• 제목/요약/키워드: Partial volume effect (PVE)

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부분용적효과를 고려한 확산텐서영상에 대한 관심영역 분석 연구 (ROI Study for Diffusion Tensor Image with Partial Volume Effect)

  • 최우혁;윤의철
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.84-89
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    • 2016
  • In this study, we proposed ameliorated method for region of interest (ROI) study to improve its accuracy using partial volume effect (PVE). PVE which arose in volumetric images when more than one tissue type occur in a voxel, could be used to reduce an amount of gray matter and cerebrospinal fluid within ROI of diffusion tensor image (DTI). In order to define ROIs, individual b0 image was spatially aligned to the JHU DTI-based atlas using linear and non-linear registration (http://cmrm.med.jhmi.edu/). Fractional anisotropy (FA) and mean diffusivity (MD) maps were estimated by fitting diffusion tensor model to each image voxel, and their mean values were computed within each ROI with PVE threshold. Participants of this study consisted of 20 healthy controls, 27 Alzheimer's disease and 27 normal-pressure hydrocephalus patients. The result showed that the mean FA and MD of each ROI were increased and decreased respectively, but standard deviation was significantly decreased when PVE was applied. In conclusion, the proposed method suggested that PVE was indispensable to improve an accuracy of DTI ROI study.

전자적 장세척을 위한 부드러운 장표면 복원 방법 개발 (Development of a Smooth Colon Surface Restoration Method for Electronic Colon Cleansing)

  • 김승환;김동성
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.251-256
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    • 2011
  • Virtual colonoscopy is favored over conventional colonoscopy because its non-invasive procedure can avoid complications that may happen in a conventional approach and because it can cleanse colon electronically instead of uncomfortable conventional colon cleansing. Electronic Colon Cleansing(ECC) has to deal with not only removing tagged fecal material but also recovering Partial Volume Effect(PVE) due to tagging material. This paper proposes an ECC method restoring inherent natural PVE while previous approaches focused only on reducing PVE due to tagged fecal material. The proposed method reduces PVE using 3-dimensional adaptive density correction and then replaces tagged fecal material into air. Next, it generates natural PVE for the replaced air adjacent to soft tissue and finally makes smooth transition of gray values for soft tissue adjacent to the replaced air. The proposed method applied to eleven patient data, and showed promising results.

부분 체적 효과에서 회복 계수를 이용한 보정 전과 후 SUV의 비교 분석 (A Comparative Analysis of Standard Uptake Value Using the Recovery Coefficient Before and After Correcting Partial Volume Effect)

  • 고현수;박순기;최재민;김정선;정우영
    • 핵의학기술
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    • 제15권1호
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    • pp.10-16
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    • 2011
  • 추적 검사에서의 PET/CT 재구성 영상은 추적자의 분포를 균일하고 정확하게 표현하여야 일관된 정량분석 값을 제공 할 수 있을 것이다. 그러나 PET/CT 장비의 제한된 공간분해능 때문에 발생하는 부분 체적 효과(Partial Volume Effect: PVE)로 인해 관심영역의 방사능 농도가 실제의 값보다 낮게 측정될 가능성이 있고, 따라서 관심부위의 SUV가 실제 값보다 낮게 측정 될 가능성이 있다. 본 연구에서는 PET/CT 스캐너의 PVE를 보정하는 회복계수(Recovery Coefficient: RC)를 팬텀 실험을 통해 산출하고, 실제 PET/CT 검사 자료에 적용하여 보정 전과 후 SUV를 비교 분석 하고자 한다. ACR phantom을 이용하여 1000 mL의 증류수에 20.72 MBq (0.56 mCi)을 균일하게 희석하고 열소 원통 (hot cylinder-2.5, 1.6, 1.2, 0.8 cm in diameter)에 주입하였다. 또한 6440 ml의 증류수에 33.30 MBq (0.90 mCi), 22.20 MBq (0.60 mCi), 16.65 MBq (0.45mCi)을 균일하게 희석하고 배후 방사능을 채워 열소 원통과 배후방사능이 각각 4:1, 6:1, 8:1 (Hot/Background ratio: H/B ratio)이 되도록 만들어 3회 반복 실험하였다. 서울아산병원의 Biograph Truepoint 40 (SIEMENS, Germany) 장비로 whole body protocol을 사용하여 phantom 실험 및 환자 검사를 시행하였다. 2010년 7월부터 8월까지 서울아산병원에서 PET/CT 검사 후 폐암으로 판정 받은 환자 30명을 대상으로, 본 연구의 결과에서 산출된 RC를 적용하여 PVE 보정 전과 후 SUV를 비교 분석하였다. 열소 원통과 배후방사능이 4:1일 때 2.5, 1.6, 1.2, 0.8 cm 에서의 RC는 각각 0.75, 0.72, 0.40, 0.27이었고, 6:1일 때 0.74, 0.59, 0.55, 0.43이었으며, 8:1일 때 0.77, 0.76, 0.58, 0.42로 열소 영역의 크기가 작아질수록 RC가 감소하였다. 폐암으로 판정 받은 환자 중에서 30명의 환자를 무작위 표본 추출하여 보정 전과 후의 SUV 최대값을 비교 분석 한 결과, 보정 전 평균은 7.83이었고 보정 후 평균은 10.31이었다. 또한 보정 전과 후의 SUV 최대값을 대응 표본 t 검정으로 차이를 분석한 결과, 통계적으로 유의한 차이가 있었다(t=7.21, p=0.000). PVE에 의해서 과소 평가 되었던 보정 전의 SUV가 보정 후에는 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 병변의 크기와 H/B ratio가 환자마다 제각기 다른 값을 갖기 때문에, RC를 사용하여 PVE를 보정한 SUV가 정확한 값이라고 판단하기는 어려우나 PVE에 의해 감소된 SUV를 실제 값과 유사하게 보정할 수 있는 방법일 것으로 생각된다.

