치료용 방사성의약품의 선량평가

우상근 대한방사선방어학회 2023 대한방사선방어학회 학술발표회 논문요약집 Vol.2023 No.04

제43차 대한핵의학회 추계학술대회 : 일반연제 ; 의학물리 : 비균일 B-스플라인 워핑을 이용한 호흡 게이트 PET 영상의 움직임 보정

우상근,최준영,송태용,최용,이경한,최연성,김병태 대한핵의학회 2004 핵의학 분자영상 Vol.38 No.5

다중가우시안혼합모델을 이용한 소동물 심근경색 PET 영상의 정량적 평가 기술

우상근,이용진,이원호,김민환,박지애,김진수,김종국,강주현,지영훈,최창운,임상무,김경민,Woo, Sang-Keun,Lee, Yong-Jin,Lee, Won-Ho,Kim, Min-Hwan,Park, Ji-Ae,Kim, Jin-Su,Kim, Jong-Guk,Kang, Joo-Hyun,Ji, Young-Hoon,Choi, Chang-Woon,Lim, Sang-Mo 한국의학물리학회 2011 의학물리 Vol.22 No.1

전통적으로 심근 생존능을 식별하고 심근 관류를 정확히 평가하기 위한 도구로 핵의학영상이 이용되고 있으나 경색영역을 정의하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 극성지도의 분포를 분석하여 특성에 맞는 적응적 임계값을 이용하여 심근경색 모델을 정량적으로 평가하고자 하였다. 쥐 심근경색 모델은 왼쪽 관상동맥을 결찰시켜 제작하였다. 소동물PET 영상은 37 MBq $^{18}F$-FDG를 쥐의 꼬리정맥에 주사한 후 60분 섭취 후 Siemens Inveon SPECT/PET 스캐너를 이용하여 20분 동안 ECG 신호와 함께 획득하였고, OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. PET 영상의 심근 극성지도는 Siemens QGS 소프트웨어에 적합한 형식으로 변환 후 자동으로 심근 벽을 설정하여 작성하였다. 심근경색영역의 기준데이터는 TTC 염색으로 설정하였으며 전체 좌심실대비 염색된 영역의 백분율로 획득하였다. 최적의 임계값 설정을 위해 절대치 설정 방법, Otsu 알고리즘, 다중가우시안혼합모델(Multi Gaussian mixture model, MGMM)을 이용하여 평가하였다. 절대치 설정 방법은 10~90%까지 10%단위로 미리 정의 된 임계값을 이용하였고, Otsu 알고리즘은 영상 내에서 두 군집의 분산을 최대로 하는 임계값으로 설정하였다. MGMM 방법은 영상의 화소 강도를 분석하여 여러 개의 가우시안 분포함수(MGMM2, $\cdots$ MGMM4)로 반복 수행하여 최적의 가우시안 분포를 구하여 적응적 임계값을 설정하였다. 극성지도 평가지표는 각각의 알고리즘에서 측정된 임계값을 이용하여 이진화하고 전체 극성지도와 경색영역의 백분율로 획득한 후, TTC 염색으로 획득된 기준데이터와의 차이를 비교하였다. 그 차이는 절대치 방법의 20%에서 $7.04{\pm}3.44%$, 30%에서 $3.87{\pm}2.09%$, 40%에서 $2.15{\pm}2.07%$이었다. Otsu 방법은 $3.56{\pm}4.16%$이었으며 MGMM 방법은 $2.29{\pm}1.94%$이었다. 소동물 PET 극성지도에서는 30% 임계값이 조직학적 데이터와 비교하여 가장 작은 차이를 보였다. 그러나 TTC 염색으로 측정한 크기가 10% 이하에서는 MGMM 방법이 절대치 방법보다 작은 차이를 보였다(MGMM: 0.006%, 절대치방법: 0.59%). 이 연구에서는 심근경색 모델 평가를 위하여 생체영상 극성지도에서 다중가우시안혼합모델을 이용하여 평가하고자 하였다. MGMM은 사용자의 선택 없이도 자동적으로 영상 특성을 고려하여 적응적 임계값을 찾아주는 방법으로 극성지도에서 심근경색을 평가하는데 도움이 될 것으로 기대된다. Nuclear medicine images (SPECT, PET) were widely used tool for assessment of myocardial viability and perfusion. However it had difficult to define accurate myocardial infarct region. The purpose of this study was to investigate methodological approach for automatic measurement