• 대한핵의학회지
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• 제36권6호
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• pp.344-356
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• 2002

목적: 적혈구 혈액 풀 SPECT는 높은 특이도로 인하여, 간의 대표적인 양성 종양인 혈관종의 진단에 널리 사용되어 왔지만 낮은 해상도가 이 검사의 단점 중 하나였다. 최근 들어 ordered subset expectation maximization (OSEM)이라는 기술이 임상 핵의학 분야에서 단층영상의 재구성에 도입되고 있는 바, 저자들은 간 혈관종을 대상으로 기존의 역투사방식과 새로운 수정된 반복영상구성법인 OSEM을 비교하고자 하였다. 대상 및 방법: 24명의 간 혈관종 환자의 28개의 병변들 각각으로부터 이중 헤드 감마 카메라를 이용하여 단층영상 재구성을 위한 64개의 투사 영상을 얻었다. 이들 raw data는 LINUX운영체계의 개인용 컴퓨터에 보내서, 각각의 header file을 interfile로 대체하여 OSEM프로그램이 인식할 수 있도록 하였다. 최상의 영상을 구성하는 조건을 알아보기 위하여 다양한 subset 수(1, 2, 4, 8, 16 그리고 32) 및 반복계산 수 (1, 2, 4, 8, 그리고 16)하에서 재구성을 시도하여 4번의 반복계산과 16개의 subset일 때를 최적 조건으로 선택하였다. 이후 이 조건 하에서 OSEM과 역투사 방법으로 각각 모든 대상을 재구성한 후에 3명의 핵의학 및 방사선과 전문의가 특별한 정보 없이 모든 영상을 검토하였다. 결과: 28개의 병변을 맹검한 결과, 거의 모든 증례에서 OSEM이 역투사에 비교하여 최소한 대등하거나 우수한 영상의 질을 보여주었다. 비록 3 cm 이상의 큰 병변의 검출에는 차이가 없었으나 1.5-3 cm 크기의 병변 5개는 OSEM을 통하여서만 발견되었다. 하지만 1.5 cm 미만의 작은 병변 4개는 양쪽 모두에서 검출되지 않았다. 결론: OSEM은 작은 크기의 간 혈관종을 발견하는데 보다 높은 민감도를 보였으며 전체적인 영상의 질에 있어서도 보다 좋은 대조도와 윤곽을 보여주었다. OSEM은 이와 같은 장점 뿐만 아니라 높은 사양의 컴퓨터를 요하지않고 계산시간이 길지 않기 때문에 임상에서 간 혈관종의 진단을 위한 적혈구 혈액풀 SPECT에 쉽게 적용될 수 있는 좋은 방법으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5311-5316
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• 2012

뇌 영상분석 알고리즘 적용에 따른 뇌혈류의 변화를 관찰하기 위해 정상 성인 13명(평균연령 39세)을 대상으로 뇌혈류 단 광자 단층촬영(Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 시행하였다. 획득된 영상을 여과후 역투영법(Filtered Back Projection, FBP)과 반복적 방법(Ordered Subset Expectation Maximization, OSEM)으로 영상을 재구성하여 통계학적 파라미터 뇌지도법으로 비교하여 방사성 의약품의 뇌 분포양상을 확인하였으며, 혈류의 변화는 크러스트(Cluster)로 표현시켰다. 이에 대한 결과로는 여과후 역투영법이 반복적 방법보다 섭취가 증가된 부위는 우측 전두엽, 대뇌회전하부, 외핵, 좌측대뇌 변엽과 대상이랑이며, 섭취가 감소된 부위는 좌측전두엽, 중간전두이랑, 하측전두이랑, 중심전이랑, 하측전두이랑, 중심전이랑이었다. 이는 영상재구성시 적용되는 알고리즘에 따라 뇌 혈류분포가 다르게 나타난 것을 크러스트(Cluster)로 표현시켰고, 명확한 시각적 표시가 가능하도록 뇌 확룔 지도로 보여주는데 의의가 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1527-1532
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• 2023

