 ㎛, 출구부의 직경은 192㎛로 제작되었다. 제작된 모세관 광학소자를 경 X선 형광분석에 적용하면 황(S)과 같은 경원소 검출의 정밀도를 높일수 있을 것이다. An X-ray tube used an X-ray fluorescence analysis system has a low X-ray photon intensity which results in reducing measurement accuracy and increasing exposure time. These shortages can be overcame by using a monocapillary optics. A monocapillary optics was optimally designed for focusing the characteristic X-ray of tungsten (8.4 keV). The monocapillary optics can achieve a gain of 10 at the least. The monocapillary optics was fabricated by using puller and pyrex glass, raw material. In fabrication, a weigh of 45g and a temperature of 650˚ was loaded. The total fabrication time was 460 minutes. The fabricated capillary had 87 ㎜ in length and maximum diameter of 300 ㎛ and minimum diameter of 192 ㎛. When the fabricated monocapillary optics is applied to an X-ray fluorescence analysis system, the detection accuracy for soft elements, for example sulfur (S), will be improved.