Park, Min-Jae;Lee, Jae-Sung;Kim, Soo-Mee;Kang, Ji-Yeon;Lee, Dong-Soo;Park, Kwang-Suk
Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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v.43
no.5
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pp.443-450
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2009
Purpose: Conventional image reconstruction uses simplified physical models of projection. However, real physics, for example 3D reconstruction, takes too long time to process all the data in clinic and is unable in a common reconstruction machine because of the large memory for complex physical models. We suggest the realistic distributed memory model of fast-reconstruction using parallel processing on personal computers to enable large-scale technologies. Materials and Methods: The preliminary tests for the possibility on virtual manchines and various performance test on commercial super computer, Tachyon were performed. Expectation maximization algorithm with common 2D projection and realistic 3D line of response were tested. Since the process time was getting slower (max 6 times) after a certain iteration, optimization for compiler was performed to maximize the efficiency of parallelization. Results: Parallel processing of a program on multiple computers was available on Linux with MPICH and NFS. We verified that differences between parallel processed image and single processed image at the same iterations were under the significant digits of floating point number, about 6 bit. Double processors showed good efficiency (1.96 times) of parallel computing. Delay phenomenon was solved by vectorization method using SSE. Conclusion: Through the study, realistic parallel computing system in clinic was established to be able to reconstruct by plenty of memory using the realistic physical models which was impossible to simplify.
Purpose: Both human NIS and mutant $D_2R$ transgenes are proposed as reporting system in transplanted cell tracking. Using hepatoma cell lines, we constructed a dual reporter system containing human sodium-iodide symporter (hNIS) and dopamine 2 receptor ($D_2R$) and compared its characteristics. Materials and Methods: The recombinant plasmid ($pIRES-hNIS/D_2R$) was constructed with IRES (internal ribosome entry site) under control of the CMV promoter $pIRES-hNIS/D_2R$ was transfected to human hepatoma SK-Hep1 cell line with lipofectamine. HEP-ND ($SK-Hep1-hNIS/D_2R$) cells stably expressing hNIS and $D_2R$ was established by selection with G418 for two weeks. RT-PCR was performed to investigate the expression of both hNIS and $D_2R$ genes. The expressions of hNIS and $D_2R$ were measured by $^{125}I$ uptake assays and receptor binding assays. Specific binding of $D_2R$ to $[^3H]spiperone$ was verified by Scatchard plot with (+) butaclamol as a specific inhibitor. $K_d\;and\;B_{max}$ values were estimated. The correlation between hNIS and $D_2R$ expression was compared by using each clone. Results: Similar quantities of hNIS and $D_2R$ genes were expressed on HEP-ND as RT-PCR assays. HEP-ND cells showed 30 to 40 fold higher radioiodine uptakes than those of parental SK-Hep1 cells. $^{125}I$ uptake in HEP-ND cells was completely inhibited by $KClO_4$, a NIS inhibitor Specific binding to HEP-ND cells was saturable and the $K_d\;and\;B_{max}$ values for HEP-ND cells were 2.92 nM, 745.25 fmol/mg protein and 2.91nM, 1323 fmole/mg protein in two clones, respectively. The radioiodine uptake by hNIS activity and $D_2R$ binding was highly correlated. Conclusion: We developed a dual positron and gamma imaging reporter system of hNIS and $D_2R$ in a stably transfected cell line. We expect that $D_2R$ and hNIS genes can complement mutually as a nuclear reporting system or that $D_2R$ can be used as reporter gene when hNIS gene were used as a treatment gene.
This article reviews recent developments in three-dimensional (3-D) magntotelluric (MT) imaging. The inversion of MT data is fundamentally ill-posed, and therefore the resultant solution is non-unique. A regularizing scheme must be involved to reduce the non-uniqueness while retaining certain a priori information in the solution. The standard approach to nonlinear inversion in geophysis has been the Gauss-Newton method, which solves a sequence of linearized inverse problems. When running to convergence, the algorithm minimizes an objective function over the space of models and in the sense produces an optimal solution of the inverse problem. The general usefulness of iterative, linearized inversion algorithms, however is greatly limited in 3-D MT applications by the requirement of computing the Jacobian(partial derivative, sensitivity) matrix of the forward problem. The difficulty may be relaxed using conjugate gradients(CG) methods. A linear CG technique is used to solve each step of Gauss-Newton iterations incompletely, while the method of nonlinear CG is applied directly to the minimization of the objective function. These CG techniques replace computation of jacobian matrix and solution of a large linear system with computations equivalent to only three forward problems per inversion iteration. Consequently, the algorithms are efficient in computational speed and memory requirement, making 3-D inversion feasible.
