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          섬광체와 평행구멍조준기가 감마프로브 영상에 미치는 영향에 관한 컴퓨터 시뮬레이션

          봉정균,김희중,이종두,권수일,Bong, Jeong-Gyun,Kim, Hui-Jung,Lee, Jong-Du,Gwon, Su-Il 대한의용생체공학회 1998 의공학회지 Vol.19 No.6

          The purpose of this study was to investigate the effects of scintillator and collimator parameters that tradeoff between system sensitivity and spatial resolution. The parameters simulated using Monte Carlo program were scintillator thickness, colimator hole shape, septal thickness, and hole length. The results show that the sensitivity increases exponentially upto about 1 cm of scintillator thickness as the thickness increases. However the sensitivity is almost constant when the scintiallator is thicker than about 1 cm. The simulation of collimator hole shape shows that the hexagonal hole gives the best spatial resolution for the same system sensitivity. The system statical resolution is improved, as both collimator septal thickness and hole length increase, however that system sensitivity is rapidly decreased. In conclusion, The optimization of scintillator and collimator parameters using monte carlo simulation may be useful to develop a high-resolution miniature gamma probe.

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          몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 산란보정 방법들에 대한 비교

          봉정균,김희중,이종두,권수일 한국의학물리학회 1999 의학물리 Vol.10 No.2

          단일광자방출촬영 (SPECT) 에 대한 산란보정은 영상질을 개선하고 영상을 정량분석하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 에너지 창을 이용한 세 가지 산란보정들에 대해 조사하는 것이었다. 몬테카를로 방법을 이용하여 Tc-99m에서 방출되는 광자의 history를 발생시키는 점선원과 Jaszack 팬텀에 대해 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션을 위한 SPECT 시스템의 섬광체 NaI(T1) 는 두께 0.95 cm, 40 $\times$ 45 cm이었고, 조준기는 저에너지용 조준기를 사용하였다. 140 keV 에서 SPECT 에 대한 에너지 분해능은 9.8 %, 고유공간분해능은 0.32 cm 이었고, 화소크기는 0.3 $\times$ 0.3 $cm^2$이었다. 산란보정방법에는 컴프턴창을 이용한 방법 (CW), 세 개의 에너지창을 이용한 방법 (TW), 그리고 이중 광봉우리창을 이용한 방법 (DPW)을 사용하였다. DPW의 다항식 계수를 구하기 위해서 직경 20 cm인 팬텀안에서 깊이에 따라 점선원을 위치시켜 평면 영상을 얻었다. 에너지 창은 w1 = 92-125 keV, w2 = 124-126 keV, w3 = 126-140 keV, w4 = 140-154 keV, w5 = 154-156 keV으로 설정하였다. SPECT 투사영상은 360$^{\circ}$ 회전모드로 하여 120개를 얻었다. 회전반경은 15 cm이었다. 산란보정방법들은 삼중 에너지창을 이용한 방법은 cold sphere를 가진 Jaszack phantom 에서 참값에 가장 가까운 대조도를 주었고, hot sphere를 가진 Jaszack phantom에서 image recovery에 있어서 좋은 것으로 나타났다. 컴프턴 창을 이용한 방법은 대조도에 있어서 참값보다 과대평가되어 나타났고 이중 광봉우리창을 이용한 방법은 산란보정하기 전에 비해 대조 도는 좋아졌지만 참값에 비해 과소평가되어 나타났다. 조사된 세 가지 보정방법들은 개선된 영상 대조도를 보여주었다. 결론적으로, 산란보정에 대한 임상적용을 위해서는 SPECT 시스템에 실행하기 용이한 보정방법을 선택해하며, 정확한 정량분석을 위해서는 산란보정이 수행되어야 할 것이다. Scatter correction for single photon emission computed tomography (SPECT) plays an important role to improve image quality and quantitation. The purpose of this study was to investigate three scatter correction methods using Monte Carlo simulation. Point source and Jaszack phantom filled with Tc-99m were simulated by Monte Carlo code, SIMIND. For scatter correction, we applied three methods, Compton window (CW) method, triple window (TW) method, and dual photopeak window (DPW) method. Point sources located at various depths along the center line within a 20-cm phantom were simulated to calculate the window ratios and corresponding scatter fractions by evaluating the polynomial coefficients for DPW method. Energy windows were located in W$_1$=92-125 keV, W$_2$=124-126 keV, W$_3$=136-140 keV, W$_4$=140-141 keV, and W$_{5}$=154-156 keV. The results showed that in Jaszack phantom with cold sphere and hot sphere, the TW gave the closest contrast and percentage recovery to the ideal image, respectively, while CW overestimated and DPW underestimated the contrast of ideal one. All three scatter correction methods showed an improved image contrast. In conclusion, scatter correction is essential for improving image contrast and accurate quantification. The choice of scatter correction method should be made on the basis of accuracies and ease of implementation.

