• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권4호
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• pp.1426-1436
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• 2014

In this article, we present a new grey scale image segmentation method based on Fuzzy logic and bitplane techniques which combines the bits of different bitplanes of a pixel inorder to increase the segmentation quality and to get a more reliable and accurate segmentation result. The proposed segmentation approach is conceptually different and explores a new strategy. Infact, our technique consists in combining many realizations of the image together inorder to increase the information quality and to get an optimal segmented image. For segmentation, we proceed in two steps. In the first step, we begin by identifying the bitplanes that represent the lungs clearly. For this purpose, the intensity value of a pixel is separated into bitplanes. In the second step, segmentation values are assigned for each bitplane based on membership table. The segmented values of foreground are combined and the segmentation values of background are combined. The algorithm is demonstrated through the medical computed tomography (CT) images. The segmentation accuracy of the proposed method is compared with two existing techniques. Satisfactory segmentation results have been obtained showing the effectiveness and superiority of the proposed method.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제22권3호
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• pp.291-300
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• 2018

The purpose of the present work is to establish an ultra-minimal invasive percutaneous puncture inoculation method for a VX2 orthotopic lung cancer rabbit model with fewer technical difficulties, lower mortality of rabbits, a higher success rate and a shorter operation time, to evaluate the growth, metastasis and apoptosis of tumor by CT scans, necropsy, histological examination, flow cytometry and immunohistochemistry. The average inoculation time was 10-15 min per rabbit. The tumorbearing rate was 100%. More than 90% of the tumor-bearing rabbits showed local solitary tumor with 2-10 mm diameters after two weeks post-inoculation, and the rate of chest seeding was only 8.3% (2/24). The tumors diameters increased to 4-16 mm, and irregularly short thorns were observed 3 weeks after inoculation. Five weeks post-inoculation, the liquefaction necrosis and a cavity developed, and the size of tumor grew further. Before natural death, the CT images showed that the tumors spread to the chest. The flow cytometry and immunohistochemistry indicated that there was less apoptosis in VX2 orthotopic lung cancer rabbit model compared to chemotherapy drug treatment group. Minimal invasive percutaneous puncture inoculation is an easy, fast and accurate method to establish the VX2 orthotopic lung cancer rabbit model, an ideal in situ tumor model similar to human malignant tumor growth.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.49-56
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• 2017

목 적: CT(computed tomography) 영상에서 Metal Artifact로 인해 왜곡된 영상을 보정하는 Iterative Metal Artifact Reduction(IMAR) Algorithm의 정확성을 평가하고 양성자 치료계획에서 IMAR Algorithm 적용의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: CT simulator를 이용하여 CIRS Phantom 내에 금속을 삽입한 것과 삽입하지 않은 영상을 각각 촬영하였다. Phantom 내의 동일한 위치에 ROI1, ROI2를 설정하여 금속이 없는 경우의 영상과 금속으로 인한 Artifact가 발생한 영상, IMAR Algorithm을 적용한 영상에서 CT Number값의 차이를 비교하였다. 또, 금속 주변에 위치한 조직등가물질의 CT Number값을 비교하였다. 척추에 임플란트 시술을 시행한 환자를 가정하여 Rando 팬텀의 척추 부위에 Titanium 봉을 삽입하여 CT 촬영을 하였다. IMAR Algorithm 적용 전과 후의 영상에서 같은 부위에 ROI 1, ROI 2를 설정하여 CT Number값을 측정하고, 각각의 영상에 동일한 양성자 치료계획을 세워 세 지점에서 양성자선의 비정(Range)의 차이를 비교하였다. 결 과: CIRS Phantom 평가에서 금속이 없는 경우의 평균 CT number값은 ROI 1에서 -6.5 HU, ROI 2에서 -10.5 HU였다. 금속이 있는 경우 Fe, Ti, W 순으로 ROI 1에서 -148.1, -45.1, -151.7 HU였으며 IMAR Algorithm을 적용 하였을 때는 -0.9, -2.0, -1.9 HU로 증가하였다. ROI 2에서는 금속이 있는 경우 171.8, 63.9, 177.0 HU였으며 IMAR Algorithm 적용 후에는 10.0, 6.7, 8.1 HU로 감소하였다. 조직등가물질의 CT Number값은 가장 멀리 위치한 폐를 제외하고 모두 원래의 CT Number값에 가깝게 보정이 되었다. Rando Phantom 평가는 금속이 없는 경우와 금속이 있는 경우, IMAR Algorithm을 적용하였을 때 평균 CT Number값은 각각 ROI 1에서 9.9, -202.8, 35.1 HU였으며 ROI 2에서 9.0, 107.1, 29 HU였다. 치료계획에서 금속이 없을 때와 양성자선의 Range의 차이는 IMAR Algorithm을 적용하였을 때 1번 지점에서 평균 0.26 cm 감소하였으며 2번 지점에서 평균 0.20 cm 감소하였다. 3번 지점에서는 평균 0.12 cm 감소하였다. 결 론: IMAR Algorithm을 적용함으로써 CT Number값은 금속이 없을 때의 원래의 값에 가깝게 보정되었다. 또, 양성자 치료계획의 Beam Profile에서 IMAR Algorithm 적용 후 비정의 차이가 0.01에서 최대 3.6 mm 줄어들었다. Artifact가 존재하지 않는 영상과 비교하여 약간의 차이는 존재하지만 양성자의 비정에 따른 선량의 급격한 변화를 고려한다면 금속이 있는 환자에게 IMAR Algorithm의 적용은 유용할 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제37권2호
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• pp.84-89
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• 2012