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부분용적효과 제거를 위한 Filter 구현 (Implementation of Filter for the Removal of Partial Volume Effect)

  • 박민주;이상복
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제9권3호
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    • pp.139-145
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    • 2015
  • SPECT를 이용한 환자의 검사 시 몸 안에서 방출되는 ${\gamma}$-선은 감쇠 또는 산란 등의 현상이 일어나며, 검출기에 도달할 때 조준기의 물리적 특성과 기학적인 모양에 따라 퍼지는 현상이 발생하여 정량분석이 불가능하였다. 체내에서 방출되는 ${\gamma}$-선의 정확한 정량분석을 위해서는 반드시 부분용적효과에 대한 보정이 고려되어야 한다. 본 논문에서는 SPECT의 종합적인 부분용적효과를 해결하기 위하여 Sinogram Filter를 구현하였다. 구현된 Filter를 적용하여 실험을 한 결과, SPECT에서 발생되는 부분용적효과를 제거하였다. 기존방법과 제안한 방법을 비교하기 위하여 PSNR을 시행한 결과 제안한 방법으로 한 경우 PSNR은 7 dB, 기존방법은 14 dB로 나왔다. 제안한 방법의 dB이 낮아진 이유는 산란선 제거를 많이 하여 MSE가 높아지기 때문에 PSNR값이 낮게 나타났다. 따라서 제안한 방법을 적용한다면 SPECT 영상의 부분용적효과를 제거하여 영상의 질이 좋아질 것이다.

표적이 규칙적으로 움직일 때 생기는 4DCT 영상의 모션 아티팩트(Motion Artifact) 관련된 원인분석 (Analysis of Acquisition Parameters That Caused Artifacts in Four-dimensional (4D) CT Images of Targets Undergoing Regular Motion)

  • 신희순;한영이;신은혁
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제24권4호
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    • pp.243-252
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    • 2013
  • 본 연구는 표적이 규칙적으로 움직일 때 생기는 4DCT 영상의 모션 아티팩트(motion artifact) 관련된 원인들인 partial volume effect (PVE), partial projection effect (PPE), 각각의 프레임의 시작점 사이에 불일치(MMimph)의 원인들은 조사 및 분석을 목적으로 했다. 본 기관에서 제작된 흉부팬텀과 아크릴의 두개의 원기둥팬텀(반지름: 2 cm, 길이: 0.5 cm/ 반지름: 2 cm, 길이: 10 cm)이 규칙적인 움직이는 동안 CT을 이용하여 4D 영상을 획득했다. 촬영은 자동시작과 각각의 프레임의 시작점을 일치시키기 위해 매뉴얼로 두 가지 방법으로 시작하였다. 첫번째 실험에서는 CT 캔트리 rotation time은 5초와 8초가 이용되었다. 각 프레임은 다른 위상으로 시작되었다. 두번째 실험에서는 각 프레임에서 같은 위상으로 시작되게 하기 위해 매뉴얼로 시작했다. 세번째 실험에서는 원기둥팬텀을 2초와 6초를 주기로 움직였다. 각각의 4DCT의 영상에서 표적의 부피를 구했다. 영상으로부터 구한 표적의 부피와 표적의 실제 부피와 비교를 통해 관계를 분석했다. 흉부팬텀 실험에서는 CT의 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 PVE와 PPE의 영향이 적어짐에 따라 영상에서 얻은 표적부피는 실제에 근접했다. 각각의 프레임의 시작점이 일치할수록 움직임의 속도와 표적의 부피와 상관관계가 높았다. 원기둥팬텀에서는 흉부팬텀의 경우와 같이 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 영상으로부터 구한 표적부피는 실제 표적부피에 근접했다. 특히 한 slice의 두께가 2.5 mm을 고려 할 때 axial방향의 PVE, PPE, 각각의 프레임의 시작점이 일치가 되는 상태를 시뮬레이션한 길이 10 cm의 원기둥팬텀 실험에서는 영상에서 얻은 표적부피는 표적이 정지되었을 때 영상에서 얻은 부피와 거의 일치했다. 팬텀이 느리게 움직일수록, CT 갠트리의 rotation 시간이 짧을수록 영상에서 얻은 표적부피는 실제 부피에 근접했다. CT 촬영 시 각각의 프레임의 시작점이 같을수록 표적의 속도와 영상에서 의한 표적의 부피는 상관관계가 높게 나타났다. CT 갠트리의 rotation 속도를 팬텀의 움직임보다 빠르게 하고, CT 촬영시 각의 프레임의 시작점을 일치시킬수록 실제의 팬텀부피에 근접하리라고 예상된다.