of rat myocardial infarct size using polar map with adaptive threshold. Rat myocardial infarction model was induced by ligation of the left circumflex artery. PET images were obtained after intravenous injection of 37 MBq $^{18}F$-FDG. After 60 min uptake, each animal was scanned for 20 min with ECG gating. PET data were reconstructed using ordered subset expectation maximization (OSEM) 2D. To automatically make the myocardial contour and generate polar map, we used QGS software (Cedars-Sinai Medical Center). The reference infarct size was defined by infarction area percentage of the total left myocardium using TTC staining. We used three threshold methods (predefined threshold, Otsu and Multi Gaussian mixture model; MGMM). Predefined threshold method was commonly used in other studies. We applied threshold value form 10% to 90% in step of 10%. Otsu algorithm calculated threshold with the maximum between class variance. MGMM method estimated the distribution of image intensity using multiple Gaussian mixture models (MGMM2, ${\cdots}$ MGMM5) and calculated adaptive threshold. The infarct size in polar map was calculated as the percentage of lower threshold area in polar map from the total polar map area. The measured infarct size using different threshold methods was evaluated by comparison with reference infarct size. The mean difference between with polar map defect size by predefined thresholds (20%, 30%, and 40%) and reference infarct size were $7.04{\pm}3.44%$, $3.87{\pm}2.09%$ and $2.15{\pm}2.07%$, respectively. Otsu verse reference infarct size was $3.56{\pm}4.16%$. MGMM methods verse reference infarct size was $2.29{\pm}1.94%$. The predefined threshold (30%) showed the smallest mean difference with reference infarct size. However, MGMM was more accurate than predefined threshold in under 10% reference infarct size case (MGMM: 0.006%, predefined threshold: 0.59%). In this study, we was to evaluate myocardial infarct size in polar map using multiple Gaussian mixture model. MGMM method was provide adaptive threshold in each subject and will be a useful for automatic measurement of infarct size.