임상에서 사용하고 있는 흉부 CT촬영의 저선량 프로토콜과 표준선량 프로토콜 간의 선량과 화질을 비교 분석하였다. 흉부 저선량 프로토콜(120 kVp, 30 mAs)과 표준선량 프로토콜(120 kVp, 180 mAs)로 촬영($Brilliance^{TM}$ CT 16slice, PHILIPS)한 61명의 조영제를 사용하지 않은 영상에서 기관 분기부 위치의 종격동 영상을 본 연구를 위해 사용하였다. 상행대동맥과 가시아래근에서 CT number와 잡음을 측정하였고, Back-ground 잡음을 측정하여 신호대잡음비(signal-to-noise ratio. SNR)와 대조도잡음비(contrast-to-noise ratio, CNR)를 구하였다. 두부 아크릴 팬텀을 이용하여 선량을 측정하였고, 워터 팬텀으로 얻은 영상에서 CT number와 잡음을 측정하였다. 모든 측정은 3회 실시하여 평균값을 SPSS 프로그램(version 14.0)으로 분석하였고, 그래프는 시그마 플롯 프로그램(version10.0)을 사용하였다. 결과: 상행대동맥과 가시아래근에서 저선량 프로토콜 영상이 표준선량 프로토콜 영상 보다 유의하게 높은 잡음을 보였고, SNR과 CNR은 유의하게 낮았다. 두 영상에서 비만지수에 대한 잡음은 양의 관련성을 보였지만, SNR과 CNR은 음의 관련성을 보였다. 팬텀 결과에서 저선량 프로토콜의 선량이 표준선량 프로토콜 보다 유의하게 낮았지만(0.35 mGy vs. 1.95 mGy, p=0.008), 잡음은 저선량 프로토콜에서 유의하게 높았다(p=0.029). 저선량 프로토콜이 표준선량 프로토콜 보다 유의하게 낮은 선량을 보였지만, 화질 평가도 유의하게 낮은 결과를 보임으로서 임상에서 사용하는 저선량 프로토콜의 노출 선량은 화질을 고려하여 상향 조정할 필요가 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.1383-1391
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• 2011

향상된 기능을 가진 최신 의료장비들의 등장으로 하드웨어 성능에 부합하는 효과적인 영상처리 및 분석의 중요성이 부각되고 있으며, 2차원 의료 영상처리 및 3차원 영상 재구성에 관한 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 논문은 흉부 CT 영상을 사용하여 신체 장기를 단계별로 분할 하였으며, 분할된 결과 영상을 3차원으로 재구성 하였다. 다양한 영상분할 방법중 영역 확장법 및 효과적인 분할을 위해 선명화와 감마 조절등과 같은 영상 향상 기법을 적용하였으며, 기관지를 포함한 폐, 기관지, 폐 등의 순서로 영상을 분할하였다. 분할된 신체 장기 영상을 VTK를 사용하여 3차원 영상으로 재구성 하였으며, 병변 진단을 위한 2차원 및 3차원 의료 영상 처리와 분석에 활용될 것으로 판단된다.

