약지도 학습을 이용한 양파 질병 증상 자동 검출

한승훈 ( Seung-hoon Han ),강경민 ( Kyeong-min Kang ),김완수 ( Wan-soo Kim ),김용주 ( Yong-joo Kim ),이대현 ( Dae-hyun Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

농업 노동력 감소 및 1인당 재배면적의 증가는 작물의 일관되고 효율적인 질병 예찰을 어렵게 하고 있으며, 이를 해결하기 위해 자동 인식 기술 등의 무인화 시스템을 이용한 기술적인 대안이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 양파 재배 자동화를 위해 수행되었으며, 딥러닝을 이용하여 양파 재배 영상 내 질병 증상을 자동으로 검출하였다. 양파 재배지의 실시간 감시가 가능한 영상 수집 시스템을 이용하여 학습용 영상데이터를 수집하였으며, 수집된 영상은 딥러닝 모델 학습을 위한 영상크기로 샘플링 한 후 영상단위로 라벨링을 수행하였다. 양파 질병 증상 검출을 위한 기반 모델은 VGG-16을 이용하였으며, 주석작업에 필요한 노동력 절감을 위해 영상단위 라벨링으로 객체 검출이 가능한 약지도 학습 방법을 이용하였다. 딥러닝 모델의 학습결과 학습 정확도는 약 93%, 검증 정확도는 약 82%, 시험 정확도는 약 70%로 각각 관찰되었으며, 활성화 맵을 이용하여 검출된 영역을 시각화한 결과 질병 증상의 검출이 가능한 것으로 판단되며, 임계값을 이용하여 검출된 질병 영역을 이진화한 후 전체 영상에 대한 비율을 발병도로 평가할 결과 0.6 ~ 7.0% 수준으로 나타났다. 또한, 본 연구 결과를 이용하여 임계값 변화에 따른 알람 단계를 결정하는 방법을 제시하였으며, 향후 기준에 대한 선정 방법의 세분화 및 검증을 통해 양파 질병에 대한 자동 알람 정보의 제공이 가능할 것으로 판단된다.

흡수선량 측정 시 동종 원통형 이온함에서 이온함 간 변화

김성훈,허현도,최상현,김혁주,임천일,신동오,최진호,Kim, Seong-Hoon,Huh, Hyun-Do,Choi, Sang-Hyun,Kim, Hyeog-Ju,Lim, Chun-Il,Shin, Dong-Oh,Choi, Jin-Ho 한국의학물리학회 2010 의학물리 Vol.21 No.1

물흡수선량에 기반한 표준 측정법을 사용하여 흡수선량을 측정 시에 여러 요인들이 크건, 작건, 미미하건 간에 선량 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있다. 이온함의 선질 보정 인자(the beam quality correction factor) ${\kappa}_{Q,Q_0}$ 값 또한 그 중 한 요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 특정 이온함 유형(PTW30013, PTW, Germany)을 선정하여, 국내에서 사용하고 있는 기관들로부터 9개의 이온함을 수집하였다. 동일한 전위계와 전기선으로 9개 이온함을 국내 이차표준기관으로부터 교정을 받았다. 이렇게 교정받은 이온함들을 사용하여 Siemens ONCOR 장비의 광자 빔 6 MV와 10 MV 그리고 전자 빔 12 MeV에 대해 기준 조건하에서 흡수선량을 측정하였다. 이온함 간 선량 값의 최대 차이는 광자 빔 6 MV의 경우엔 2.4%, 10MV의 경우에 0.8%, 전자 빔 12 MeV의 경우엔 0.8%이었다. 6 MV에서의 큰 차이는 측정 과정에 문제가 없었다면, 동일한 ${\kappa}_{Q,Q_0}$ 값을 모든 이온함에 적용한 게 한 요인이 될 수 있다. 이는 또한 외부 독립검사가 왜 중요한지를 보여 주는 예라 하겠다. For the measurements of an absorbed dose using the standard dosimetry based on an absorbed dose to water the variety of factors, whether big, small, or tiny, may influence the accuracy of dosimetry. The beam quality correction factor ${\kappa}_{Q,Q_0}$ of an ionization chamber might also be one of them. The cylindrical type of ionization chamber, the PTW30013 chamber, was chosen for this work and 9 chambers of the same type were collected from several institutes where the chamber types are used for the reference dosimetry. They were calibrated from the domestic Secondary Standard Dosimetry Laboratory with the same electrometer and cable. These calibrated chambers were used to measure absorbed doses to water in the reference condition for the photon beam of 6 MV and 10 MV and the electron beam of 12 MeV from Siemens ONCOR. The biggest difference among chambers amounts to 2.4% for the 6 MV photon beam, 0.8% for the 10 MV photon beam, and 2.4% for the 12 MeV electron beam. The big deviation in the photon of 6 MV demonstrates that if there had been no problems with the process of measurements application of the same ${\kappa}_{Q,Q_0}$ to the chambers used in this study might have influenced the deviation in the photon 6 MV and that how important an external audit is.