The noise reduction algorithm using the non-local means (NLM) approach is very efficient in nuclear medicine imaging. In this study, the applicability of the NLM noise reduction algorithm in single-photon emission computed tomography (SPECT) images with a brain phantom and the optimization of the NLM algorithm by changing the smoothing factors according to various reconstruction methods are investigated. Brain phantom images were reconstructed using filtered back projection (FBP) and ordered subset expectation maximization (OSEM). The smoothing factor of the NLM noise reduction algorithm determined the optimal coefficient of variation (COV) and contrast-to-noise ratio (CNR) results at a value of 0.020 in the FBP and OSEM reconstruction methods. We confirmed that the FBP- and OSEM-based SPECT images using the algorithm applied with the optimal smoothing factor improved the COV and CNR by 66.94% and 8.00% on average, respectively, compared to those of the original image. In conclusion, an optimized smoothing factor was derived from the NLM approach-based algorithm in brain SPECT images and may be applicable to various nuclear medicine imaging techniques in the future.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4591-4596
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• 2023

Single-photon emission computed tomography SPECT image reconstruction methods have a significant influence on image quality, with filtered back projection (FBP) and ordered subset expectation maximization (OSEM) being the most commonly used methods. In this study, we proposed newly-designed adaptive non-blind deconvolution with a structural similarity (SSIM) index that can take advantage of the FBP and OSEM image reconstruction methods. After acquiring brain SPECT images, the proposed image was obtained using an algorithm that applied the SSIM metric, defined by predicting the distribution and amount of blurring. As a result of the contrast to noise ratio (CNR) and coefficient of variation evaluation (COV), the resulting image of the proposed algorithm showed a similar trend in spatial resolution to that of FBP, while obtaining values similar to those of OSEM. In addition, we confirmed that the CNR and COV values of the proposed algorithm improved by approximately 1.69 and 1.59 times, respectively, compared with those of the algorithm involving an inappropriate deblurring process. To summarize, we proposed a new type of algorithm that combines the advantages of SPECT image reconstruction techniques and is expected to be applicable in various fields.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권3호
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• pp.234-240
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• 2007

목적: 본 연구에서는 컴프턴 카메라의 투사데이터를 재구성하기 위하여 부분집합 개수에 비례하여 고속화된 수렴속도를 보이는 통계학적 영상재구성 방법인 OSEM 알고리즘을 적용하였다. 또한 연산시간 및 퍼센트 오차 측면에서 컴프턴 투사데이터의 부분집합 구성 시 여러 구분방법에 대한 비교연구를 수행함으로써 컴프턴 투사데이터의 최적화된 OSEM 알고리즘을 제안하고자 하였다. 대상 및 방법: 산란부와 흡수부로 구성된 컴프턴 카메라의 투사데이터를 재구성하기 위하여 단순역투사, 기댓값 최대화 방법과 OSEM 알고리즘을 구현하였다. 그리고 OSEM의 경우 컴프턴 투사데이터는 산란부 및 흡수부의 검출위치 및 산란각에 따라 부분 집합으로 구분하였다. EM 알고리즘은 64번의 반복연산을 수행하였으며 OSEM은 16개의 부분집합에 대해 4번의 반복연산을 수행하였다. 각 재구성 방법과 부분집합 구분방법에 대한 정량적 성능평가를 위하여 계산 시간과 퍼센트 오차를 측정하였다. 결과: SBP 방법에 비해 모든 통계학적 영상재구성 방법의 결과들이 보다 정확하였다. 64번 반복연산을 수행한 EM 알고리즘에 비해 4번의 반복연산과 16개의 부분집합을 가지는 모든 OSEM 알고리즘은 유사한 퍼센트 오차를 나타내면서 14배 빠른 수렴속도를 보였다. OSEM의 경우, 부분집합의 구분방법에 따라 연산속도와 재구성된 영상의 정확도 면에서는 거의 차이가 없었다. 결론: 본 연구의 실험 결과를 통하여 핵의학 영상 분야에서 사용하는 OSEM 알고리즘이 컴프턴 카메라에 대한 재구성 알고리즘으로 유용함을 확인하였으며 OS-EM 방법은 EM에 비해 유사한 결과영상을 재구성하면서 14배 빠른 수렴속도를 보이며 컴프턴 투사데이터를 부분집합으로 구분 시 검출위치와 산란각을 모두 이용하는 것이 가장 효율적인 것으로 간주된다.NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지고 있는 HepG2 세포주가 성공적으로 만들어졌다. 세포의 약 50% 정도가 형광 현미경 아래에서 관찰되었다. NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응 실험을 통해서 확인하였고, NIS가 발현된 세포의 방사능옥소 섭취량은 대조군에 비하여 약 9배 정도 높게 나타났다. 방사능옥소 유출량 실험에서는 약 9분에 반 정도의 옥소가 유출되는 것이 확인되었다. 구축된 세포주를 이식한 후 획득한 형광 영상, 감마카메라과 소동물용 PET 영상에서는 반대쪽의 대조군 세포를 이식한 것에 비하여 뚜렷한 형광신호가 보였고, 더 높은 방사능옥소 섭취가 확인되었다. 결론: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지는 간암 세포주가 성공적으로 구축되었고, 소동물에서 두 유전자를 각각 치료용 리포터 유전자와 영상 리포터 유전자로의 사용이 가능할 것이라고 생각된다.타내는 중요한 효소로 인정되고 있으며, 조직의 손상, 발암, 염증, 성인병 및 노화 등과 같은 여러 가지 유해 작용을 일으킨다. 정상군에 비해 대조군은 1.74배 수치가 증가되었으며, RCM투여군의 대조군과 비교 시 57.4% 감소되는 효과를 볼 수 있었다. 본 연구는 LPS로부터 유도된 산화적 스트레스에 대한 복분자의 선투여 후 예방효과를 알아보았다. 생약재의 일종인 복분자의 경우 LPS로 유도된 산화적 스트레스 억제 및 지질대사로부터의 개선 효과가 있는 것으로 판단되며 지질과산화에 대해서 강한 억제 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 복분자는 생활 습관병의 예방과 개선에 유효한 것으로 사료되었으며, 지질대사와 과산화지표의 검증을 통해 기능성 식품소재로 활용될 수 있음을 보여주었다.로서 역시 CTV 치료계획에서 적게 조사되었다(p=0.005). 기존의 ICRU 치료계획은