PET/CT 3차원 영상 획득에서 부분용적효과 감소를 위한 재구성법의 최적화 (The Optimization of Reconstruction Method Reducing Partial Volume Effect in PET/CT 3D Image Acquisition)

  • 홍건철;박선명;곽인석;이혁;최춘기;석재동
    • 핵의학기술
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    • 제14권1호
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    • pp.13-17
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    • 2010
  • PVE는 PET/CT 3D 영상 획득에서 발생되는 것으로 평가값이 저평가되어 영상의 정확도를 떨어뜨리는 현상이다. 특히 이는 병소의 크기가 작고 분해능이 저하될수록 더 큰 오차를 초래하여 검사 결과에 영향을 줄 수 있다. 본 연구는 PVE에 영향을 줄 수 있는 매개변수의 변화를 이용하여 최적의 영상 재구성법을 알아보고자 한다. GE Discovery STE16 장비에서 NEMA 2001 IEC phantom을 이용하여 각기 다른 크기의 구체(직경 37, 28, 22, 17, 13, 10 mm)에 $^{18}F$-FDG를 열소와 배후방사능비 4:1로 주입하여 10분간 영상을 획득하였다. 재구성은 반복재구성법(iterative reconstruction)을 사용하였으며, 반복 횟수(iteration) 2~50회, 부분집합 수(subset number) 1~56개로 변화를 주었다. 분석은 영상의 구체부분에 관심영역(ROI)을 설정하고 최대 표준섭취계수($SUV_{max}$)를 이용하여 백분율 차이(% difference)와 신호대잡음비(SNR)를 산출하였다. 반복 횟수 2, 6, 13, 30, 50회 변화를 준 10 mm 구체의 $SUV_{max}$는 2.32, 3.60, 3.88, 3.88, 3.90이고, SNR은 0.36, 0.49, 0.47, 0.43, 0.41이었으며, 백분율 차이는 58.9, 38.5, 34.8, 35.7, 35.4%로 측정되었다. 또한 6회로 고정한 반복 횟수에 2, 5, 8, 20, 56으로 부분집합 수를 변화시킨 평균 $SUV_{max}$는 10mm의 구체에서 1.46, 3.10, 3.10, 3.48, 3.78로 측정되었으며, SNR은 0.19, 0.30, 0.40, 0.48, 0.45로 나타났다. 또한 각 구체의 SNR의 합은 2.73, 3.38, 3.64, 3.63, 3.38로 측정되었다. 반복 횟수 6회부터 20회까지는 평균 백분율 차이($73{\pm}1%$)와 평균 SNR ($3.47{\pm}0.09$)은 비슷한 값을 나타내었으며, 20회 이상에서는 noise의 영향으로 SUV가 저평가되는 현상이 증가하였다. 또한 동일한 반복 횟수의 경우에 부분집합 값의 변화에서 SNR은 8회부터 20회가 높은 구간($3.63{\pm}0.002$)으로 나타났다. 따라서 작은 병소의 PVE를 줄이기 위해서는 재구성 시간을 고려하여 반복 횟수 6회, 부분집합 수 8~20회에서 PVE를 가장 저감할 수 있다.