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          위치 민감형 광전자증배관을 이용한 영상용 감마프로브의 개발

          봉정균,김희중,소수길,김한명,이종두,권수일,Bong, Jeong-Gyun,Kim, Hui-Jung,So, Su-Gil,Kim, Han-Myeong,Lee, Jong-Du,Gwon, Su-Il 대한의용생체공학회 1999 의공학회지 Vol.20 No.1

          본 연구의 목적은 작은 부위의 종양 또는 수술후 잔여종양을 검출할 수 있는 소형 고성능 영상용 감마프로브를 개발하는 것이다. 감마프로브의 검출기 시스템을 위해 위치민감형 광전자증배관(PSPMT)을 사용하였고, -1000V의 고전압을 공급하였다. 섬광체는 직영 7.62cm, 두께 9.5mm인 NaI(Tl)를 사용하였으며, 광학그리스를 이용하여 NaI(Tl)와 PSPMT를 접합시켰다. 조준기는 평형육각구멍조준기로써 직경 1.3mm, 격벽 두께 0.22mm, 그리고 길이 40mm이었다. 신호처리시스템은 위치신호처리와 트리거신호처리로 구분되며, 위치신호처리는 전단증폭기, 주증폭기를 거쳐 가산, 감산, 제산신호회로를 이용하여 얻었고, 트리거신호는 가산증폭기, 일정분획식별기 그리고 게이트 모듈을 이용하여 얻었다. 데이터 획득은 Gamma-PF 인터페이스 보드를 경우유하여 PIP 소프트웨어와 펜티엄 PC에 제어되었다. 영상연구를 위해 점선원을 이용하여 장균이도 영상과 슬릿마스크 영상을 얻었다. 그리고 조준기를 사용하여 두 개의 구멍팬텀 영상을 얻었다. 고유공간분해능은 3.97mm이었으며, 시스템 공간분해능은 5.97mm이었다. PSPMT를 이용하여 개발한 소형 감마프로브에 의해 획득된 팬텀영상은 좋은 영상질을 보여주었으며, 임상적용을 위해서는 영상특성의 최적화 연구가 계속되어야할 것으로 생각된다. The purpose of this study was to develop a miniature imaging gamma probe with high performance that can detect small or residual tumors after surgery. Gamma probe detector system consists of NaI(Tl) scintillator, position sensitive photomultiplier tube (PSPMT), and collimator. PSPMT was optically coupled with 6.5 mm thick, 7.62 cm diameter of NaI(Tl) crystal and supplied with -1000V for high voltage. Parallel hexagonal hole collimator was manufactured for characteristics of 40-mm hole length, 1.3-mm hole diameter, and 0.22 mm septal thickness. Electronics consist of position and trigger signal readout systems. Position signals were obtained with summing, subtracting, and dividing circuit using preamplifer and amplifier. Trigger signals were obtained using summing amplifier, constant fraction discriminator, and gate and delay generator module with preamplifer. Data acquisition and processing were performed by Gamma-PF interface board inserted into pentium PC and PIP software. For imaging studies, flood and slit mask images were acquired using a point source. Two hole phantom images were also acquired with collimator. Intrinsic and system spatial resolutions were measured as 3.97 mm and 5.97 mm, respectively. In conclusion, Miniature gamma probe images based on the PSPMT showed good image quality, we conclude that the miniature imaging gamma probe was successfully developed and good image data were obtained. However, further studies will be required to optimize imaging characteristics.

