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갑상선 영상 획득을 위한 부호화 구경 감마카메라: 몬테칼로 시뮬레이션 연구
백철하,이승재,정용현,Beak, Cheol-Ha,Lee, Seung-Jae,Chung, Yong-Hyun 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.4
부호화 구경 카메라는 바늘구멍 카메라의 고분해능 특성을 유지하면서 신호대잡음비를 향상시키기 위해 개발되었다. 이 연구의 목적은 몬테칼로 모사방법을 이용하여 부호화 구경 카메라의 최적화 및 성능 분석을 통해 갑상선 영상의 가능성을 평가하는 것이다. GATE 코드를 이용하여 부호화 구경의 두께에 따른 부호화 구경 카메라의 Tc-99 m 선원에 대한 공간분해능, 신호대잡음비, 균일도를 평가하였다. 그리고 부호화 구경 카메라와 바늘구멍 카메라의 영상 획득 성능을 비교하였다. 연구 결과 부호화 구경 마스크 두께에 따른 분해능 차이는 거의 없었으나, 신호대잡음비는 구경 두께가 두꺼워질수록 향상되어 최고값을 보인 뒤 다시 감소하는 추세를 보였다. 이는 두께에 따른 마스크의 투과율과 관계가 있었다. 균일도는 구경 두께가 두꺼워질수록 성능이 향상하였다. 부호화 구경 카메라의 공간분해능은 바늘구멍 카메라와 거의 비슷하였으나, 신호대잡음비는 약 30배 정도 향상되는 것을 확인하였고, 이는 부호화 구경 카메라로 고분해능, 고 신호대잡음비의 갑상선 영상 획득이 가능함을 보여준다. A coded aperture camera has been developed to improve the signal-to-noise ratio (SNR) while keeping the spatial resolution of a pinhole gamma camera. The purpose of this study was to optimize a coded aperture camera and to evaluate its possibility for thyroid imaging by Monte Carlo simulation. A clinical gamma camera, a pinhole collimator with 1.0 mm hole diameter, and a $79{\times}79$ modified uniformly redundant array (MURA) mask were designed using GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission). The penetration ratio, spatial resolution, integral uniformity and signal-to-noise ratio (SNR) were simulated and evaluated as a function of the mask thickness. The spatial resolution of the coded aperture camera was consistent with the various mask thickness, SNR showed a maximum value at 1.2 mm mask thickness and integral uniformity was improved by increasing mask thickness. Compare to the pinhole gamma camera, the coded aperture camera showed improved SNR by a factor of 30 while keeping almost the same spatial resolution. In this simulation study, the results indicated that high spatial resolution and ultra-high SNR of the thyroid imaging are feasible using a coded aperture camera.
다중에너지 영상 획득을 위한 Depth-Encoding 고분해능 단일광자단층촬영 검출기 개발: 몬테칼로 시뮬레이션 연구
백철하,황지연,이승재,정용현,Beak, Cheol-Ha,Hwang, Ji-Yeon,Lee, Seung-Jae,Chung, Yong-Hyun 한국의학물리학회 2010 의학물리 Vol.21 No.1
본 연구에서는 I-125 (35 keV) 와 Tc-99m (140 keV)에 대해 고해상도를 지닌 SPECT 영상을 동일한 검출기로 획득하는 방법을 제시하였고, 이를 몬테칼로 시뮬레이션 코드인 DETECT2000과 GATE를 이용하여 검증하였다. 제안된 검출기는 두께 3.0 mm의 CsI (Tl) 블록형 섬광체와 하마마츠사의 H8500C PSPMT로 이루어져 있다. 35 keV 감마선을 방출하는 I-125 핵종을 영상화할 때는 두꺼운 섬광체를 사용 할 경우, 일반적인 앵거방법으로는 빛 퍼짐이 많아지기 때문에 내인성 공간분해능이 저하되지만, 최대우도 함수와 색인테이블을 사용하여 감마선 반응 위치를 추적하면 내인성 공간분해능을 향상시킬 수 있다. DETECT2000 시뮬레이션 결과 1.0 mm 이내의 내인성 공간분해능을 획득하였다. 140 keV를 방출하는 Tc-99m를 영상화할 경우에는 I-125 전용인 1.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 경우보다 3.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 때 2.3배 이상 향상된 민감도를 보였다. 본 연구에서 제안한 검출기의 장점은 저에너지의 I-125 선원에 대해 상대적으로 두꺼운 섬광체를 사용하더라도 최대우도함수를 사용하기 때문에 분해능의 감소가 없다는 점과 Tc-99m 선원에 대해 민감도의 저하가 적다는 점이다. 본 연구에서 제안한 검출기를 사용하면 고에너지와 저에너지를 가진 핵종을 모두 영상화할 수 있다. The aim of this work was to establish the methodology for event positioning by measuring depth of interaction (DOI) information and to evaluate the system sensitivity and spatial resolution of the new detector for I-125 and Tc-99m imaging. For this purpose, a Monte Carlo simulation tool, DETECT2000 and GATE were used to model the energy deposition and light distribution in the detector and to validate this approach. Our proposed detector module consists of a monolithic CsI(Tl) crystal with dimensions of $50.0{\times}50.0{\times}3.0\;mm^3$. The results of simulation demonstrated that the resolution is less than 1.5 mm for both I-125 and Tc-99m. The main advantage of the proposed detector module is that by using 3 mm thick CsI(Tl) with maximum-likelihood position-estimation (MLPE) method, high resolution I-125 imaging and high sensitivity Tc-99m imaging are possible. In this paper, we proved that our new detector to be a reliable design as a detector for a multi-energy SPECT.