PET 영상의 잡음개선을 위한 적응적 공간 필터 개발

우상근,최용,임기천,송태용,정진호,이경한,김상은,최연성,박장춘,김병태,Woo, S. K.,Choi, Y.,Im, K. C.,Song, T. Y.,Jung, J. H.,Lee, K. H.,Kim, S. E.,Choe, Y. S.,Park, C. C.,Kim, B. T. 대한의용생체공학회 2002 의공학회지 Vol.23 No.3

양전자방출단층촬영기(Positron emission tomography, PET) 영상 개선을 위하여 적응적 공간 필터를 개발하였으며. 개발한 필터의 성능을 시뮬레이션데이터. 모형 PET 영상과 환자 PET 영상을 이용하여 평가하였다. 경계화소로 검출된 화소와 윈도우내의 모든 화소값이 동일한 화소는 보존하고. 그 외 화소에 대하여 2:7:2 비율로 가중치를 주어 정열한 후 중앙의 9개 화소에 대한 평균값으로 대치하였다. 경계화소를 검출하기 위하여 두 개의 임계값(TH7, TH2)을 이용하였으며. 다음의 조건을 만족하면 경계화소로 판단하였다 . THl ($pix_max{\times}0.1/log_2(NPM)$, NPM :주변값중 최상위 값과 최하위 값을 제외한 주변값들의 평균) 보다 작은 ADs (중앙값과 주변값의 차에 대한 절대값) 개수는 8-k이고. TH2 ($NPM{\times}0.1$) 보다 큰 ADs 개수는 k. 여기서 k는 2, 3 ‥‥ 6의 값을 가진다 성능평가 결과 이 연구에서 제안한 필터가 가우시안 필터, 가중메디안 필터, 부분집합평균메디안 필터 등과 비교하여 우수한 성능을 제공하는 것을 관찰하였다. 본 논문에서 개발한 간단한 적응적 공간 필터는 공간 분해능 저하는 최소화하면서 균일도와 대조도를 향상시키는데 효과적 이여서 정확한 PET 영상 해석에 기여할 것으로 기대된다 A spatially adaptive falter was formulated to imrove PET image qualify and the Performance of the filter was evaluated using simulation and phantom and human PET studies. In the proposed filter. if a pixel was identified as the edge Pixel, the Pixel value was Preserved. Otherwise a Pixel was replaced by the mean of the pixel values weighted by 2:7: 2. A Pixel was identified as the edge Pixel. if it satisfies the following conditions : the number of ADs (absolute difference between center and neighborhood pixels) which is smaller than THl (($pix_max{\times}0.1/log_2(NPM)$, NPM : mean of 6 neighborhood pixels excluding minimum and maximum) is 8-k and the number of ADs which is lager than TH2 ($NPM{\times}0.1$) is k. where k : 2, 3, …, 6. The results of this study demonstrate the superior performance of the Proposed titter compared to Gaussian fitter, weight median filter and subset averaged median filter. The proposed tittering method is simple but effective in increasing uniformity and contrast with minimal degradation of spatial resolution of PET images and thus. is expected to Provide improved diagnositc quality PET images .

46차 대한핵의학회 추계학술대회 포스터 : 하드웨어 기준점과 영상특징 추출을 이용한 소동물 다중영상 정합 방법 개발

우상근,김경민,이태섭,정재호,우광선,정위섭,강주현,천기정,최창운,임상무 대한핵의학회 2007 핵의학 분자영상 Vol.41 No.5

움직임 기반 진단 및 치료 평가를 위한 인공폐결절 개발

우상근,박노운,박승우,유정우,한수철,이승준,김경민,강주현,지영훈,엄기동,Woo, Sang-Keun,Park, Nohwon,Park, Seungwoo,Yu, Jung Woo,Han, Suchul,Lee, Seungjun,Kim, Kyeong Min,Kang, Joo Hyun,Ji, Young Hoon,Eom, Kidong 한국의학물리학회 2013 의학물리 Vol.24 No.1