• 대한방사성의약품학회지
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• 제3권2호
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• pp.65-71
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• 2017

To assess the effects of filter and reconstruction of Cu-64 PET data on Siemens scanner, the various reconstruction algorithm with various filters were assessed in terms of spatial resolution, non-uniformity (NU), recovery coefficient (RC), and spillover ratio (SOR). Image reconstruction was performed using filtered backprojection (FBP), 2D ordered subset expectation maximization (OSEM), 3D reprojection algorithm (3DRP), and maximum a posteriori algorithms (MAP). For the FBP reconstruction, ramp, butterworth, hamming, hanning, or parzen filters were used. Attenuation or scatter correction were performed to assess the effect of attenuation and scatter correction. Regarding spatial resolution, highest achievable volumetric resolution was $3.08mm^3$ at the center of FOV when MAP (${\beta}=0.1$) reconstruction method was used. SOR was below 4% for FBP when ramp, Hamming, Hanning, or Shepp-logan filter were used. The lowest NU (highest uniform) after attenuation & scatter correction was 5.39% when FBP (parzen filter) was used. Regarding RC, 0.9 < RC < 1.1 was obtained when OSEM (iteration: 10) was used when attenuation and scatter correction were applied. In this study, image quality of Cu-64 on Siemens Inveon PET was investigated. This data will helpful for the quantification of Cu-64 PET data.

• 핵의학기술
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• 제15권1호
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• pp.51-57
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• 2011

광대역 재구성(wide beam reconstruction, WBR) 기법인 Xpress.cardiac$^{TM}$ 프로그램을 적용하여 기존 OSEM (ordered subsets expectation maximization) 기법과 심근 내 분절별 관류와 국소벽 운동에서의 일치율을 확인하여 WBR 기법의 임상적 유용성을 알아보고자 하였다. 관상동맥질환의 병력이 없고 핵의학 전문의에 의한 판독상 이상소견이 없는 총 20명(남7명, 여자13명: 정상군)과 관상동맥질환을 진단받은 총 10명(남6명, 여자4명: 비정상군)을 대상으로 휴식기 $^{201}Tl$/부하기 $^{99m}Tc$-MIBI 심근관류 SPECT를 실시하였다. 영상 획득과 재구성은 휴식기 시 투사영상당 30초, 곧바로 15초씩 영상을 얻고 부하기 시 투사영상 당 25초, 곧바로 13초씩 영상을 얻어 OSEM과 WBR 기법을 적용하였고 심근 내 분절별 관류과 국소벽 운동은 AutoQuant 프로그램의 QPS/QGS 알고리즘의 20분절 모델을 적용하였다. 관류상태는 5등급(0=정상, 1=경도, 2=중등도, 3=심한 결손, 4=섭취 없음), 국소벽 운동은 5등급(0=정상, 1=경도, 2=중등도, 3=심한운동저하, 4=무운동)으로 분류한 반정량값을 이용해 기존 OSEM 기법과 WBR 기법에서의 일치율을 평가하였다. 정상군에서 기존 OSEM 기법과 WBR 기법에서의 일치율은 휴식기 시 분절별 관류에서 99% (396/400, k=0.662, p<0.0001), 국소벽 운동에서 83.8% (335/400, k=0.283), 부하기 시 분절별 관류에서 95.8% (383/400, k=0.656), 국소벽 운동에서 87.3% (349/400, k=0.390)의 일치율을 보였다. 비정상군에서 휴식기 시 분절별 관류에서 83% (166/200, k=0.605), 국소벽 운동에서 55.5% (111/200, k=0.385), 부하기 시 분절별 관류에서 79.5% (159/200, k=0.682), 국소벽 운동에서 63.5% (127/200, k=0.486)의 일치율을 보였다. 관상동맥 질환의 진단 및 예후 예측에 있어 중요한 의미를 갖는 심근 내 분절별 관류와 국소벽 운동 기능 평가의 지표들을 이용한 WBR 기법은 기존 OSEM 기법과 비교하여 정상 비정상군 모두에서 심근 내 분절별 관류의 일치율은 높았지만 국소벽 운동에서는 의미 있게 낮은 일치율을 보였다. WBR 기법은 높은 해상도와 대조도를 제공할 수 있다고 하나 심근관류 SPECT에서의 적용은 유용성이 떨어진다고 사료된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.123-130
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• 2007