배열형 섬광결정을 이용한 소형 감마카메라의 평행구멍형 조준기 최적화 연구
정용현,백철하,이승재,박진형,Chung, Yong-Hyun,Beak, Cheol-Ha,Lee, Seung-Jae,Park, Jin-Hyung 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.4
이 연구의 목적은 몬테칼로 모사방법을 이용하여 배열형 CsI 섬광결정을 가진 소형 감마카메라의 평행구멍형 조준기를 최적화하고 조준기 부착시 발생할 수 있는 결합오차가 영상의 질에 미치는 영향을 평가하는 것이다. GATE 코드를 이용하여 육각형과 사각형 평행구멍형 조준기의 구멍크기에 따른 Tc-99m 점선원 영상의 민감도 및 공간분해능을 측정하고 최적화된 조준기를 바탕으로 조준기와 섬광체 사이에 2 mm 이내의 미세한 틈이 있을 경우에 대한 평판선원의 영상 균일도를 측정하였다. 동일 구멍크기에 대해 사각구멍형 조준기가 육각구멍형 조준기에 비해 민감도가 우수한 결과를 보였으며, 섬광결정과 사각구멍조준기의 크기를 1 대 4로 일치시켰을 때, 선원의 거리에 따른 공간분해능의 변화가 가장 적은 것을 알 수 있었다. 조준기와 검출기의 결합면 평행오차는 영상의 균일도와 민감도 모두를 선형적으로 감소시키는 경향을 보였다. 이 연구 결과는 배열형 섬광결정과 단일 섬광결정에 대해 조준기의 성능차이를 보이고, 영상의 균일도 및 민감도 저하의 원인이 조준기의 결합오차에서 기인할 수 있음을 증명함으로써, 핵의학 영상 화질 개선을 위한 새로운 접근법을 제시한다. The purpose of this study is to optimize a parallel-hole collimator for small gamma camera having the pixellated crystal array and evaluate the effect of crystal-collimator misalignment on the image quality using a simulation tool GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission). The spatial resolution and sensitivity were measured for the various size of hexagonal-hole and matched square-hole collimators with a Tc-99m point source and the uniformity of flood image was estimated as a function of the angle between crystal array and collimator by misalignment. The results showed that the spatial resolution and sensitivity were greatly improved by using the matched collimator and the uniformity was reduced by crystal-collimator misalignment.
초기동해 피해를 입은 보통강도 콘크리트의 건조시험에 의한 깊이판정
김태우 ( Kim Tae-woo ),백철 ( Beak Cheol ),이재진 ( Lee Jae-jin ),김동규 ( Kim Dong-gyu ),한민철 ( Han Min-cheol ),한천구 ( Han Cheon-goo ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.2
Early-frost damages easily take place in smaller and thinner walls and slabs. In case of slabs, it is difficult to visually determine the depth of early-frost damage. As such, the current study aims to determine the depth of early-frost damage caused to concrete structures due to bad curing in the winter. As a result, the study found that the depth of early-frost damages increased from the top as the atmospheric temperature on the concrete surface decreased. The changes in the color allowed the observer to easily identify the depth of early-frost damage with the naked eye. In particular, the color difference between potentially damaged parts and undamaged parts were the greatest around thirty minutes of drying after wetting.
ERBO 혼입율 및 혼입시기 변화에 따른 고강도 모르타르의 자기수축 특성분석
김태우 ( Kim Tae-woo ),백철 ( Beak Cheol ),현승용 ( Hyun Seong-yong ),이제현 ( Lee Jea-hyun ),한민철 ( Han Min-cheol ),한천구 ( Han Cheon-goo ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.1
This study aims to analyze the high strength mortar`s fundamental properties and autogenous shrinkage properties by taking into consideration the result of the previous study in which it was found that ERBO(Biodiesel) exercises greatest effect on the expansion effect of mortar, and changing the time and rate of mixing the ERBO. A total of five levels were set as experimental variables: the three levels of the rate of ERBO, 0, 0.5, 1.0%, and the two levels of the time of mixing the ERBO: first, adding the ERBO with the mixing water and mixing it before, and second, mixing it after the mortar is completely mixed. It was found that the rate of length change decreased as the rate of ERBO increased, and the rate of length change was lower when the ERBO was mixed sooner.