국내 방사선치료기기의 품질관리 현황조사 및 분석

이상훈,김주리,조삼주,조광환,임천일,김혁주,허현도,신동오,권수일,최진호,Lee, Sang-Hoon,Kim, Ju-Ree,Cho, Sam-Ju,Cho, Kwang-Hwan,Lim, Chun-Il,Kim, Hyeog-Ju,Huh, Hyun-Do,Shin, Dong-Oh,Kwon, Soo-Il,Choi, Jin-Ho 한국의학물리학회 2010 의학물리 Vol.21 No.2

국내 개설된 방사선종양학과 중 선형가속기 및 근접치료기기가 설치되어 환자치료를 시행하고 있는 총 72개 기관에 대해 설문을 수행하였다. 설문은 선형가속기, 근접치료기기 등의 품질관리 효율성을 파악하기 위해 주기별 품질관리 수행여부, 수행인력 및 주체, 수행 시간을 조사하였다. 선형가속기 및 근접치료기기에 대한 각각의 품질관리 검사 항목에 대한 주기별 수행 여부를 조사하였다. 조사결과 품질관리 검사항목 수에서 미국 및 유럽의 품질관리 지침서와 비교하여 일일 및 주간점검 항목수의 경우는 8~10로서 유사한 결과를 보였으나, 월간과 연간점검 항목 수는 미국 및 유럽의 경우 17~21 항목이었고, 국내의 경우는 15.5로 낮게 나타났다. 또한 국내의 여건은 품질관리를 수행 할 인력 및 시간의 부족과 제한으로 인해 미국 및 유럽의 품질관리 지침서에서 권고하는 소요인력 및 시간과 비교하여 대략 50% 수준의 낮은 수치를 보였다. 따라서 본 연구에서 수집한 국내 방사선종양학과의 품질관리 검사항목 및 실행 주기, 수행 인력 및 수행시간에 관한 현황 조사 결과와 기존에 발표된 미국의학물리학회 TG-40 보고서 및 유럽의 품질관리 지침서를 활용한다면 국내 실정 및 각 기관에 적합한 품질관리 지침서를 수립하는데 유용할 것으로 기대된다. We have taken surveys about total 72 departments of radiation oncology which is performing the treatment with linear accelerator and brachytherapy unit in Korea. The survey was included the research about the linear accelerator, brachytherapy, Also, we surveyed the various performance (QA period, manpower, time) of quality control for understanding of efficiency. The survey results show that the QA test of daily and weekly are almost same comparing to USA and Europe but the QA performance of monthly and yearly in Korea are 15.5 which is less than USA and Europe recommended QA item number of 17 to 21. The manpower and QA time in Korea also lower than 50% of USA and Europe recommended because the manpower and QA time limitation in Korea. It will be expected that the manual of quality management in each clinic could be appropriately established when combining the present results with previously published AAPM TG-40 and other protocols.