Compton imaging is often recognized as a potentially more valuable 3-D technique in nuclear medicine than conventional emission tomography. Due to inherent computational limitations, however, it has been of a difficult problem to reconstruct images with good accuracy. In this work we show that the row-action maximum likelihood algorithm (RAMLA), which have proven useful for conventional tomographic reconstruction, can also be applied to the problem of 3-D reconstruction of cone-beam projections from Compton scattered data. The major advantage of RAMLA is that it converges to a true maximum likelihood solution at an order of magnitude faster than the standard expectation maximiation (EM) algorithm. For our simulations, we first model a Compton camera system consisting of the three pairs of scatterer and absorber detectors placed at x-, y- and z-axes, and generate conical projection data using a software phantom. We then compare the quantitative performance of RAMLA and EM reconstructions in terms of the percentage error. The net conclusion based on our experimental results is that the RAMLA applied to Compton camera reconstruction significantly outperforms the EM algorithm in convergence rate; while computational costs of one iteration of RAMLA and EM are about the same, one iteration of RAMLA performs as well as 128 iterations of EM.
Purpose: This study was performed to evaluate the influence of voxel size and the accuracy of 2 cone-beam computed tomography (CBCT) systems in the detection of vertical root fracture (VRF) in the presence of intracanal metallic posts. Materials and Methods: Thirty uniradicular extracted human teeth were selected and randomly divided into 2 groups(VRF group, n=15; and control group, n=15). The VRFs were induced by an Instron machine, and metallic posts were placed in both groups. The scans were acquired by CBCT with 4 different voxel sizes: 0.1 mm and 0.16 mm (for the Eagle 3D V-Beam system) and 0.125 mm and 0.2 mm (for the i-CAT system) (protocols 1, 2, 3, and 4, respectively). Interobserver and intraobserver agreement was assessed using the Cohen kappa test. Sensitivity and specificity were evaluated and receiver operating characteristic analysis was performed. Results: The intraobserver coefficients indicated good (0.71) to very good (0.83) agreement, and the interobserver coefficients indicated moderate (0.57) to very good (0.80) agreement. In respect to the relationship between sensitivity and specificity, a statistically significant difference was found between protocols 1 (positive predictive value: 0.710, negative predictive value: 0.724) and 3 (positive predictive value: 0.727, negative predictive value: 0.632) (P<.05). The least interference due to artifact formation was observed using protocol 2. Conclusion: Protocols with a smaller voxel size and field of view seemed to favor the detection of VRF in teeth with intracanal metallic posts.
This paper presents the Projection Moire method using a line scan camera. The high resolution feature of a line scan camera makes it possible to scan an image quickly, thus enabling a much quicker 3D profile. This method uses a high resolution line scan camera making it possible to scan an image at high speed simultaneously measuring the 3D profile of a large FOV. When using a high resolution scan camera, a full FOV is scanned, thus requiring just one movement of a projection grating. As a result, the number of grating movements is reduced drastically. The end result is a faster and more accurate 3D measurement. Moving the grating too quickly causes vibration in the imaging system, which will normally be required to apply a stitching technique when using an area scan camera. However the technique is not required when using a line scan camera. Compared with the previous techniques, it has the advantages of simple hardware without moving mechanical parts - single exposure for obtaining three-dimensional information. A method using a high resolution line scan camera can be used in mass production to measure the bump height of wafers or the bump height of package substrates.
Long term observations of full-disk Lyman-o irradiance have been made by the instruments on various satellites. In addition, several sounding rockets dating back to the 1950s and up through the present have measured the $Lyman-{\alpha}$ irradiance. Previous full disk $Lyman-{\alpha}$ images of the sun have been very interesting and useful scientifically, but have been only five-minute 'snapshots' obtained on sounding rocket flights. All of these observations to date have been snapshots, with no time resolution to observe changes in the chromospheric structure as a result of the evolving magnetic field, and its effect on the Lyman-o intensity. The $Lyman-{\alpha}$ Imaging Solar Telescope(LIST) can provide a unique opportunity for the study of the sun in the $Lyman-{\alpha}$ region with the high time and spatial resolution for the first time. Up to the 2nd year development, the preliminary design of the optics, mechanical structure and electronics system has been completed. Also the mechanical structure analysis, thermal analysis were performed and the material for the structure was chosen as a result of these analyses. And the test plan and the verification matrix were decided. The operation systems, technical and scientific operation, were studied and finally decided. Those are the technical operation, mechanical working modes for the observation and safety, the scientific operation and the process of the acquired data. The basic techniques acquired through the development of satellite based solar telescope are essential for the construction of space environment forecast system in the future. The techniques which we developed through this study, like mechanical, optical and data processing techniques, could be applied extensively not only to the process of the future production of flight models of this kind, but also to the related industries. Also, we can utilize the scientific achievements which are obtained throughout the project And these can be utilized to build a high resolution photometric detectors for military and commercial purposes. It is also believed that we will be able to apply several acquired techniques for the development of the Korean satellite projects in the future.