• 핵의학기술
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• 제23권1호
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• pp.59-63
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• 2019

PET/CT 검사 시 호흡에 따른 움직임은 영상의 인공물과 PET과 CT영상의 정합 오차를 발생시키는 요인으로 작용된다. 크기가 작거나 폐의 기저 부위에 위치한 종양일수록 호흡으로 인한 위치 변위와 왜곡의 정도가 크며 SUV(Standard Uptake Value)와 병소의 부피 측정에 영향을 미치게 된다. 본 연구는 PET/CT 검사 시 엎드린 자세가 호흡에 따른 영상 왜곡의 보정에 유용성이 있는지 알아보고자 한다. 장비는 PET/CT Discovery 600 (GE Healthcare, MI, USA)를 사용하였고, 2018년 5월부터 8월까지 폐 중엽과 하엽에 병소가 확인된 20명을 대상으로 하였다. 바로 누운 자세에서 전신 영상을 획득한 후 동일한 조건으로 엎드린 자세에서 병소 부위의 추가 영상을 획득하였다. 각 영상에서 병소의 SUVmax, SUVmean, 부피를 측정하고 PET과 CT영상에서 병소의 위치 변위를 측정하여 비교 분석하였다. 바로 누운 자세 영상에서 병소의 SUVmax는 $4.72{\pm}2.04$, SUVmean은 $3.10{\pm}1.38$, 부피는 $4.68{\pm}3.20$, 위치 변위는 $4.64{\pm}1.88$로 측정되었고, 엎드린 자세 영상에서 SUVmax는 $5.89{\pm}2.42$, SUVmean은 $3.97{\pm}1.65$, 부피는 $2.13{\pm}1.09$, 위치 변위는 $2.24{\pm}0.84$로 측정되었다. 엎드린 자세 영상의 모든 병소에서 SUVmax, SUVmean이 높게 나타났고, 병소의 부피와 위치 변위는 낮게 측정되었다(p<0.05). 본 연구에서 엎드린 자세의 PET/CT 촬영이 병소의 SUV를 증가시키고 PET과 CT영상의 불일치로 인한 호흡 인공물을 감소 시켜 영상의 질을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 임상에서 폐 기저부 병소의 불일치를 보정하고 인공물을 줄이기 위한 여러가지 방법 중 경제적이고 효율적인 방법으로 진단에 도움을 줄 것이라 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제43권1호
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• pp.1-9
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• 2018

Background: In this study, we investigate the image quality of virtual monochromatic images synthesized from dual-energy computed tomography (DECT) at voltages of 80/140 kV and 100/140 kV. Materials and Methods: Virtual monochromatic images of a phantom are synthesized from DECT scans from 40 to 70 keV in steps of 1 keV under the two combinations of tube voltages. The dose allocation of dual-energy (DE) scan is 50% for both low- and high-energy tubes. The virtual monochromatic images are compared to single-energy (SE) images at the same radiation dose. In the DE images, noise is reduced using the 100/140 kV scan at the optimal monochromatic energy. Virtual monochromatic images are reconstructed from 40 to 70 keV in 1-keV increments and analyzed using two quality indexes: noise and contrast-to-noise ratio (CNR). Results and Discussion: The DE scan mode with the 100/140 kV protocol achieved a better maximum CNR compared to the 80/140 kV protocol for various materials, except for adipose and brain. Image noise is reduced with the 100/140 kV protocol. The CNR values of DE with the 100/140 kV protocol is similar to or higher than that of SE at 120 kV at the same radiation dose. Furthermore, the maximum CNR with the 100/140 kV protocol is similar to or higher than that of the SE scan at 120 kV. Conclusion: It was found that the CNR achieved with the 100/140 kV protocol was better than that with the 80/140 kV protocol at optimal monochromatic energies. Virtual monochromatic imaging using the 100/140 kV protocol could be considered for application in breast, brain, lung, liver, and bone CT in accordance with the CNR results.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권2호
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• pp.55-64
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• 2007

CT에서 커널에 따른 노이즈, 공간분해능 및 MTF를 측정하고 임상에 적용하여 영상의 질을 평가하였다. 커널은 B30 (body medium smooth), H30 (head medium smooth), S80 (special), U95 (ultra sharp)를 이용하여 측정하였다. 커널에 따른 결과에서 노이즈는 B30 (7.6 HU), U95 (38.2 HU)이었고, 공간분해능은 H30, B30 커널이 0.8 mm, U95 커널은 0.6 mm로 33.3% 영상의 질이 향상되었다. MTF (50%, 10%, 2%)에서 H30 커널은 3.25 5.68, 7.45 Ip/cm, B30 커널은 3.84, 6.25, 7.72 Ip/cm, S80 커널에서는 4.69, 9.49, 12.34 Ip/cm, U95 커널은 14.19, 20.31, 24.67 Ip/cm이었다. 커널 종류별로 영상의 임상 적용에서 두부는 H30 커널, 복부는 B30 커널, 측두골 및 폐에서는 U95 커널이 임상적 평가가 높았다. 임상에서 진단에 적용하기 위해서는 검사 부위에 맞는 커널을 선택하여 검사하여야 한다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제17권2호
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• pp.125-131
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• 2005