방사선치료계획시스템의 독립적 검증을 위한 선량 계산 및 빔데이터 관리 프로그램

김희정,박양균,박종민,최창헌,김정인,이상원,오헌진,임천일,김일한,예성준,Kim, Hee-Jung,Park, Yang-Kyun,Park, Jong-Min,Choi, Chang-Heon,Kim, Jung-In,Lee, Sang-Won,Oh, Heon-Jin,Lim, Chun-Il,Kim, Il-Han,Ye, Sung-Joon 한국의학물리학회 2008 의학물리 Vol.19 No.4

방사선치료계획시스템의 MU계산 결과를 포괄적이고 독립적으로 검증할 수 있고 빔데이터 관리를 위한 사용자 친화적인 프로그램을 개발하였다. 선량계산의 정확성을 향상시키기 위해서 축이탈 인자, 빔 경화효과, 비균질성 보정 등의 요소를 계산 알고리듬에 포함하였고 상시적 정도관리 결과로 측정된 빔데이터로의 경신이 용이하도록 하였다. 기준깊이, SSD 등의 측정조건이 다를 때에 보정하는 알고리듬을 구현하였다. 상용 스프레드시트의 워크시트 함수를 빔데이터베이스 접근에 사용하였고, Visual Basic for Application (VBA) 개발환경을 사용하여 graphic user interface (GUI)를 구현하였다. 프로그램의 정확도를 평가하기 위하여 동일한 빔 데이터를 가진 치료계획 시스템을 이용하여 213개의 경우에 대한 팬톰의 선량을 계산하고 비교하였다. 또한 3차원 입체조형방사선 치료를 받은 17명의 환자데이터로부터 108개의 MU계산 기록을 추출하여 본 프로그램에서 계산된 MU와 비교하였다. 가상의 팬톰을 대상으로 계산을 수행한 결과, 과도한 비균질 영역계산을 제외하면 계산된 MU가 치료계획시스템과 3% 이내에서 잘 일치하였고, 환자 데이터를 이용한 계산에서도 과도한 비균질 영역 계산을 제외한 모든 계산에서 최대오차가 5% 이하로 나타났다. VBA 및 Microsoft Excel 워크시트 인터페이스를 이용하여 임상에 이용될 빔데이터 자료의 자동 생성 및 빔데이터 비교 템플릿 등의 용이성이 판명되었다. 본 프로그램을 이용하여 치료계획시스템의 정확성을 포괄적으로 검증할 수 있으므로 치료계획시스템의 정도관리 및 환자의 독립적 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 빔데이터베이스 생성 기능을 이용하여 빔데이터의 주기적 관리 경신 및 대단위 빔데이터베이스의 모니터링을 효율적으로 수행할 수 있다. We developed a user-friendly program to independently verify monitor units (MUs) calculated by radiation treatment planning systems (RTPS), as well as to manage beam database in clinic. The off-axis factor, beam hardening effect, inhomogeneity correction, and the different depth correction were incorporated into the program algorithm to improve the accuracy in calculated MUs. A beam database in the program was supposed to use measured data from routine quality assurance (QA) processes for timely update. To enhance user's convenience, a graphic user interface (GUI) was developed by using Visual Basic for Application. In order to evaluate the accuracy of the program for various treatment conditions, the MU comparisons were made for 213 cases of phantom and for 108 cases of 17 patients treated by 3D conformal radiation therapy. The MUs calculated by the program and calculated by the RTPS showed a fair agreement within ${\pm}3%$ for the phantom and ${\pm}5%$ for the patient, except for the cases of extreme inhomogeneity. By using Visual Basic for Application and Microsoft Excel worksheet interface, the program can automatically generate beam data book for clinical reference and the comparison template for the beam data management. The program developed in this study can be used to verify the accuracy of RTPS for various treatment conditions and thus can be used as a tool of routine RTPS QA, as well as independent MU checks. In addition, its beam database management interface can update beam data periodically and thus can be used to monitor multiple beam databases efficiently.

