• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제41권5호
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• pp.413-419
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• 2018

Magnetic Resonance Imaging for patients with metallic implant has poor image quality, and signal loss and artifacts including distortion can occur. The purpose of this study is to carry out a comparative evaluation on high receive bandwidth(hiBW), O-MAR, O-MAR XD to reduce artifacts in knee implant. To take MRI, 3.0T scanner and dual-source radiofrequency transmission were used. O-MAR XD technique's strong option showed a significant difference (p<0.001) with O-MAR XD technique's weak option, O-MAR and hiBW excluding the medium option. O-MAR XD's medium option had a significant difference (p<0.01) with O-MAR XD's weak, O-MAR and hiBW. O-MAR XD technique's weak option had a significant difference (p<0.01) with O-MAR XD's strong and medium options, O-MAR and hiBW. O-MAR technique had a significant difference (p<0.001) with strong, medium, weak options of O-MAR XD technique except for hiBW. HiBW had a significant difference (p<0.001) with strong, medium and weak options of O-MAR XD technique except for O-MAR. The results showed that O-MAR XD technique was more useful for MRI scan for patients with knee replacement surgery than traditional techniques such as hiBW or O-MAR, and susceptibility artifacts decreased more when O-MAR XD technique's strong or medium option was applied. Based on the results above, it is considered that it will be possible to acquire images whose susceptibility artifacts were highly decreased by using O-MAR XD technique's strong or medium option when conducting MRI for artificial knee joint and it will be helpful for checking and monitoring patients with knee joint replacement.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제20권4호
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• pp.215-223
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• 2016

Purpose: The management of metal-induced field inhomogeneities is one of the major concerns of distortion-free magnetic resonance images near metallic implants. The recently proposed method called "Slice Encoding for Metal Artifact Correction (SEMAC)" is an effective spin echo pulse sequence of magnetic resonance imaging (MRI) near metallic implants. However, as SEMAC uses the noisy resolved data elements, SEMAC images can have a major problem for improving the signal-to-noise ratio (SNR) without compromising the correction of metal artifacts. To address that issue, this paper presents a novel reconstruction technique for providing an improvement of the SNR in SEMAC images without sacrificing the correction of metal artifacts. Materials and Methods: Low-rank approximation in each coil image is first performed to suppress the noise in the slice direction, because the signal is highly correlated between SEMAC-encoded slices. Secondly, SEMAC images are reconstructed by the best linear unbiased estimator (BLUE), also known as Gauss-Markov or weighted least squares. Noise levels and correlation in the receiver channels are considered for the sake of SNR optimization. To this end, since distorted excitation profiles are sparse, $l_1$ minimization performs well in recovering the sparse distorted excitation profiles and the sparse modeling of our approach offers excellent correction of metal-induced distortions. Results: Three images reconstructed using SEMAC, SEMAC with the conventional two-step noise reduction, and the proposed image denoising for metal MRI exploiting sparsity and low rank approximation algorithm were compared. The proposed algorithm outperformed two methods and produced 119% SNR better than SEMAC and 89% SNR better than SEMAC with the conventional two-step noise reduction. Conclusion: We successfully demonstrated that the proposed, novel algorithm for SEMAC, if compared with conventional de-noising methods, substantially improves SNR and reduces artifacts.

• 대한영상의학회지
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• 제83권6호
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• pp.1286-1297
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• 2022