Joung, Sanghyun;Park, Jaeyeong;Park, Chul-Woo;Oh, Chang-Wug;Park, Il Hyung
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.5
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pp.497-503
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2014
Minimally invasive intramedullary nail insertion or plate osteosynthesis has shown good results for the treatment of long bone fractures. However, directly seeing the fracture site is impossible; surgeons can only confirm bone fragments through a fluoroscopic imaging system. The narrow field of view of the equipment causes malalignment of the fracture reduction, and radiation exposure to medical staff is inevitable. This paper suggests two methods to solve these problems: surgical navigation using 3D models reconstructed from computed tomography (CT) images to show the real positions of bone fragments and estimating the rotational angle of proximal bone fragments from 2D fluoroscopic images. The suggested methods were implemented using open-source code or software and evaluated using a model bone. The registration error was about 2 mm with surgical navigation, and the rotation estimation software could discern differences of $2.5^{\circ}$ within a range of $15^{\circ}$ through a comparison with the image of a normal bone.
Objectives: The purpose of this survey was to investigate the need for new medical devices based on opinions of members of the Korean medical society. Methods: We distributed two independent questionnaires sequentially over two-week intervals to 16,510 doctors via the Korean Medical Society, and received replies from 888 and 928 doctors, respectively. The survey was carried out through a web-based questionnaire system. The first questionnaire focused on demand for new diagnostic and therapeutic medical devices that are specific for Korean medicine (KM). In contrast, the second questionnaire focused on demand for new hybrid medical devices which are useful both in Western medicine (WM) and KM. Results: In purchase intention of Korean medical devices (KMDs), demand for diagnostic devices was greater than for therapeutic ones. Among diagnostic devices, the purchase intention of 'imaging devices' ranked the highest and was followed by 'musculoskeletal diagnostic devices'. Among therapeutic KMDs, the purchase intention of 'musculoskeletal treatment devices' ranked the highest, followed by 'cranial nerve rehabilitation devices'. In the purchase intention of hybrid medical devices that can be used both in WM and KM, 'ultrasonic-based medical device' ranked the highest, followed by 'MRI-based medical device'. Conclusions: There is increasing demand for clinically useful medical devices among Korean medical doctors. Within demand for new devices, hybrid devices that can be used in both WM and KM were most strongly desired. This survey will be useful in establishing strategic plans for the development of medical devices in KM. Keywords: Korean medicine, medical device, demand survey, questionnaire.
Purpose : To evaluate the cause of internal jugular vein (IJV) obstruction on contrast enhanced 3D MR angiography (CE-MRA) using contrast enhanced computed tomography (CE-CT). Materials and Methods : A total number of 30 patients were enrolled, who underwent both head and neck CE-MRA and CE-CT from 2005 to 2008. We defined obstruction group which had IJV obstruction and control group which had no IJV obstruction on CE-MRA. The following parameters were measured from axial images of CE-CT: 1) diameter of IJV; 2) distance between the styloid process and ipsilateral lateral mass of the atlas; 3) maximum area of lateral mass of the atlas. Each parameter was compared between obstruction group and control group. Results : The diameter of IJV and distance between the styloid process and lateral mass of the atlas at IJV obstruction side in obstruction group were $1.6{\pm}1.0\;mm$ and $4.1{\pm}2.1\;mm$ respectively, which resulted in statistical significance (p<0.01). The maximum area of lateral mass of the atlas at IJV obstruction side in obstruction group was $103.4{\pm}25.3\;mm^2$ which is significantly larger than in control group (p<0.05). Conclusion : We found that the cause of IJV obstruction on CE-MRA could be narrow space between the styloid process and the lateral mass of the atlas, which was related with asymmetric larger area of lateral mass of atlas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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