진단 및 치료분야에서 호흡 움직임이 미치는 영향에 대한 연구는 외부 움직임을 관찰하여 실시되었으나, 이러한 외부 움직임은 내부 장기의 실제 움직임을 반영하지 못한다. 이에 본 연구에서는 개의 흉부 내 비침습적 이식이 가능한 인공 폐결절을 제작하여 동물실험에 대한 적용가능성을 확인하고 PET 영상 획득 및 방사선조사 시 움직임의 영향을 평가하고자하였다. 인공폐결절은 8 Fr 일회용 위장용 영양공급튜브를 개조하여 제작하였다. 제작된 결절모델은 마취된 개 4마리에 기관을 경유하여 기관지에 삽입한 뒤 방사선투시장치를 이용하여 위치를 확인하였다. PET 촬영용 인공폐결절은 내강에 $^{18}F$-FDG를 주입한 뒤 호흡운동 모사체에 장착하여 정지 상태, 10 rpm과 15 rpm의 종축 왕복운동간 PET 촬영을 실시하였다. 방사선조사용 인공폐결절은 유리선량계를 이식한 뒤 PET 촬영 시와 동일한 호흡운동 모사체에 장착하여 정지 상태, 10 rpm과 15 rpm의 종축 왕복운동간 1 Gy 선량을 조사하였다. 인공폐결절은 방사선투시장치 영상에서 실험동물의 후엽 근위부 세기관지에 이식되며 호흡에 따라 결절의 위치가 변화함을 확인하였다. PET 영상에서의 인공폐결절은 모사된 호흡 움직임에 따라 움직임에 의한 인공산물을 나타내었으며, 호흡동조게이트 시 SNR은 7.21로 기준영상의 SNR 10.15에 비해 감소하였으나 프로파일상 게이트영상의 영상계수는 정적영상에 비해 기준영상과 유사하여 PET 영상의 질을 개선함을 확인하였다. 방사선조사 실험간 인공폐결절 내 삽입된 유리선량계에 조사된 조사선량은 정지 상태와 10 rpm의 종축 왕복운동에서 0.91 Gy로 차이를 보이지 않았으나, 15 rpm의 종축 왕복운동에서 0.90 Gy로 오차범위 내 감소를 나타내었으며, 이온 전리함을 통한 조사선량 검출에서도 근소한 감소를 나타내었다. 본 실험에서 제작된 인공폐결절은 실험동물의 후엽 근위부 세기관지에 높은 재현성을 보이며 방사선투시 영상에서 폐의 내부 움직임을 반영하였다. PET 영상 내 움직임에 의한 인공산물이 관찰되며, 방사선 조사연구에서는 호흡운동이 미약한 영상 흐림을 일으킴을 확인하였다. 따라서 본 인공폐결절은 진단 및 치료분야에서 실험동물을 이용한 움직임 기반 진단 및 치료 평가에 유용한 도구로 사용될 것으로 기대된다. Previous studies about effect of respiratory motion on diagnostic imaging and radiation therapy have been performed by monitoring external motions but these can not reflect internal organ motion well. The aim of this study was to develope the artificial pulmonary nodule able to perform non-invasive implantation to dogs in the thorax and to evaluate applicability of the model to respiratory motion studies on PET image acquisition and radiation delivery by phantom studies. Artificial pulmonary nodule was developed on the basis of 8 Fr disposable gastric feeding tube. Four anesthetized dogs underwent implantation of the models via trachea and implanted locations of the models were confirmed by fluoroscopic images. Artificial pulmonary nodule models for PET injected $^{18}F$-FDG and mounted on the respiratory motion phantom. PET images of those acquired under static, 10-rpm- and 15-rpm-longitudinal round motion status. Artificial pulmonary nodule models for radiation delivery inserted glass dosemeter and mounted on the respiratory motion phantom. Radiation delivery was performed at 1 Gy under static, 10-rpm- and 15-rpm-longitudinal round motion status. Fluoroscpic images showed that all models implanted in the proximal caudal bronchiole and location of models changed as respiratory cycle. Artificial pulmonary nodule model showed motion artifact as respiratory motion on PET images. SNR of respiratory gated images was 7.21. which was decreased when compared with that of reference images 10.15. However, counts of respiratory images on profiles showed similar pattern with those of reference images when compared with those of static images, and it is assured that reconstruction of images using by respiratory gating improved image quality. Delivery dose to glass dosemeter inserted in the models were same under static and 10-rpm-longitudinal motion status with 0.91 Gy, but dose delivered under 15-rpm-longitudinal motion status was decreased with 0.90 Gy. Mild decrease of delivered radiation dose confirmed by electrometer. The model implanted in the proximal caudal bronchiole with high feasibility and reflected pulmonary internal motion on fluoroscopic images. Motion artifact could show on PET images and respiratory motion resulted in mild blurring during radiation delivery. So, the artificial pulmonary nodule model will be useful tools for study about evaluation of motion on diagnostic imaging and radiation therapy using laboratory animals.

PET 영상의 정량적 개선을 위한 리스트-이벤트 데이터 재추출

우상근,유정우,김지민,강주현,임상무,김경민,Woo, Sang-Keun,Ju, Jung Woo,Kim, Ji Min,Kang, Joo Hyun,Lim, Sang Moo,Kim, Kyeong Min 한국의학물리학회 2012 의학물리 Vol.23 No.4