목적 고관절 인공치환물을 가진 환자에서 여러 가지 금속인공물 감소 효과를 비교하였다. 대상과 방법 이 연구는 고관절 인공치환술과 이중에너지 전산화단층촬영을 시행한 47명 환자에서 시행하였다. 금속에서 발생한 인공물 감소효과는 서로 다른 3개의 영상(고식적 영상, 금속인공물 감소영상, 가상 단일에너지 영상)에서 비교하였다. 이를 위해 인공관절 주변 7곳에서 금속인공물에 대한 정량적 분석과 정성적 분석을 시행하였다. 결과 금속인공물 감소영상에서 가장 낮은 영상잡음과 인공물 지수를 보였고, 다음으로는 가상 단일에너지 영상이었다. 금속인공물 감소영상은 저음영 인공물이 매우 심한 영역에서만 높은 대조도를 보인 반면, 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직과 그 외 영역에서 높은 대조도를 보였다. 연부조직 분석에서도 금속인공물 감소영상이 더 우수함을 보여 주었다. 정성적 분석에서도 금속인공물 감소영상이 가상 단일에너지 영상보다 인공물 감소 효과가 뛰어남을 밝혔지만, 이차적인 인공물 발생도 가장 흔히 발생하였다. 결론 금속인공물 감소영상이 심한 금속인공물감소에 가장 뛰어난 효과를 보였지만 새로운 이차적 인공물을 발생시켰다. 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직 평가에서 우수함을 보였다.

• Journal of Medicine and Life Science
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• 제20권2호
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• pp.83-88
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• 2023

Metal artifacts cause inaccuracies in target delineation, radiation treatment planning, and delivery when computed tomography images of a radiotherapy patient implanted with a high-density material in the body are acquired. In this study, we investigated the possibility of obtaining improved images in clinical trials through metal artifact reduction using silicon impression materials without the need for a specific metal artifact reduction algorithm. A silicon impression material exhibiting a constant Hounsfield unit (HU) value according to the mixing ratio of the catalysts and bases was selected. The material did not exhibit any change in weight or shape over time. For both the instances of inserting the metal material and applying the silicon impression material, the HU value and dose were compared with homogeneous cases filled with water-equivalent materials. When the silicon impression material was applied to the region where the high-density material was located, the HU value was within 5% and the dose was within 3% compared with those of the homogeneous cases. In this study, the silicon impression materials reduced metal artifacts. However, because the composition, shape, size, and location of high-density materials differ, further studies are required to consider these factors in clinical applications.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.9-17
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• 2017

목 적: 방사선치료에서 CT number에 의해 나타나는 조직의 묘사 및 전자밀도는 CT(Computed Tomography)기반의 전산화치료계획 정확성을 보장하는데 중요한 역할을 한다. 하지만 체내의 금속 이식물은 CT number의 정확성을 감소시킬 뿐 아니라 조직 묘사에 대한 불확실성을 나타내기 때문에 임상에서는 metal artifact를 감소시킬 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 이에 본 연구에서는 본원에서 사용하고 있는 GE사의 SMART MAR의 CT number 정확도를 평가하고 방사선치료에서의 유용성에 대해 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 영상평가를 위해 CIRS ED phantom을 이용하여 6개 조직의 rod를 삽입하여 동일한 체적의 ROI를 형성 후 original 영상을 획득하고 의료용 티타늄 rod를 삽입하여 non-SMART MAR 영상과 SMART MAR영상을 획득하여 CT number와 SD값을 비교하였다. Metal artifact로 인해 CT number 변화에 따른 선량변화 확인을 위해 전산화계획시스템 Epclipse를 사용하여 CIRS ED phantom CT 영상에 PTV를 형성하여 original 영상을 획득하고 편측 티타늄 삽입, 양측 티타늄 삽입 영상을 획득하여 non-SMART MAR와 SMART MAR영상에 동일한 치료계획을 수립하여 PTV가 받는 평균처방선량, HI(Homogeneity Index), CI(Conformity Index)를 비교, 분석하였다. 흡수선량 측정은 원통형 아크릴 팬텀과 0.125 cc ionchamber, electrometer를 이용하여 선량변환상수(cCy/nC)를 계산하고 CIRS phantom을 이용하여 편측, 양측 티타늄 rod를 삽입한 영상으로 non-SMART MAR와 SMART MAR 영상을 획득하여 동일한 지점에서의 흡수선량을 측정하여 전산화치료계획상의 point dose와 비교하였다. 결 과: 영상평가 결과 CT number는 non-SMART MAR영상보다 SMART MAR 영상이 original영상에 더 유사한 값이 나왔고 SD값은 SMART MAR영상에서 더 감소되었다. 선량평가 결과 평균처방선량과 HI 및 CI 값은 SMART MAR 영상보다 non-SMART MAR 영상이 original 영상에 더 근접한 결과가 나왔지만 통계적으로 유의하지 않았다. 흡수선량 측정결과 치료계획상의 point dose와 실제 흡수선량과의 차이가 non-SMART MAR의 영상에서는 각각 2.69, 3.63 %의 차이가 있었지만 SMART MAR영상에서는 0.56, 0.68 %로 감소하였다. 결 론: 금속 이식물을 삽입한 환자의 CT 영상에 SMART MAR를 적용했을 때 CT number 정확성 상승 및 SD 감소로 영상의 질이 향상되므로 종양과 정상조직의 윤곽도 생성 및 선량계산 시 유용할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권4호
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• pp.303-314
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• 2013