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        • SCOPUSKCI등재
        • SCOPUSKCI등재

          Increase of Tc-99m TBC SPECT Sensitivity for Small Liver Hemangioma using Ordered Subset Expectation Maximization Techique

          Jeon, Tae Joo,Bong, Jung Kyun,Kim, Hee Joung,Kim, Myung Jin,Lee, Jong Doo 대한핵의학회 2002 핵의학 분자영상 Vol.36 No.6

          목적: 적혈구 혈액 풀 SPECT는 높은 특이도로 인하여, 간의 대표적인 양성 종양인 혈관종의 진단에 널리 사용되어 왔지만 해상도가 이 검사의 단점 중 하나였다. 최근 들어 ordered subset expectation maximization(OSEM이라는 기술이 임상 핵의학 분야에서 단층영상의 재구성에 도입되고 있는 바, 저자들은 간 혈관종을 대상으로 기존의 역투사방식과 새로운 수정된 반복영상구성법인 OSEM을 비교하고자 하였다. 대상 및 방법: 24명의 간 혈관종 환자의 28개의 병변들 각각으로부터 이중 헤드 감마 카메라를 이용하여 단층영상 재구성을 위한 64개의 투사 영상으로 얻었다. 이들 raw data는 LINYX운영체계의 개인용 컴퓨터에 보내서, 각각의 header file을 interfile로 대체하여 OSEM프로그램이 인식할 수 있도록 하였다. 최상의 영상을 구성하는 조건을 알아보기 위하여 다양한 subset 수(1, 2, 4, 8, 16 그리고 32) 및 반복계산 수 (1, 2, 4, 8, 그리고 16)하에서 재구성을 시도하여 4번의 반복계산과 16개의 subset일 때를 최적 조건으로 선택하였다. 이후 이 조건 하에서 OSEM과 역투사 방법으로 각각 모든 대상을 재구성한 후에 3명의 핵의학 및 방사선과 전문의가 특별한 정보없이 모든 영상을 검토하였다. 결과: 28개의 병변을 맹검한 결과, 거의 모든 중례에서 OSEM이 역투사에 비교하여 최소한 대등하거나 우수한 영상의 질을 보여주었다. 비록 3 ㎝이상의 큰 병변의 검출에는 차이가 없었으나 1.5-3 ㎝ 크기의 병변 5개는 OSEM을 통하여서만 발견되었다. 하지만 1.5 ㎝ 미만의 작은 병변 4개는 양쪽 모두에서 검출되지 않았다. 결론: OSEM은 작은 크기의 간 혈관종을 발견하는데 보다 높은 민감도를 보였으며 전체적인 영상의 질에 있어서도 보다 좋은 대조도와 윤곽을 보여주었다. OSEM은 이와 같은 장점 뿐만 아니라 높은 사양의 컴퓨터를 요하지않고 계산시간이 길지 않기 때문에 임상에서 간 혈관종의 진단을 위한 적혈구 혈액풀 SPECT에 쉽게 적용될 수 있는 좋은 방법으로 사료된다. (대한핵의학회지 2002;36;344-56) Purpose: RBC blood pool SPECT has been used to diagnose focal liver lesion such as hemangioma owing to its high specificity. However, low spatial resolution is a major limitation of this modality. Recently, ordered subset expectation maximization (OSEM) has been introduced to obtain tomographic images for clinical application. We compared this new modified iterative reconstruction method, OSEM with conventional filtered back projection (FBP) in imaging of liver hemangioma. Materials and Methods: Sixty four projection data were acquired suing dual head gamma camera in 28 lesions of 24 patients with cavernous hemangioma of liver and these raw data were transferred to LINUX based personal computer. After the replacement of header file as interfile, OSEM was performed under various conditions of subsets (1,2,4,8,16, and 32) and iteration numbers (1,2,4,8, and 16) to obtain the best setting for liver imaging. The best condition for imaging in our investigation was considered to be 4 iterations and 16subsets. After the, all the images were processed by both FBP and OSEM. Three experts reviewed these images without any information. Results: According to blind review of 28 lesions, OSEM images revealed at least same or better image quality than those of FBP in nearly all cases. Although there showed no significant difference in detection of large lesions more than 3 ㎝, 5 lesions with 1.5 to 3 ㎝ in diameter were detected by OSEM only. However, both techniques failed to depict 4 cases of small lesions less than 1.5 ㎝. Conclusion: OSEM revealed better contrast and define in depiction of liver hemangioma as well as higher sensitivity in detection of small lesions. Furthermore this reconstruction method dose not require high performance computer system or long reconstruction time, therefore OSEM is supposed to be good method that can be applied to RBC blood pool SPECT for the diagnosis of liver hemangioma.

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