본 논문에서는 소동물 생체내 실험시 서로 다른 장비에서 획득된 영상의 융합 및 정합을 위한 방법을 제안한다. 마우스의 꼬리 정맥에 $[[^{18}F]FDG$를 주사하여 60분 섭취후 서로 다른 장비에서 동일한 위치의 영상을 획득하기 위하여 아크릴 재질의 소동물 가이드에 기준마크를 설정하고 microPET과 CT 영상을 획득하였다. MicroPET으로 획득된 리스트모드(list-mode) 데이터는 Fourier Rebinning(FRB) 방법을 사용하여 사이노그램(Sinogram)으로 변환 후 4 번의 반복횟수를 가지는 Ordered Subset Expectation Maximization(OSEM) 알고리즘으로 재구성하였다. MicroPET 영상획득후 PET/CT의 CT를 이용하여 CT영상을 획득하였다. MicroPET 영상에서 폐영역을 정확히 찾아내는 어려움이 있어. 해부학적 정보를 제공하는 CT 영상을 이용하여 폐 영역을 구분하였다. 영상 융합을 위한 불일치 부분을 해결하기 위하여 기준마크의 정보와 폐 영역의 정보를 이용하여 회전과 이동정보를 가지는 어파인 (affine) 변환 행렬 구하여 영상 정합에 사용하였다. 이 방법은 정량적 정확성과 영상 해석의 정확성을 개선할 것으로 기대된다.

• 핵의학기술
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• 제17권1호
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• pp.18-24
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• 2013

$^{201}Tl$을 이용한 심근관류 SPECT 검사는 좌심실의 생존능 및 심장 기능의 정량적 평가를 함에 있어 중요한 방법으로서 현재 영상의 질을 향상시키기 위해 다양한 재구성 방법들이 이용 되고 있다. 하지만 작은 용적 심장에서는 부분용적효과로 인해 재구성 단계에서 정량 지표 값의 오류를 야기 할 수 있으므로 항상 주의 해야 한다. 이에 본 연구는 심근관류 SPECT 검사의 재구성 방법에 따른 좌심실의 정량적 지표 값을 심장 초음파와 서로 비교 함으로써 그 차이의 정도를 확인 한다. 2012년 2월부터 9월까지 본원에 내원하여 심근관류 SPECT 및 심장 초음파 검사를 실시한 278명의 환자(남자 90명, 여자 188명, 평균$65.5{\pm}11.1$세)를 심장 초음파의 ESV 30 mL를 기준으로 삼아 그 이하를 작은 용적 심장, 그 이상을 보통 또는 큰 용적심장으로 구분하였다. 각각 여과 후 FBP 및 OSEM의 방법을 적용하여 EDV, ESV 그리고 LVEF를 산출하였으며, 이를 심장 초음파에서 측정된 지표들과 함께 반복측정 분산분석 방법(Repeated Measures ANOVA)으로 분석하였다. 남녀 간의 EDV는 FBP, OSEM 간 유의한 차이가 없었으나 (p=0.053, p=0.098), 심장 초음파와의 비교에서는 유의한 차이를 보였다(p<0.001). ESV의 변화는 특히 작은 용적 심장을 가진 여성에서 FBP, OSEM, 심장 초음파 모두 유의한 차이(p<0.001)를 보였다. 또한 LVEF에서도 보통 용적 심장을 가진 남녀 모두 FBP, OSEM, 심장 초음파 간 유의한 차이는 보이지 않았으나(p=0.375, p=0.969), 작은 용적 심장을 가진 여성에서 모두 유의한 차이(p<0.001)를 보였다. 핵의학 영상 재구성 방법 간 좌심실의 정량적 지표 값의 변화는 보통 용적 심장을 가진 환자에서는 유의한 차이를 발견 할수 없었으나, ESV를 기준으로 30 mL 이하의 작은 용적 심장, 특히 여성에서는 FBP, IR_OSEM, 심장 초음파 간 유사한 차이를 확인 할 수 있었다. 하지만 이러한 차이는 분석에 사용된 3종류의 모든 감마 카메라에서 OSEM 적용 시FBP 보다 평균적으로 심장 초음파와의 오차가 적은 LVEF값이 산출됨을 확인 할 수 있었다.