금속 인공물을 포함한 인체 단층영상의 경우 금속 영상왜곡으로 인한 화질의 저하가 매우 심각하다. 금속 영상왜곡 저감을 위한 많은 방법 중 사이노그램 정규화를 통해 평탄한 사이노그램을 제공하여 금속 궤적을 쉽게 찾고, 단순 선형 보간으로 금속물을 대체하는 두께 및 배경 정규화 방법이 최근 소개되었다. 본 연구에서는 두 방법의 이론적 배경을 개발하였으며, 시뮬레이션을 통해 금속 인공 물질의 크기 및 개수에 따른 두 방법의 보정 결과를 비교하였다. 개발한 이론에 의하면 배경 정규화 방법이 두께 정규화 방법에 비해 피검사체 배경 구성 물질의 개수 및 종류에 상관없이 거의 평탄한 사이노그램을 제공하였으며, 시뮬레이션을 통해 이를 증명하였다. 금속 인공 물질의 다양한 크기 및 개수에 대한 두 방법의 보정 결과 역시 배경 정규화 방법이 두께 정규화 방법에 비해 훨씬 나은 보정 결과를 보여 주었다. 배경 정규화 방법은 영상분할 과정을 요구하는데 본 연구에서는 이 과정을 생략하더라도 비록 영상왜곡 잔상이 미약하게 나타나긴 하지만, 두께 정규화 방법에 비해 훨씬 나은 보정 결과를 제공함을 확인하였다. 영상분할 과정을 생략한 배경 정규화 방법은 매우 간단하며 단순 선형 보간으로도 금속 궤적에 의해 손실된 데이터의 기술이 충분하고, 또한 사용자의 개입이 없는 알고리즘화가 가능하기 때문에 기존 컴퓨터단층영상 시스템에 쉽게 탑재되어 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제54권2호
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• pp.191-199
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• 2024

Purpose: The aim of this study was to evaluate image artifacts in the vicinity of dental implants in cone-beam computed tomography (CBCT) scans obtained with different spatial orientations, tube current levels, and metal artifact reduction algorithm (MAR) conditions. Materials and Methods: One dental implant and 2 tubes filled with a radiopaque solution were placed in the posterior region of a mandible using a surgical guide to ensure parallel alignment. CBCT scans were acquired with the mandible in 2 spatial orientations in relation to the X-ray projection plane (standard and modified) at 3 tube current levels: 5, 8, and 11 mA. CBCT scans were repeated without the implant and were reconstructed with and without MAR. The mean voxel and noise values of each tube were obtained and compared using multi-way analysis of variance and the Tukey test(α=0.05). Results: Mean voxel values were significantly higher and noise values were significantly lower in the modified orientation than in the standard orientation (P<0.05). MAR activation and tube current levels did not show significant differences in most cases of the modified spatial orientation and in the absence of the dental implant (P>0.05). Conclusion: Modifying the spatial orientation of the head increased brightness and reduced spatial orientation noise in adjacent regions of a dental implant, with no influence from the tube current level and MAR.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.31-37
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• 2019