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환자 대장 CT 프로파일을 이용한 전자적 장세척 방법 (An Electronic Colon Cleansing Method using a Patient Colon CT Profile)

  • 김한별;김동성
    • 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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    • 제35권8호
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    • pp.493-500
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    • 2008
  • 가상 대장 내시경을 위해서 환자 대장 CT 프로파일을 이용한 전자적 장세척 방법을 제안한다. 제안된 방법은 관강 영역을 cubic seeded region growing(SRG) 방법을 이용하여 추출하고, 이에 인접한 tagged material(TM)을 제거한다. TM의 경계에서 Air-TM의 partial volume(PV) 효과로 발생한 찌꺼기를 제거하고, TM-soft tissue(ST)의 PVE에 의해서 제거된 ST는 환자 CT 프로파일을 이용해서 복원한다. 제안된 방법을 16명의 가상 내시경 환자 CT 데이타에 적용해서 임상의의 주관적인 평가와 computer-aided diagnosis(CAD)의 정량적 평가에서 매우 고무적인 결과를 획득했다.

Spiral scanning imaging and quantitative calculation of the 3-dimensional screw-shaped bone-implant interface on micro-computed tomography

  • Choi, Jung-Yoo Chesaria;Choi, Cham Albert;Yeo, In-Sung Luke
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • 제48권4호
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    • pp.202-212
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    • 2018
  • Purpose: Bone-to-implant contact (BIC) is difficult to measure on micro-computed tomography (CT) because of artifacts that hinder accurate differentiation of the bone and implant. This study presents an advanced algorithm for measuring BIC in micro-CT acquisitions using a spiral scanning technique, with improved differentiation of bone and implant materials. Methods: Five sandblasted, large-grit, acid-etched implants were used. Three implants were subjected to surface analysis, and 2 were inserted into a New Zealand white rabbit, with each tibia receiving 1 implant. The rabbit was sacrificed after 28 days. The en bloc specimens were subjected to spiral (SkyScan 1275, Bruker) and round (SkyScan 1172, SkyScan 1275) micro-CT scanning to evaluate differences in the images resulting from the different scanning techniques. The partial volume effect (PVE) was optimized as much as possible. BIC was measured with both round and spiral scanning on the SkyScan 1275, and the results were compared. Results: Compared with the round micro-CT scanning, the spiral scanning showed much clearer images. In addition, the PVE was optimized, which allowed accurate BIC measurements to be made. Round scanning on the SkyScan 1275 resulted in higher BIC measurements than spiral scanning on the same machine; however, the higher measurements on round scanning were confirmed to be false, and were found to be the result of artifacts in the void, rather than bone. Conclusions: The results of this study indicate that spiral scanning can reduce metal artifacts, thereby allowing clear differentiation of bone and implant. Moreover, the PVE, which is a factor that inevitably hinders accurate BIC measurements, was optimized through an advanced algorithm.

PET/CT 영상의 부분체적효과와 장기의 움직임으로 인해 감소된 SUV의 보정을 위한 회복계수의 비교 (Comparison of Recovery Coefficients for Correction of Reduced SUV by Partial Volume Effect and Organ Movements in PET/CT Images)

  • 김영재;박훈희;이주영;소영;이정우
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제45권3호
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    • pp.241-248
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    • 2022
  • In this study, a recovery coefficient (RC) calculation was conducted that can correct the underestimation of the standardized uptake value (SUV) due to the partial volume effect (PVE) through phantom measurements and formulas. The experiment was conducted using a dynamic phantom capable of implement cranio-caudal movement at a respiratory rate of 15 times per minute along with the measured phantom experiment of the stopped state, and the RC of the moving state is calculated and compared. Ingenuity TF (Philips Healthcare, Netherland) was used as a positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) device. PET-CT Phantom (Biodex Medical System, USA) was used as a phantom for measurement. A phantom image in a stationary state was acquired, and a moving phantom image was acquired using the AZ-733V Respiratory Phantom (Anzai Medical Co, Japan) capable of breathing movement in the cranio-caudal direction under the same acquisition parameters. For RC calculation, the sphere maximum radioactivity concentration and the background mean radioactivity concentration of the acquired images were measured, and the initially determined sphere and background radioactivity concentrations were calculated. The calculated RC was 0.08 to 0.72. The size of sphere smaller, it was confirmed that the RC reduced. And the RC in the moving state reduced than in the stationary state. As a result of this study, the change of the RC was confirmed according to the size of spheres and the phantom moving. Using the RC derived by implement movement of breathing with the respiratory phantom, it is possible to considering correction of underestimated SUV by the partial volume effect of PET images and the patient movements.

DMIDR 장치의 재구성 알고리즘 별 성능 평가 (Performance Evaluation of Reconstruction Algorithms for DMIDR)

  • 곽인석;이혁;문승철
    • 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.