다중영상화기술은 진단 및 치료 반응평가의 성능향상을 위하여 활발히 연구되고 있으며 하드웨어의 통합에도 불구하고 기기간의 획득방법의 차이에 따라 영상간의 불일치와 계수부족으로 인하여 정합도를 떨어뜨린다. 이에 본 연구에서는 소동물 PET 리스트모드 데이터의 저장형식을 분석하고 잡음 및 통계적 특성을 향상시키기 위하여 이벤트 데이터를 재추출하여 정량적으로 개선된 PET 영상을 획득하고자 하였다. 소동물 리스트모드 Inveon PET 데이터는 소동물에 37 MBq/0.1 ml를 꼬리정맥에 주사하고 60분 후 10분 동안 정적데이터를 획득하였다. 생체신호와 같이 획득된 리스트모드 데이터형식은 48 비트의 패킷크기로 이루어져 있으며 패킷 내에서는 8 비트의 헤더와 40 비트의 payload 영역으로 나누어져 있다. 사이노그램 생성은 그레이코드로 각 패킷의 순서와 흐름을 평가하고 각 패킷의 순서를 CPU에서 검출기위치 변환과 단순 증가 그리고 비모수 부트스트랩 기법을 이용하여 재추출하여 새로운 사이노그램을 생성하였다. 영상은 3 span과 31 ring difference로 설정하여 생성된 사이노그램은 산란 및 감쇠보정을 고려하지 않고 16부분 집합으로 4회 반복하는 OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. 획득된 PET 데이터의 헤더정보에서의 동시계수의 총수는 1,394만 계수였으며, 리스트-이벤트 데이터의 패킷을 분석한 동시계수의 총수는 1,293만 계수였다. PET 데이터의 단순 증가는 최대값이 1.336에서 1.743으로 향상되었으나 잡음이 같이 증가됨을 확인하였다. PET 데이터 재추출 성능은 순차적인 패킷의 payload 값을 시프트연산을 통해 데이터의 위치를 이동시킴으로써 특정 잡음이 제거되거나 대조도가 향상되는 영상을 획득할 수 있었다. 부트스트랩 재추출 기법은 영상의 잡음과 통계적 특성이 개선된 PET 영상을 제공하여 다중영상화시 정합도를 향상시켜 질환의 조기 진단 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. Multimodal-imaging technique has been rapidly developed for improvement of diagnosis and evaluation of therapeutic effects. In despite of integrated hardware, registration accuracy was decreased due to a discrepancy between multimodal image and insufficiency of count in accordance with different acquisition method of each modality. The purpose of this study was to improve the PET image by event data resampling through analysis of data format, noise and statistical properties of small animal PET list data. Inveon PET listmode data was acquired as static data for 10 min after 60 min of 37 MBq/0.1 ml $^{18}F$-FDG injection via tail vein. Listmode data format was consist of packet containing 48 bit in which divided 8 bit header and 40 bit payload space. Realigned sinogram was generated from resampled event data of original listmode by using adjustment of LOR location, simple event magnification and nonparametric bootstrap. Sinogram was reconstructed for imaging using OSEM 2D algorithm with 16 subset and 4 iterations. Prompt coincidence was 13,940,707 count measured from PET data header and 13,936,687 count measured from analysis of list-event data. In simple event magnification of PET data, maximum was improved from 1.336 to 1.743, but noise was also increased. Resampling efficiency of PET data was assessed from de-noised and improved image by shift operation of payload value of sequential packet. Bootstrap resampling technique provides the PET image which noise and statistical properties was improved. List-event data resampling method would be aid to improve registration accuracy and early diagnosis efficiency.

딥러닝 네트워크를 이용한 조영증강 CT 영상 생성

우상근(Sang-Keun Woo) 한국컴퓨터정보학회 2019 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

肝閉鎻症의 臨床的 考察

禹相根(Sang Keun Woo),孫基燮(Ki Sub Son) 대한외과학회 1976 Annals of Surgical Treatment and Research Vol.18 No.9

영상정보 시스템을 이용한 헬스케어

우상근(Sang-keun Woo),박용성(Yong Sung Park),임상무(Sang Moo Lim) 한국컴퓨터정보학회 2016 한국컴퓨터정보학회지 Vol.24 No.1