• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.227-232
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• 2019

자기공명영상에서 금속 물질이 삽입된 환자에서 자기감수성에 의한 허상이 발생하여 영상의 진단적 가치가 저하되는 문제가 발생하고 있다. 여러 가지 인공물 감소기법 중 VAT-SEMAC 기법을 적용하여 영상의 왜곡에 대해 연구 하였다. 정형외과 수술시 사용되는 금속 임플란트를 팬텀에 부착하여 T1WI, T2WI를 스캔 시 허상으로 인한 왜곡을 측정하였다. 감소기법의 미적용, VAT 적용, VAT-SEMAC을 호환 적용하여 검사를 실시한 후 허상을 비교 분석 하였다. 허상은 VAT-SEMAC에서 최소 8%에서 최대 26%의 감소를 보였다. VAT-SEMAC 기법을 적용하면 정형 보철물이 삽입된 환자에게도 영상의 질을 향상시켜 진단적 가치가 향상된 영상을 획득할 수 있다. 적절한 스캔시간과 영상의 질을 동시에 고려한다면 실제 임상에서 VAT-SEMAC의 적용하여 허상 감소효과를 얻을 수 있을 것이다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.107-114
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• 2014

목 적 : 두경부 치료계획 CT영상에서 dental implant로 인한 metal artifact 발생 시 O-MAR(Metal artifact Reduction for Orthopedic Implants)(ver. 3.6.0, Philips, Netherlands)를 적용할 수 있을지 여부를 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 모든 CT영상은 Brilliance Big Bore CT(Philips, Netherlands)에서 관전압 120kVp, 2mm 두께로 촬영하였으며, O-MAR를 이용하여 Metal artifact reduction 후 전산화치료계획장비(Eclipse ver 10.0.42, Varian, USA)로 원본영상과 비교, 분석하였다. O-MAR의 기본적인 성능 테스트를 위해 Metal artifact가 발생하지 않은 영상과 발생한 영상에서 O-MAR 적용시, HU 변화를 검증하기 위해 원통형 팬텀과 cerrobend 막대, 불균질 팬텀을 이용하여 실험하였다. 각각의 원본 영상과 O-MAR 적용 영상에서 관심영역 내 HU 변화를 측정하였다. 이를 바탕으로 본 연구의 주목적인 dental implant로 인한 metal artifact 발생 영상을 재현하기 위해 팬텀을 제작하여 사용하였고, 실제 임상 환자 영상에 O-MAR를 적용한 영상과 원본 영상 그리고 artifact 부분을 보정한 영상의 선량 분포를 SNC Patient(Sun Nuclear Co., USA)로 비교하였다. 결 과 : 두경부에서의 metal artifact를 재현한 원본 영상과 O-MAR 적용영상의 선량 분포를 비교한 결과 gamma passing rate 는 2 mm / 2% 기준으로 99.8%, 일치를 보였다. 실제 임상 환자 영상을 바탕으로 O-MAR 적용 전후 영상과 density corrected CT 영상에 동일한 조건으로 치료 계획을 수립하여 선량 분포를 비교한 결과는 98.5% 일치로 비교적 높은 gamma passing rate를 보였다. 전체적인 선량 분포 차이는 모두 2% 이내로 팬텀 실험과 실제 임상 환자 영상 실험에서 비슷한 결과로 나타났다. 하지만 선량 편차가 적더라도 국소적으로 집중되어 있는 것은 문제의 소지가 될 가능성이 있다. 화질 개선 면에서는 모든 실험에서 O-MAR 적용영상이 원본에 비해 개선됨을 알 수 있었으나, 두경부 metal artifact를 재현한 팬텀 영상 air cavity 내에서 최대 HU 값이 상승하는 경우가 생겼고, 환자 영상에서는 air cavity가 tissue로 잘못 보정되는 경우 또한 발견할 수 있었다. 결 론 : 업체에서 제시한 사용제한 사항인 피부 근처와 저밀도 영역이 공존하는 두경부에서 O-MAR의 사용 가능성을 확인해 본 결과, 원본의 왜곡과 보정이 동시에 일어났다. 심지어 팬텀 실험보다 더 심한 artifact가 생긴 환자의 경우 air cavity가 tissue로 잘못 보정되는 경우도 발생하였다. 결과적으로 아직까지는 O-MAR 알고리즘이 air cavity와 photon starvation artifact를 정확히 구분하지 못하는 것으로 보인다. 선량 측면에서의 영향은 임상에서 배제될 만큼 큰 차이를 보이지는 않았다. 임상에서 원본과 O-MAR 적용 영상을 비교하며 작업한다면 contouring, artifact 보정작업, DRR 화질 개선 등에 도움을 받을 수 있을 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2854-2863
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• 2023

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.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제48권1호
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• pp.41-44
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• 2018