목 적 : 폐암 환자 중 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 폐 하엽에서 정위적 방사선수술 시 호흡에 의한 종양의 움직임을 감소시키는 방법으로 종양의 움직임이 적은 호흡 주기에서만 방사선을 조사할 수 있는 respiratory gating system을 사용함으로써 그 유용성에 대하여 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 폐 하엽의 정위적 방사선 수술 환자 2명을 대상으로 하였으며, 환자의 복부에 maker block (sensor)을 부착하고 tracking camera와 Real Time Position Management (RPM)를 이용하여 호흡 주기를 측정하면서 1회 호흡주기에서 10 phases로 4D-CT를 촬영하였다. 종양의 위치 변화가 급격하지 않은 호흡주기 (%)의 phases를 치료 phases로 결정하였고, 치료 phases의 CT image를 Maximum Intensity Projection (MIP) 기법으로 재구성 후 volume contouring을 하였다. Set up의 재현성 및 GTV의 위치 변화를 확인하기 위해 치료 전과 치료 중 2회의 4D-CT 촬영을 하였다. 결 과 : GTV의 움직임이 가장 큰 Y(longitudinal)축에서 A환자는 전체 호흡주기($0{\sim}90%$)에서 9.4 mm가 치료 호흡 주기 범위 ($30{\sim}60%$)에서는 2.6 mm로, B환자는 전체 호흡주기 ($0{\sim}90%$)에서 11.7 mm가 치료 호흡주기의 범위($30{\sim}70%$)에서는 2.3 mm로 감소하였다. 2회의 4D-CT 비교 결과 set up의 X, Y, Z축 오차는 모두 3 mm이내였다. 결 론 : 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 폐 하엽에서 정위적 방사선수술 시행 시 respiratory gating system의 사용은 종양의 움직임을 5 mm이내로 감소시킬 수 있어 유용하였다.

• Korean Journal of Radiology
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• 제21권11호
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• pp.1256-1264
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• 2020

Objective: Lung segmentation using volumetric quantitative computed tomography (CT) analysis may help predict outcomes of patients with coronavirus disease (COVID-19). The aim of this study was to investigate the relationship between CT volumetric quantitative analysis and prognosis in patients with COVID-19. Materials and Methods: CT images from patients diagnosed with COVID-19 from February 18 to April 15, 2020 were retrospectively analyzed. CT with a negative finding, failure of quantitative analysis, or poor image quality was excluded. CT volumetric quantitative analysis was performed by automated volumetric methods. Patients were stratified into two risk groups according to CURB-65: mild (score of 0-1) and severe (2-5) pneumonia. Outcomes were evaluated according to the critical event-free survival (CEFS). The critical events were defined as mechanical ventilator care, ICU admission, or death. Multivariable Cox proportional hazards analyses were used to evaluate the relationship between the variables and prognosis. Results: Eighty-two patients (mean age, 63.1 ± 14.5 years; 42 females) were included. In the total cohort, male sex (hazard ratio [HR], 9.264; 95% confidence interval [CI], 2.021-42.457; p = 0.004), C-reactive protein (CRP) (HR, 1.080 per mg/dL; 95% CI, 1.010-1.156; p = 0.025), and COVID-affected lung proportion (CALP) (HR, 1.067 per percentage; 95% CI, 1.033-1.101; p < 0.001) were significantly associated with CEFS. CRP (HR, 1.164 per mg/dL; 95% CI, 1.006-1.347; p = 0.041) was independently associated with CEFS in the mild pneumonia group (n = 54). Normally aerated lung proportion (NALP) (HR, 0.872 per percentage; 95% CI, 0.794-0.957; p = 0.004) and NALP volume (NALPV) (HR, 1.002 per mL; 95% CI, 1.000-1.004; p = 0.019) were associated with a lower risk of critical events in the severe pneumonia group (n = 28). Conclusion: CRP in the mild pneumonia group; NALP and NALPV in the severe pneumonia group; and sex, CRP, and CALP in the total cohort were independently associated with CEFS in patients with COVID-19.