6 MeV 전자 빔의 교정에 원통형 이온함의 사용에 관한 연구

김성훈,허현도,최상현,최진호,김혁주,임천일,신동오,Kim, Seong-Hoon,Huh, Hyun-Do,Choi, Sang-Hyun,Choi, Jin-Ho,Kim, Hyeog-Ju,Lim, Chun-Il,Shin, Dong-Oh 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.4

6 MeV 전자빔과 같은 저메가전압 전자빔 교정 시에 물흡수선량에 기반한 선량측정 체계에선 평행평판형 이온함을 사용하도록 하고 있다. 이러한 전자 에너지 범위에선 원통형 이온함을 정기적 기준 선량측정으로서 사용되어서는 안되지만, 사용자 편의상 임시적 사용 가능성에 대해 살펴보고자 하였다. 본 연구에선 빔 선질 $R_{50}=2.25\;g/cm^2$인 명목 에너지 6 MeV 전자빔의 경우에 원통형 이온함인 PTW30013 이온함의 사용가능성에 대해 조사하였다. 2차 표준기관인 식품의약품안전청(KFDA)으로부터 10개 이온함에 대해 물흡수선량 교정인자 $N_{D,W,Q_0}$를 받았다. 교차교정된 평행평판형 ROOS 이온함으로 6 MeV 전자빔에 대해 측정한 선량값을 사용하여 "임시적" $k_{Q,Q_0}$값을 구하였다. 10개의 이온함에 대해 평균한 값인 "0.9352"를 해당 선질에 대한 이온함의 $k_{Q,Q_0}$로 간주하여 흡수선량을 계산하였다. ROOS 이온함으로 측정한 선량값과 최대 2% 범위 안에서 일치하였다. 사용자 편의상 원통형 이온함을 사용해야 하는 경우에 이 "0.9352" 값을 본 연구의 빔선질과 이온함에 대한 빔선질보정인자로서 임시적으로 사용할 수 있으리라고 본다. The standard dosimetry systems based on an absorbed dose to water recommend to use a planeparallel chamber for the calibration of such a low-megavoltage electron beam as a nominal energy of 6 MeV. For this energy ranges of an electron beam a cylindrical chamber should not be used for the routinely regular beam calibration, but the feasibility of the temporary use of a cylindrical chamber was studied to give temporary solutions for special situations users meet. The PTW30013 chambers and the electron beam quality of $R_{50}=2.25\;g/cm^2$ were selected for this study. 10 PTW30013 chambers, a cylindrical type of chamber, were calibrated in KFDA, the secondary standards dosimetry laboratories, and given the absorbed dose-to-water calibration factors, respectively. A "temporary" $k_{Q,Q_0}$ for each chamber were calculated using the absorbed dose determined by a cross-calibrated planeparallel chamber, with the result of an average 0.9352 for 10 chambers. This value for PTW30013 chamber was used to determine an absorbed dose to water at the reference depth. The absorbed doses determined by PTW30013 chambers were in an agreement within 2% with that by ROOS chamber. In a certain situation where a cylindrical chamber be used instead of a planeparellel chamber, the value of 0.9352 might be useful to determine an absorbed dose to water in the same beam quality of electron beam as this study.

교정정수 변화에 의한 원통형이온함의 안정성 평가

라정은(Jeong Eun Rah),홍주영(Ju Young Hong),김귀야(Gwe Ya Kim),임천일(Chun il Lim),정희교(Hee Kyo Jeong),신동오(Dong Oh Shin),서태석(Tea Suk Suh) 대한방사선종양학회 2006 Radiation Oncology Journal Vol.24 No.2