• 핵의학기술
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• 제23권2호
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• pp.29-37
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• 2019

DMIDR (General Electric Healthcare, USA)은 GE 사(社)의 최신 장비로써 PSF (Point Spread Function reconstruction), TOF(Time of Flight)와 Q.Clear의 적용이 가능하다. 특히, Q.Clear는 보정 알고리즘으로써 복셀(voxel)단위 신호 잡음 제거로 기존 OSEM (Ordered Subset Expectation Maximization)의 한계를 넘어설 수 있다. 따라서 이러한 재구성 및 보정 알고리즘의 성능 평가를 통해 정확한 SUV를 구현하며, 병변 검출 능력에 도움이 되는 알고리즘의 조합을 확인하고자 하였다. H/B(Hot & Background) Ratio 2:1, 4:1, 8:1의 비율로 NEMA/IEC 2008 PET phantom을 제작하였다. DMIDR의 NEMA test protocol을 이용하여 영상 획득을 하였다. 재구성 조합은 (1) VPFX(VUE point FX(TOF)), (2) VPHD-S(VUE point HD+PSF), (3) VPFX-S(TOF+PSF), (4) QCHD-S-400(VUE point HD+Q.Clear(${\beta}-strength$ 400)+PSF), (5) QCFX-S-400(TOF+Q.Clear(${\beta}-strength$ 400)+PSF), (6) QCHD-S-50(VUE point HD+Q.Clear(${\beta}-strength$ 50)+PSF), (7) QCFX-S-50(TOF+Q.Clear(${\beta}-strength$ 50) + PSF)의 7 가지로 구성하였다. H/B Ratio 및 재구성 알고리즘 별로 측정된 결과를 이용하여 CR (Contrast Recovery)와 BV (Background Variability)을 구하였다. 또한, 각 조합의 count를 측정하여 SNR (Signal to Noise Ratio)과 RC(Recovery Coefficient)를 구하고 SUV (Standardized Uptake Value)를 측정하였다. 구의 크기가 가장 작은 10 mm와 13 mm에서는 VPFX-S, 17 mm 이상에서는 QCFX-S-50에서 가장 높은 CR 결과를 보였다. BV와 SNR의 비교에서는 QCFX-S-400과 QCHD-S-400에서 좋은 값을 보였다. SUV 측정 결과는 H/B ratio와 비례하여 증감하는 양상을 보였다. SUV에 대한 RC의 경우 H/B ratio와 반비례하는 양상을 보였으며, 재구성 알고리즘 중에서는 QCFX-S-50이 가장 높은 값을 보였다. 또한, Q.Clear에 ${\beta}-strength$ 400이 적용된 재구성 알고리즘들이 낮은 값 분포를 보였다. Q.Clear가 적용된 재구성 조합은 ${\beta}-strength$를 높이면 신호잡음이 억제되어 영상 품질면에서 우수한 결과를 보였고 ${\beta}-strength$를 낮추면 선예도가 증가하며, partial volume effect가 감소하여 기존의 재구성 조건에 비하여 높은 RC에 근거한 SUV 측정이 가능하였다. 이러한 진보된 알고리즘의 사용으로 보다 정확한 정량화와 미세병변 검출능력을 향상 시킬 수 있으나 상관 관계를 고려하여 목적에 맞는 최적화 과정이 필요할 것으로 사료된다.