Objective: To present a hybrid approach that incorporates a constrained beam-hardening estimator (CBHE) and deep learning (DL)-based post-refinement for metal artifact reduction in dental cone-beam computed tomography (CBCT). Methods: Constrained beam-hardening estimator (CBHE) is derived from a polychromatic X-ray attenuation model with respect to X-ray transmission length, which calculates associated parameters numerically. Deep-learning-based post-refinement with an artifact disentanglement network (ADN) is performed to mitigate the remaining dark shading regions around a metal. Artifact disentanglement network (ADN) supports an unsupervised learning approach, in which no paired CBCT images are required. The network consists of an encoder that separates artifacts and content and a decoder for the content. Additionally, ADN with data normalization replaces metal regions with values from bone or soft tissue regions. Finally, the metal regions obtained from the CBHE are blended into reconstructed images. The proposed approach is systematically assessed using a dental phantom with two types of metal objects for qualitative and quantitative comparisons. Results: The proposed hybrid scheme provides improved image quality in areas surrounding the metal while preserving native structures. Conclusion: This study may significantly improve the detection of areas of interest in many dentomaxillofacial applications.
The study attempted to use computed tomography images to determine the usefulness of the reduction in the axial reduction algorithm in the event of a metallic artifacts reduction in the image of the beam-hardening effect, which is known as the most effective method of reducing metallic artifact reduction in the image and the reduction of the metal produced in this study. As a result, the result is increased to 140 kVp to reduce the value of the CT value by 0.02 to 0.05 %, resulting in decreased axial effect (P > 0.05). The CT value decreased from 12.4 to 26.9 % when applied to the reduction of the metallic. 12.4 to 26.9 % (p<0.05). In addition, in the qualitative assessment by the clinical trial evaluation, it was assessed as 1.8 points after applying the MAR algorithm, In the resolution of resolution and contrast evaluations, the estimation of the decrease in metallic artifact effects was assessed as the metal was assessed to be scored 7.2 points after the MAR algorithm was evaluated. Therefore, in case of artifacts due to irreversible beam hardening effect, it is useful to reduce artifacts caused by beam hardening effect by using various methods derived from existing researches and scanning by applying the metal artifact reduction algorithm proposed in this experiment.
Terrabuio, Bianca Rodrigues;Carvalho, Caroline Gomes;Peralta-Mamani, Mariela;da Silva Santos, Paulo Sergio;Rubira-Bullen, Izabel Regina Fischer;Rubira, Cassia Maria Fischer
Imaging Science in Dentistry
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v.51
no.2
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pp.93-106
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2021
Purpose: This study was conducted to review the literature regarding the types of cone-beam computed tomography (CBCT) artifacts around dental implants and the factors that influence their formation. Materials and Methods: A search strategy was carried out in the PubMed, Embase, and Scopus databases to identify published between 2010 and 2020, and 9 studies were selected. The implants included 306 titanium, titanium-zirconium, and zirconia implants, as well as 5 titanium cylinders. Results: The artifacts around the implants were the beam-hardening artifact, the streaking artifact, and band-like radiolucent areas. Some factors that influenced the formation of artifacts were the implant material, bone type, evaluated regions, distance, type of CBCT, field of view (FOV) size, milliamperage, peak kilovoltage (kVp), and voxel size. The beam-hardening artifact was the most widely reported, and it was minimized in protocols with a smaller FOV, larger voxels, and higher kVp. Conclusion: The risk and benefit of these protocols in individuals with dental implants must be considered, and clinical examinations and complementary radiographs play an essential role in implantology.