Purpose: To evaluate the effect of different numbers of basis images and the use of metal artifact reduction (MAR) on the production and reduction of artifacts in cone-beam computed tomography images. Materials and Methods: An acrylic resin phantom with a metal alloy sample was scanned, with 450 or 720 basis images and with or without MAR. Standard deviation values for the test areas (around the metal object) were obtained as a way of measuring artifact production. Two-way analysis of variance was used with a 5% significance level. Results: There was no significant difference in artifact production among the images obtained with different numbers of basis images without MAR (P=.985). MAR significantly reduced artifact production in the test areas only in the protocol using 720 basis images (P=.017). The protocol using 450 basis images with MAR showed no significant difference in artifact production when compared to the protocol using 720 basis images with MAR (P=.579). Conclusion: Protocols with a smaller number of basis images and with MAR activated are preferable for minimizing artifact production in tomographic images without exposing the patient to a greater radiation dose.

• 핵의학기술
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• 제28권1호
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• pp.35-40
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• 2024

Purpose: To improve the image quality in positron emission tomography (PET), the attenuation correction technique based on the computed tomography (CT) data is important process. However, the artifact is caused by metal material during PET/CT scan, and the image quality is degraded. Therefore, the purpose of this study was to evaluate image quality according to with and without iterative metal artifact reduction (iMAR) algorithm using customized 3D printing phantom. Materials and Methods: The Hoffman and Derenzo phantoms were designed. To protect the gamma ray transmission and express the metal portion, lead substance was located to the surface. The SiPM based PET/CT was used for acquisition of PET images according to application with and without iMAR algorithm. The quantitative methods were used by signal to noise ratio (SNR), coefficient of variation (COV), and contrast to noise ratio (CNR). Results and Discussion: The results shows that the image quality applying iMAR algorithm was higher 1.15, 1.19, and 1.11 times than image quality without iMAR algorithm for SNR, COV, and CNR. Conclusion: In conclusion, the iMAR algorithm was useful for improvement of image quality by reducing the metal artifact lesion.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.541-549
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• 2023

본 연구는 CT 촬영 시 금속으로 인해 발생한 금속 인공물 감소를 위한 알고리즘 적용에 따른 영상 화질에 대한 정량적 비교를 하고자 한다. Spectral detected-based CT와 CT ACR 464 팬톰을 이용하여 일반적인 필터보정역투영 알고리즘을 적용한 기준 영상을 10장 획득하고, 동일 팬톰에 금속 인공물을 발생시켜 일반적인 필터보정역투영 알고리즘을 적용한 영상을 10장 획득하였다. 금속 인공물을 발생시켜 획득한 영상의 원시 데이터에 metal artifact reduction 알고리즘, 가상 단일 에너지 알고리즘, metal artifact reduction 알고리즘 적용 후 추가로 가상 단일 에너지 알고리즘을 적용한 영상을 각각 10장씩 획득하였다. 알고리즘 적용에 따른 hounsfield unit 비교를 위해 CT ACR 464 팬톰 module 1에 위치한 폴리에틸렌, 뼈, 아크릴, 공기, 물에 관심영역을 설정하고, 전체 영상 화질 평가를 위해 평균 제곱근 오차, 평균 절대 오차, 신호 대 잡음비, 최대 신호 대 잡음비, 구조적 유사도 지수 지표를 통해 알고리즘 별 비교하였다. 알고리즘 적용 영상 별 hounsfield unit 비교 결과 알고리즘 적용 영상 간 유의한 차이를 보였으며(p < .05), 아크릴을 제외한 관심영역에서 가상 단일 에너지 알고리즘 적용 영상에서 큰 변화를 나타냈다. 영상 화질 평가 지표 결과 metal artifact reduction 알고리즘 적용 영상 화질이 가장 높았으나, 구조적 유사도 지수는 metal artifact reduction 알고리즘 적용 후 추가로 가상 단일 에너지 알고리즘이 동시에 적용된 영상이 가장 높았다. CT 촬영 시 금속 인공물 감소에 metal artifact reduction 알고리즘이 가상 단일 에너지 알고리즘에 비해 효과적이었지만, 양질의 CT 영상 획득을 위해 알고리즘 적용에 따른 이점과 영상 화질 변화를 파악하고 효율적인 활용이 필요하다고 사료된다.