본 연구에서는 Metal 환자를 대상으로 자기공명영상검사를 할 때 발생할 수 있는 자화율 인공물을 줄이기 위해 SEMAC(Slice Encoding for Metal Artifact Correction) 기법을 사용하여 실험하였다. 실험도구는 신체 조직과 유사한 Foot&Ankle Phantom을 사용하였으며 자화율 인공물을 만들기 위해 3.8 cm의 일반 나사못을 사용하였다. 실험장비는 3.0T Magnetom Skyra를 이용하였으며, 얻어진 영상에서는 신호 꺼짐 현상이 가장 두드러지는 17번째 영상으로 면적을 측정하였다. 분석방법은 동일한 부위에서의 신호 꺼짐 현상의 면적을 측정한 후에 통계프로그램인 SPSS(Ver.25)를 사용하여 평균을 구한 후 Wilcoxon 부호순위검정(Signed Rank Test)으로 유의성을 평가하였다. 연구결과 Non SEMAC일 때의 면적은 $289.5300{\pm}23.07197mm$로 신호 꺼짐 현상이 가장 크게 나타났으며 SEMAC 사용 후 Turbo Factor를 3, 4, 5로 변화를 주었을 때 각각 $125.0200{\pm}7.45875mm$, $120.9600{\pm}12.01704mm$, $108.7900{\pm}16.53498mm$로 감소하였다. 결론적으로 본 연구는 SEMAC 사용 시 자화율 인공물을 효과적으로 감소시켜 SEMAC의 유의성을 증명하였고 TF를 함께 적용하였을 때 촬영시간 감소와 인공물의 면적을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여준다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제50권1호
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• pp.1-7
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• 2020

Purpose: This study was performed to evaluate the magnitude of artifacts produced by gutta-percha and metal posts on cone-beam computed tomography (CBCT) scans obtained with different tube currents and with or without metal artifact reduction (MAR). Materials and Methods: A tooth was inserted in a dry human mandible socket, and CBCT scans were acquired after root canal instrumentation, root canal filling, and metal post placement with various tube currents with and without MAR activation. The artifact magnitude was assessed by the standard deviation (SD) of gray values and the contrast-to-noise ratio (CNR) at the various distances from the tooth. Data were compared using multi-way analysis of variance. Results: At all distances, a current of 4 mA was associated with a higher SD and a lower CNR than 8 mA or 10 mA (P<0.05). For the metal posts without MAR, the artifact magnitude as assessed by SD was greatest at 1.5 cm or less (P<0.05). When MAR was applied, SD values for distances 1.5 cm or closer to the tooth were reduced (P<0.05). MAR usage did not influence the magnitude of artifacts in the control and gutta-percha groups(P>0.05). Conclusion: Increasing the tube current from 4 mA to 8 mA may reduce the magnitude of artifacts from metal posts. The magnitude of artifacts arising from metal posts was significantly higher at distances of 1.5 cm or less than at greater distances. MAR usage improved image quality near the metal post, but had no significant influence farther than 1.5 cm from the tooth.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제50권1호
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• pp.23-30
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• 2020

Purpose: This study was conducted to assess the effectiveness of a metal artifact reduction (MAR) algorithm activated at different times during cone-beam computed tomography (CBCT) acquisition on the magnitude of artifacts generated by a zirconium implant. Materials and Methods: Volumes were obtained with and without a zirconium implant in a human mandible, using the OP300 Maxio unit. Three modes were tested: without MAR, with MAR activated after acquisition, and with MAR activated before acquisition. Artifacts were assessed in terms of the standard deviation (SD) of gray values and the contrast-to-noise ratio (CNR) in 6 regions of interest with different distances (10 to 35 mm, from the nearest to the farthest) and angulations(70° to 135°) from the implant region. Results: In the acquisitions without MAR, the regions closer to the implant(10 and 15mm) had a higher SD and lower CNR than the farther regions. When MAR was activated (before or after), SD values did not differ among the regions (P>0.05). The region closest to the implant presented a significantly lower CNR in the acquisitions without MAR than when MAR was activated after the acquisition; however, activating MAR before the acquisition did not yield significant differences from either of the other conditions. Conclusion: Both modes of MAR activation were effective in decreasing the magnitude of CBCT artifacts, especially when the effects of the artifacts were more noticeable.