목 적: 식품의약품안전청(Korea Food Drug Administration, KFDA)의 도움을 받아 1998년부터 2004년까지 장기 간에 걸친 교정정수의 분석을 통해 원통형이온함의 모델별 안정성을 확인하고자 한다. 대상 및 방법: 치료방사선기관에서 교정을 의뢰한 이온함 중 Farmer형의 원통형이온함만을 대상으로 하였으며 모델은 PTW사의 30001 (30006), 30013, 30002, 30004, 23333과 Capintec사의 PR06C, NE사의 2571, Exradin사의 A12 그리고 Wellhofer사의 FC65G (IC70) 등 총 9개 종류의 이온함에 대해 에어커마 교정정수 및 물흡수 선량 교정정수를 분석하였으며 에어커마 교정정수를 이용하여 계산한 물흡수선량 교정정수(cal. ND,W)와 실제측정에 의해 결정된 물흡수선량 교정정수(mea. ND,W)를 상호 비교하였다. 결 과: 교정정수 변화를 분석해 본 결과, PTW사의 30013 (30006), Wellhofer사의 FC65G (IC70) 그리고 NE사의 2571 이온함의 경우 측정 표준편차 0.2% 이내에서 잘 일치하여 다른 모델의 이온함에 비해 안정된 값을 가지는 것으로 나타났으며 계산에 의한 물흡수선량 교정정수와 실제 측정에 의해 결정된 물흡수선량 교정정수를 비교 분석한 결과는 모든 이온함에서 측정에 의한 물흡수선량 교정정수가 약 1.0% 큰 것으로 나타났다.결 론: 본 연구에서는 원통형이온함의 교정정수 값들에 대하여 장기간의 안정성 평가를 토대로 임상에서 요구되는 이온함의 선택 기준을 제시함으로써 표준체계에 따른 이온함의 선택 및 선량측정의 정확성을 향상시킬 것으로 기대한다. Purpose: To analyze the long-term stability of Farmer-type cylindrical ionization chambers by calibration factor provided from the KFDA (Korea Food Drug Administration) Materials and Methods: The cylindrical ionization chambers used in this study were the PTW 30001 (30006), 30013, 30002, 30004, 23333, the Capintec PR06C, the NE 2571, the Exradin A12 and the Wellhofer FC65G (IC70). We were analyzed that the Nk and ND,W calibration factor for the cylindrical chambers and compared between the measured ND,W and calculated ND,W calibration factor. Results: We have observed that the long-term stability of the PTW 30013 (30006), the Wellhofer FC65G (IC70) and the NE 2571 has varied within 0.2%. The measured ND,W calibration factor was about 1.0% higher than the calculated ND,W that determined by the Nk calibration factor. Conclusion: The study has evaluated that the long-term stability of the cylindrical chambers through analysis for the Nk and ND,W calibration factor. It has contributed to the improvement of clinical electron dosimetry in radiotherapy centers.

고화토에서 다짐품질관리를 위한 방사성동위원소측정기(RI계기)와 휴대용 부피측정기의 이용

정문경(Chung Moonkyung),김강석(Kim Kang-Suk),우제윤(Woo Je-Yoon),이재석(Lee Jae-Seok),임천일(Lim Chun-Il) 대한토목학회 2000 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.2000 No.2

External Auditing on Absorbed Dose Using a Solid Water Phantom for Domestic Radiotherapy Facilities

최창헌(Chang Heon Choi),김정인(Jung-In Kim),박종민(Jong Min Park),박양균(Yang Kyun Park),조건우(Kun-Woo Cho),조운갑(Woon-Kap Cho),임천일(Chun-Il Lim),예성준(Sung-Joon Ye) 대한방사선종양학회 2010 Radiation Oncology Journal Vol.28 No.1

