• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.459-467
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• 2009

목적: ML-EM (The maximum likelihood-expectation maximization) 기법은 방출과 검출 과정에 대한 통계학적 모델에 기반한 재구성 알고리즘이다. ML-EM은 결과 영상의 정확성과 유용성에 있어 많은 이점이 있는 반면 반복적인 계산과 방대한 작업량 때문에 CPU(central processing unit)로 처리할 때 상당한 연산시간이 소요되었다. 본 연구에서는 GPU(graphic processing unit)의 병렬 처리 기술을 ML-EM 알고리즘에 적용하여 영상을 재구성하였다. 대상 및 방법: 엔비디아사(社)의 CUDA 기술을 이용하여 ML-EM 알고리즘의 투사 및 역투사 과정을 병렬화 전략을 구상하였으며 Geforce 9800 GTX+ 그래픽 카드를 이용하여 병렬화 연산을 수행하여 기존의 단일 CPU기반 연산법과 비교하였다. 각 반복횟수마다 투사 및 역투사 과정에 걸리는 총 지연 시간과 퍼센트 오차(percent error)를 측정하였다. 총 지연 시간에는 RAM과 GPU 메모리 간의 데이터 전송 지연 시간도 포함하였다. 결과: 모든 반복횟수에 대해 CPU 기반 ML-EM 알고리즘보다 GPU 기반 알고리즘이 더 빠른 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 단일 CPU 및 GPU 기반 ML-EM의 32번 반복연산에 있어 각각 3.83초와 0.26초가 걸렸으며 GPU의 병렬연산의 경우 15배 정도의 개선된 성능을 보였다. 반복횟수가 1024까지 증가하였을 경우, CPU와 GPU 기반 알고리즘은 각각 18분과 8초의 연산시간이 걸렸다. GPU 기반 알고리즘이 약 135배 빠른 처리속도를 보였는데 이는 단일 CPU 계산이 특정 반복횟수 이후 나타나는 시간 지연에 따른 것이다. 결과적으로, GPU 기반 계산이 더 작은 편차와 빠른 속도를 보였다. 결론: ML-EM 알고리즘에 기초한 GPU기반 병렬 계산이 처리 속도와 안정성을 더 증진시킴을 확인하였으며 이를 활용해 다른 영상 재구성 알고리즘에도 적용시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.81-88
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• 2014

진단영상의학에서 일반영상촬영의 경우 각각의 부위를 연속(series)촬영으로 검사하는 경우가 대부분이다. 그러나 환자선량권고량(DRL)의 경우 각 부위의 전후(AP)방향과 측면(lateral)자세의 촬영 측정값만이 설정되어있는 것이 현실이다. 병원에서는 환자의 연속 촬영에 의해 누적 선량이 발생되며, 이는 환자선량권고량(DRL)과 누적된 피폭선량을 비교할 수 없거나, 과소평가할 수 있다. 본 연구에서 각 부위별 연속촬영의 누적선량을 측정한 결과, 조사야에 포함된 경우 입사표면선량(ESD)을 유효선량으로 변환하면 공중의 선량한도(Individual dose)의 최대 38.06%에서 최소 0.23%까지 측정되었다. 그리고 조사야에 포함되지 않은 각 부위의 입사표면선량(ESD)을 유효선량(Effective dose)으로 변환한 경우 공중의 선량한도(Individual dose)의 최대 5%에서 최소 0.04%까지 측정되었다. 연구결과 각 부위별 연속촬영에서 입사표면선량(ESD)이 많이 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 병원에서는 환자선량권고량(DRL)을 구체적으로 설정할 필요가 있으며, 불필요한 검사를 줄이기 위해 환자 촬영 order의 세분화가 필요하다고 판단된다. 또한, 여러 부위의 검사에서는 정확한 조사야의 필요성이 강조된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.316-323
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• 2015