Kim, Ki-Jin;Kim, Gha-Jung;Yoo, Se-Jong;Kim, Jeong-Ho
Journal of the Korea Safety Management & Science
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v.18
no.1
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pp.153-158
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2016
Beam hardening artifact can be caused by metal material when performing PET exam. Therefore, we studied a solution decreasing artifact caused by metallic dental implant. The higher voltage, the lesser artifact in CT exam. But Higher voltage dosen't affect PET exam. The thicker silicon the lesser artifact in CT and PET exam. Both methods make less artifact in CT and PET exam. But considering safety of patient, the way of using silicon is better.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.12
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pp.8479-8486
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2015
This study aim is occur in brain CT cause of beam hardening effect and reducing method, We will scan Bone opaque bead phantom on variation of image on the influence factor with equipment called 'Samatom Senation 16' with following listed herein : tube voltage, tube current, slice thickness, gantry angle, base line which affect beam-hardening effect. After that we are going to start Quantitative Analysis resulted in previous scanning and Qualitative Assessment with CT image sheet evaluation. result of quantitative analysis 140kVp $31.56{\pm}2.89HU$ on tube voltage, 150mA $-3.87{\pm}0.12HU$ on tube current, 3mm on slice thickness, and $13.31{\pm}1.03HU$ IOML on gantry angle which was the least beam-hardening effect. Like Qualitative Analysis, we went through Qualitative Assessment and most of valuers got a result of 140kVp on tube voltage, 150mA on tube current, 3mm on slice thickness. As before valuers evaluated gantry angle that scanned image from IOML or OML was the least beam-hardening effect occured. There are meaningful differences when we compare all theses factors statistically(P<0.05). therefore We consider that Minimizing artifact that caused by beam-hardening effect can provide better quality of image to deciphers and patients. if we rise tube voltage in permissible dose limit, set tube current in a limit that does not effect to image quality, use slice thickness too thin enough to harm resolution, use IOML or OML on gantry angle.
Park, Min Soo;Ham, Jun Cheol;Cho, Yong In;Kang, Chun Goo;Park, Hoon-Hee;Lim, Han Sang;Lee, Chang Ho
The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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v.16
no.2
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pp.35-43
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2012
Purpose : PET/CT performed CT-based attenuation correction generates the beam hardening artifact by metallic implant. The attenuation correction causes over or underestimate of the area adjacent to metallic hip prosthetic material and change of $^{18}F$-FDG uptake. Also, the image quality and the diagnosability on genitourinary disease are reduced. Therefore, this study will evaluate the usefulness of MAR (Metal Artifact Reduction) algorithm method to improve the image quality on PET/CT. Materials and Methods : PET/CT was performed by fixing hip prosthesis in SPECT/PET phantom. In PET images with and Without MAR algorithm, the Bright streak, Dark streak, Metal region and Background area that appeared on CT were confirmed, and the change of each SUV (standardized uptake value) was analyzed. Also, in 15 patients who underwent total hip arthroplasty, each MAR algorithm and Without MAR algorithm and non attenuation correction was evaluated. Results : In PET image Without MAR algorithm, SUV of Bright streak region was $0.98{\pm}0.48$ g/ml; Dark streak region was $0.88{\pm}0.02$ g/ml; Metal region was $0.24{\pm}0.16$ g/ml, Background area was $0.91{\pm}0.18$ g/ml. In SUV of PET image with MAR algorithm, Bright streak region was $0.88{\pm}0.49$ g/ml, Dark streak region was $0.63{\pm}0.21$ g/ml, Metal region was $0.06{\pm}0.07$ g/ml, Background was $0.90{\pm}0.02$ g/ml. SUV generally decreased when applying MAR algorithm. In PET image Without MAR algorithm, SUVs of Bright region were higher than those measured in the Background, and it was false positive uptake. But, in PET image with MAR algorithm, SUVs of Bright region were similar to the Background, and false positive uptake disappeared. Conclusion : MAR algorithm could reduce an increase of $^{18}F$-FDG uptake due to attenuation correction in the hip surrounding tissue. However, decrease of SUV in Dark streak region should be considered in the future. Therefore, this study propose that the diagnostic accuracy can be improved in genitourinary diseases adjacent to metallic hip prosthesis, if provided PET images with and Without MAR algorithm, and non attenuation correction images at the same time.
Kim, Sang Gyu;Kim, Jung Yul;Park, Min Soo;Jo, Seung Hyun;Lim, Han Sang;Kim, Jae Sam
The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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v.18
no.2
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pp.3-7
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2014
Purpose SPECT/CT scan to be performed attenuation correction on the basis of CT induce an overestimation of the site due to the beam hardening artifact by metal cover and reduce the images quality. Therefore, this study using a phantom that has been inserted artificial hip joint investigated that effect on the SPECT/CT image causing by metal artifact for varying the parameters of the Attenuation Map. Materials and Methods Siemens Symbia T16 SPECT/CT equipment was used. Artificial hip joint was inserted to SPECT/PET phantom, 17 mm sphere of Bright Streak area in CT image was filled with Tc-99m so that the radiation activity was 8 times compared to background. And then Hot and Background was measured in varying Wide Beam Coefficient on Attenuation Map and RBR (Region to Background Ratio) of Metal and Non-Metal was calculated and analyzed depending on the presence or absence of the hip joint. Results It tended to hot count of Non-Metal and Metal to increase as the value of the manual mode is increased, hot count ratio with the group of both manual mode 0.5 and 0.4 is the best match. Also, in automatic mode, the ratio of RBRNon-Metal and RBRMetal was 1.135, statistically significant difference was not observed in the manual mode 0.5 and 0.4. Conclusion In the automatic mode of Wide Beam Coefficient in attenuation correction map, it was found that it is over-correction by 13.52%, it was possible to minimize the over-correction by the artifact in 0.5 and 0.4 of manual mode. Further studies should be performed in order to apply to a patient with the help of this and it is considered possible to reduce the over-correction by the metal artifact of an artificial hip joint for Hip-Resurfacing Arthroplasty patients, and to improve the diagnostic performance.