목 적: 제 3기관에 의해 독립적으로 수행된 방사선 치료 빔의 흡수 선량을 외부 감사의 결과로 보고 한다. 이를 위 해 쉽고 편리하게 설치 가능 한 고체 팬텀을 이용하여 흡수 선량을 측정하는 방법을 개발했다.대상 및 방법: 2008년 12개 방사선 치료 시설에서 외부 감사 프로그램에 참여하였고 47개의 광자선과 전자선의제 3기관에 의해 American Association of Physicists in Medicine (AAPM) task group (TG)-51 프로토콜을 사용하여독립적으로 교정되었다. AAPM TG-51 프로토콜은 물에서의 측정을 권고 하고 있지만 팬텀으로 물은 바쁜 병원 상황에선 몇 가지 단점이 있다. 설치와 수송이 편리하고 재현성이 있는 고체 팬텀을 사용하였다. 광자선과 전자선에대한 물과 고체 팬텀 사이의 선량 보정인자는 스케일링 방법과 실험적 측정에 의해 결정되었다.결 과: 대부분의 빔은(74%) 제3기관의 프로토콜로 측정한 결과 2%의 편차 이내였다. 그러나 20개 중 2개의 광자선과 27개 중 3개의 전자선은 허용범위(3%)를 초과 하였다. 특히 그중 2개의 빔은 10% 이상의 편차를 보여주고있다. 6 MV 초과의 고에너지 광자선은 보정인자가 없었다. 6 MV 광자선의 경우 고체 팬텀에서의 흡수선량은 물에서의 흡수 선량보다 0.4% 작게 나타났다. 전자선에 대한 보정인자도 결정되었는데 전자선의 에너지가 증가함에따라 보정인자는 작아지는 경향을 보여준다. 고체팬텀을 사용한 TG-51 프로토콜의 측정 오차는 ±1.22%로 나타났다.결 론: 개발된 방법은 다기관 임상 연구의 인증 프로그램에 참여할 수 있는 외부 감사 기관 프로그램에 성공적으로적용되었다. 이 선량측정은 선량을 측정하기 위한 시간을 줄이고 물을 설치할 때의 생길 수 있는 측정오차를 감소시킨다. Purpose: We report the results of an external audit on the absorbed dose of radiotherapy beams independently performed by third parties. For this effort, we developed a method to measure the absorbed dose to water in an easy and convenient setup of solid water phantom. Materials and Methods: In 2008, 12 radiotherapy centers voluntarily participated in the external auditing program and 47 beams of X-ray and electron were independently calibrated by the third party’s American Association of Physicists in Medicine (AAPM) task group (TG)-51 protocol. Even though the AAPM TG-51 protocol recommended the use of water, water as a phantom has a few disadvantages, especially in a busy clinic. Instead, we used solid water phantom due to its reproducibility and convenience in terms of setup and transport. Dose conversion factors between solid water and water were determined for photon and electron beams of various energies by using a scaling method and experimental measurements.Results: Most of the beams (74%) were within ±2% of the deviation from the third party's protocol. However, two of 20 X-ray beams and three of 27 electron beams were out of the tolerance (±3%), including two beams with a >10% deviation. X-ray beams of higher than 6 MV had no conversion factors, while a 6 MV absorbed dose to a solid water phantom was 0.4% less than the dose to water. The electron dose conversion factors between the solid water phantom and water were determined: The higher the electron energy, the less is the conversion factor. The total uncertainty of the TG-51 protocol measurement using a solid water phantom was determined to be ±1.5%. Conclusion: The developed method was successfully applied for the external auditing program, which could be evolved into a credential program of multi-institutional clinical trials. This dosimetry saved time for measuring doses as well as decreased the uncertainty of measurement possibly resulting from the reference setup in water.

A Study on Caliration of Neutron Moisture Gauge Using MCNP4A

Whang, Joo-Ho,Lim, Chun-Il,Song, Jung-Ho 대한방사선 방어학회 1997 방사선방어학회지 Vol.22 No.4

중성자 수분함량 측정기의 개발에 있어서 중성자 계측값과 흙속의 수분함량에 대한 관계식을 유도하기 위해서는 공시체 제작등의 많은 실험을 통해 유도한 교정식이 필요하다. 또한 공시체 제작 및 측정실험의 통계적 오차를 줄이기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하다. 하지만 몬테카를로방법을 사용한 전산코드를 이용하여 수행할 경우 시간과 노력을 줄일 수 있을 뿐만아니라, 보다 일반적인 흙에 대한 교정식을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 중성자의 수송문제를 계산하는데 유용한 MCNP4A 전산코드를 이용하여 실제 실험을 모사하였다. 또한 모사결과를 공시체를 제작하여 실험한 결과와 비교하였다. 비교결과 실제실험의 결과와 모사 범위내에서 일치함을 알 수 있었다. 중성자 수분함량 측정기의 교정식 도출 및 교정상수를 결정하기 위해 적용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 수분함량 측정기의 계측값에 영향을 미치는 인자중의 하나인 흙의 건조밀도 변화에 대한 영향을 살펴 보았다. Time-consuming experiments have been required in the development of neutron moisture gauge to induce a relation between the water content in soil and the neutron counts. Applying a monte carlo computer code to simulate the experiments of neutron moisture gauging may contribute to redue time and efforts for experiments and produce a calibration equation which is more applicable to soil in general. In this study MCNP4A, a monte carlo computer code, was employed to simulate soil experiments and the simulated results were compared with experimental ones. The comparative study showed that MCNP4A is applicable to simulate the experiments and calibration equation can be obtained through simulations. Effects of dry density changes were also studied.