본 연구는 디지털 흉부 측와위 후전방향 검사 시 Ion chamber 설정과 관전압 변화에 따른 피폭선량과 변조전달함수를 측정하여 최적의 진단 영상을 획득하고 환자의 피폭선량을 최소화하는 방안에 대하여 제안하고자 하였다. 실험은 디지털 검출기를 이용하여 흉부 측와위 검사법 중 우측 측와위 상태를 가정하여 Ion chamber를 7가지 조합으로 설정하고, 관전압 변화(100, 110, 120, 130 kVp)에 따라 각 5회씩 촬영하여 표면선량을 측정한 후 평균값을 산출하였다. 실험에서 얻어진 표면선량 값을 몬테카를로 시뮬레이션 프로그램 인 PCXMC에 입력하여 장기선량 및 유효선량을 각각 산출하였고, 영상의 화질을 비교하기 위하여 MTF로 물리적 화질 평가를 하였다. 그 결과 관전압이 높을수록 표면선량이 감소하였으며, Ion chamber 변화에 따른 장기선량과 유효선량은 2번 Ion chamber 설정 시 가장 낮게 나타났으며, 1번 Ion chamber 설정 시 가장 높게 나타났다. MTF 결과는 관전압 120 kVp, 2번 Ion chamber를 설정 시 가장 우수하게 나타났다. 따라서 DR을 이용한 흉부 우측 측와위 촬영 시 화질의 저하 없이 피폭선량을 효과적으로 감소시키며 우수한 영상을 획득할 수 있는 최적의 조합은 관전압 120 kVp와 2번 Ion chamber를 설정하는 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.415-420
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• 2011

본 연구는 방사선 일반 촬영시 촬영 도움자가 피폭받을 수 있는 테이블 주변의 산란선에 의한 피폭선량을 알아보고자 하였다. 두개부, 흉부, 복부, 요추부, 고관절, 그리고 슬관절 촬영시 테이블 중앙으로부터 옆으로 45cm, 75cm 떨어진 지점에서 바닥으로부터 70cm, 80cm, 130cm, 150cm 높이에서 산란선에 의한 피폭선량을 측정하였다. 측정결과 요추 측방향, 복부 정면, 그리고 고관절 촬영이 80cm 높이에서 $66.21{\mu}Sv$, $34.22{\mu}Sv$와 $32.35{\mu}Sv$로 가장 높은 피폭을 보였고, 흉부, 복부, 고관절, 두개부, 슬관절 순서로 선량이 감소하였다. 촬영 테이블 높이는 70cm 보다 80cm에서 대체로 높은 선량을 보였으며, 80cm 이상에서는 높이가 높아질수록 선량은 감소하였다. 측정된 선량들은 촬영 도움자가 납 방호복을 착용할 경우 일반인 연간 피폭선량한도인 1mSv와는 큰 차이가 있어 우려할 선량은 아닌 것으로 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.18-27
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• 2015

컴프턴 산란 현상을 이용하여 전자적 집속 방법으로 영상화하는 컴프턴카메라는 고민감도 및 고에너지 해상도의 장점을 이용하여 핵의학 응용분야에 대한 잠재력이 큰 영상 시스템이다. 본 논문에서는 컴프턴카메라를 이용한 다중 추적자 영상의 효용성 평가와 정확한 3차원 단면영상 촬영을 위한 Orlov 조건을 만족하는 회전하는 컴프턴카메라의 구조를 조사하였다. 140/511 keV의 방사선원의 소프트웨어 모형을 구성하고 이에 대한 몬테카를로 전산모사 시뮬레이션을 수행하여 리스트모드 배열된 부분집합 기댓값 최대화 방법으로 재구성된 다중 추적자 영상으로 컴프턴카메라의 효용성을 검증하였다. 산란부와 흡수부를 평행하게 위치시킨 고정된 컴프턴카메라와 촬영대상 주위 $360^{\circ}$를 회전하는 컴프턴카메라를 구성하여 검출된 투사선의 구좌표계 각도에 대한 히스토그램을 비교 평가하였다. 140/511 keV의 동시 계측된 몬테카를로 전산모사 데이터의 다중 추적자 영상이 2차원 및 3차원 재구성 시 잘 구분되는 것을 확인하였으며, 회전된 컴프턴카메라의 경우, 회전각도에 반비례하여 3차원 영상재구성에 필요한 유효 투사선이 증가하였다. 26분의 계산 시간 및 5백만개의 적절한 유효 투사선의 개수를 고려할 때 컴프턴카메라의 회전각은 $30^{\circ}$가 현실적으로 적절할 것이며 증가한 검출 시간은 다중 컴프턴카메라를 구성하여 해결할 수 있다. 본 논문에서 고찰한 고민감도 및 고에너지 해상도를 가진 컴프턴 카메라는 다중추적자 영상화를 위해 적합한 시스템이며 생화학 및 생리학적 상태 변화에 대한 임상 정보를 제공하며 각종 질병 진단 및 치료 방법 개발 등에 기여할 수 있는 잠재력이 있는 영상 시스템이다.