Kim, Kwang-Yeom;Shin, Hyu-Seong;Heo, Seong-Jun;Yim, Sung-Bin;Kwon, Young-Cheul;Kim, Hong-Taek
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.27
no.1
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pp.87-97
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2011
In this study, a new methodology by using the X-ray CT scan is proposed for estimating void ratio of sandy soil. The general problems in high resolution X-ray CT scan such as beam hardening and ring artifact had been successfully settled up using thin metal plate filter and some calibration process. In order to calculate the void ratio of sand from its CT image, the procedures and algorithm for CT image processing are developed. CT scan tests for Joomunjin sand are carried out to verify its applicability to void ratio testing.
The purpose of this study was to develop an assist device that could correct and support patient position during biopsy on computed tomography (CT) using 3D printing technology. The development method was conducted in the order of 3D design, 3D output, intermediate evaluation for product, final assist device evaluation. The 3D design method was conducted in the order of prior research data survey, measurement, primary modeling, 3D printing, output evaluation, and supplementary modeling. The 3D output was the 3D printer (3DWOX 2X, Sindoh, Korea) with additive manufacturing technology and the polylactic acid (PLA) materials. At this time, the optimal strength was evaluated to infill degree of product as the 3D printing factors into 20%, 40%, 60%, and 80%. The intermediate evaluation and supplementation was measured noise in the region of interest (ROI) around the beam hardening artifact on the CT images. We used 128-channel MDCT (Discovery 75 HD, GE, USA) to scan with a slice thickness of 100 kVp, 150 mA, and 2.5 mm on the 3D printing product. We compared the surrounding noise of the final 3D printing product with the beginning of it. and then the strength of it according to the degree of infill was evaluated. As a result, the surrounding noise of the final and the early devices were measured at an average of 3.3 ± 0.5 HU and 7.1 ± 0.1 HU, respectively, which significantly reduced the noise of the final 3D printing product (p<0.001). We found that the percentage of infill according to the optimal strength was found to be 60%. Finally, development of assist devices for CT biopsy will be able to minimize artifacts and provide convenience to medical staff and patients.
In study suggested clinical availability to shoulder forced traction method in term of quality of image, the patient's convenience and stability, according to whether to use of shoulder forced traction bend using computed tomography(CT) that X-ray calibration and various mathematic calibration algorithm application can be applied by AEC. To achieve this, 79 patients is complaining of cervical pain oriented that shoulder forced traction bend use the before and after acquires lateral projection scout image and transverse image. transverse image of a fixed size in concern field of pixel and figure the average HU value compare that quantitative analysis. Artifact and pixel and resolution to qualitative clinical estimation image analysis. the patient feel inconvenience degree that self-diagnosis survey that estimate. As a result, lateral projection scout image if you used shoulder forced traction bend for the depicted has been an increase in the number of a cervical vertebrae. transverse image concern field shoulder forced traction bend use the before and after for pixel and the average HU-value changes was judged to be almost irrelevant. Artifact and resolution and contrast, in qualitative analysis of the results relating the observer to the unusual result. So, the patients of 82.27% complained discomfort that use of shoulder forced traction bend in self-diagnosis survey. No merit of medical image by using of bend from result was analyzed quality of image to quantitative and qualitative method judged. Nowadays, CT is supplied possible revision of quality of radiation by reduction of slice and automatic exposure controller, etc and application of preconditioning filter process due to various mathematic revision algorithm. So, image noise by beam hardening artifact should not be a problem. shoulder forced traction bend of use no longer judged clinically availability because have not influence of image quality and give discomfort, have extra dangerousness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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