• 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.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.43-49
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• 2017

심장CT를 스캔하여 MAR알고리즘 적용 시 자체 제작한 Pacemaker삽입팬텀의 금속인공물 감소 정도를 비교 분석해 보았다. 에너지별 CT value를 비교한 결과 BKI에서 CT value의 증감이 있었으며 WSA에서 40 KeV의 경우 663.2%로 최대감소, BHA에서 140 KeV의 경우 56.2%로 최대로 증가 하였다. 또한, 70 KeV기준으로 인공물 형태별 CT value 비교결과 WSA에서 최대 약 145% 감소하였고, BHA에서는 최대 약 46.38%증가 하였다. MAR알고리즘 적용 은 에너지 변화 또는 인공물의 종류와 무관하게 금속 인공물 발생을 감소시켜주는 효과가 있어 Pacemaker삽입 후 심장CT로 추적검사 시 MAR알고리즘을 적용한다면 보다 질 좋은 심장CT 영상을 제공할 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제36권2호
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• pp.79-85
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• 2011

본 논고의 목적은 듀얼 에너지 시스템의 금속 인공물 감약 (MAR) 기법을 팬텀과 환자를 대상으로 적용하여보고 그 유용성에 대해서 알아보고자 한다. 사용한 장비는 GE사(社)의 750HD CT이고 AW 4.5 볼륨 share 4 워크스테이션에서 영상 분석을 하였다. 팬텀으로는 victoreen사(社)의 사람 모형 흉부팬텀을 사용하였고 사람 대상은 2010년 12월 20일부터 2011년 2월 10일까지 금속물질이 삽입된 환자 25명을 대상으로 목 부위와 복부 부위에 MAR 알고리즘을 적용하였다. 사용한 파라미터는 복부검사의 경우 GSI-4Body-Large 0.9 sec 40 mm이고 목 부위에서는 GSI-3Body-Medium 0.5 sec 40 mm를 선택하여 시행하였다. 영상시험은 국립암센터 CT영상실에서 기본적으로 시행하고 있는 프로토콜에 MAR 옵션을 적용하여 동일하게 시행하였다. 영상분석은 MAR기법을 적용한 영상과 적용하지 않은 영상에서 검은색 인공물과 줄무늬 인공물이 있는 부위에 관심부위 (ROI)를 설정한 후 hounsfield unit(HU)과 노이즈를 이용한 정량적 평가를 하였고 임상 경험이 풍부한 의사와 방사선사가 CT영상에 대한 평가를 하여 MAR 알고리즘에 대한 유용성을 비교하였다. 환자 대상 시험 결과 MAR 알고리즘을 적용함으로서 금속 인공물이 있는 부위에서의 검은색 인공물(금속이 있는 부위) 과 줄무늬 인공물이 있는 영상에서 HU의 p값이 각각 p=0.01과 p=0.04를 보였지만 금속 인공물의 영향에서 벗어난 부위에서의 노이즈는 오히려 증가하는 모습을 보였다(p=0.05). 그리고 그 외의 영상(금속이 있는 부위에서 1 cm 떨어진 단면 영상) 에서 검은색 인공물과 줄무늬 인공물 부위의 HU와 노이즈의 p값에 대해서는 통계적 유의성은 만족하지 못하였지만 대체적으로 MAR알고리즘을 적용함으로서 금속인공물 발생이 감약 되는 결과를 보였다. 결론적으로 금속 물질이 삽입된 환자의 경우에 MAR 알고리즘을 적용함으로서 조직의 선예도가 적용하지 안했을 때보다 증가하였고 검은색 인공물 발생 또한 개선되는 모습을 보였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권2호
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• pp.85-95
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• 2010

목 적: 두경부 환자의 CT simulation시 metal artifact가 발생하여 영상의 질 저하와 선량계산의 오차를 유발 할 수 있어 metal artifact를 줄이기 위한 gantry tilt scan의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Metal artifact를 줄이기 위하여 $20^{\circ}$ gantry tilt scan하여 $0^{\circ}$로 재구성한 이미지를 획득하였다. AAPM CT performance Phantom을 이용하여 CT number를 비교 분석하고, 아크릴 팬텀을 이용하여 체적의 일치여부를 확인하였다. Metal artifact에 의한 영향을 평가하기 위해 Intensity volume Histogram (IVH)을 통한 CT number의 균질성 및 Dose Volume histogram (DVH)을 통한 선량평가를 시행하였다. 결 과: CT number와 체적의 비교에서는 차이가 0.5% 이하로 나타났다. IVH를 비교 분석결과 gantry tilt scan에서 artifact에 의한 영향이 감소되어 CT number의 균질도가 향상되고, DVH 비교결과는 양쪽 이하선의 0.2~6%의 평균선량 오차를 감소시켰다. 결 론: Head & Neck 방사선치료 시 metal artifact 때문에 체표윤곽의 구별이 어렵고 선량의 오차가 발생한다. Gantry tilt scan을 이용하면 정확한 조직의 묘사가 가능하고, CT number 균질도가 향상되어 선량의 오차를 줄일 수 있었다. Gantry tilt scan 은 Head & Neck 방사선치료 시 정확한 방사선치료에 매우 유용함을 확인하였다.