• 대한화학회지
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• 제18권5호
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• pp.329-340
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• 1974

X-선 회절법을 이용하여 sulfadiazine, $C_{10}H_{10}N_4O_2S$, 의 결정 및 분자 구조를 규명하였다. Acetone 과 ethanol의 혼합용액으로 부터 얻은 결정은 일사축계에 속하며, 단위세포에는 4분자가 있고, 공간군은 P21/c이다. 단위세포 상수는 $a=13.71{\pm}0.04,\;b=5.84{\pm}0.03,\;c=15.11{\pm}0.05{\AA},\;{\beta}=115.0{\pm}0.3^{\circ}$이다. 결정구조는 3차원적인 와이센버그사진으로 부터 얻어진 실험치를 이용하여 패터슨합성과 프리에합성을 하고 이를 해석하여 밝혀냈다. 수소원자를 제외한 원자들의 좌표치는 최소자승법으로 정밀화 하였으며, 최종 R값은 관측된 1517개의 독립반사에 대하여 0.15이다. 벤젠고리와 피리미딘고리의 두 평면이 이루는 각은 $76^{\circ}$이고, S-N(1)결합을 중심으로 한 N(1)-C(1) 결합과 S-C(5)결합이 이루는 conformational angle은 $77^{\circ}$로서 gauche형을 하고 있다. 이미노기의 질소원자, N(1)은 대칭중심에 의하여 옮겨지는 다른 분자의 피리미딘고리의 질소원자, N(3)와 $N-H{\cdots}N$형의 수소결합을 이루고 있으며, 아미노기의 질소원자, N(4)는 b축의 거리만큼 떨어져 있는 다른분자의 산소원자, O(1) 및 O(2)와 두개의 $N-H{\cdots}O$형 수소결합을 이루고 있다. 이들 수소결합의 2차원적 그물은 (100)면에 평행한 무한한 분자층을 형성하며 인접분자층 사이에는 van der Waals의 힘에 의하여 결합되어 있다

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.435-442
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• 2022

힐이팩트는 X선관의 양극 측과 음극 측의 강도가 균등하지 않아 X선 영상에 농도 차이를 발생시킨다. 이 연구의 목적은 스텝 웨지를 180도로 회전시킨 다음 거리를 변경하여 힐이팩트에 의한 농도 차이를 평가하는 것이다. 관전압과 관전류를 72 kVp, 10 mAs로 고정시킨 후 스텝 웨지를 이용하여 정방향과 역방향을 촬영하였다. 이때 거리(80 cm ~ 130 cm)는 10 cm 간격으로 촬영을 진행하였고 M6 프로그램을 통해 스텝 웨지의 각 계단별 관심영역을 설정하여 농도값을 측정하였다. 첫 번째로 조사선량 실험을 통해 음극과 양극의 강도 차이를 확인하였다. 또한 거리(80cm에서 130cm으로)를 달리하였을 때 촬영 거리가 멀어질수록 음극과 양극 사이의 농도 차이가 감소하였다. 이는 결론적으로 촬영 거리가 멀어질수록 균일한 농도의 영상을 획득할 수 있다.

• 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

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.227-245
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• 1998

방사선치료 성과의 기준을 정량적으로 평가할 수 있는 종양치유확율 (Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)의 수학적 관계식을 유도하여 방사선업체조형치료 (3-D conformal radiotherapy) 효과를 평가하며 간단한 동물실험과 임상결과를 참고하여 종양치료성적의 예측과 종양선량의 증가 및 치료의 질적상황을 정량적 척도로 평가하고져한다. 방사선량과 체적크기에 민감한 병렬반응구조 (Parallel architecture)로 구성된 장기중 발생빈도가 많은 간종양을 대상으로 업체조형치료방법에 따른 체적선량분포도 (Dose Volume Histogram)를 3차원 방사선치료계획 컴퓨터(ADAC-Pinnacle #3)를 이용하여 계산하고 각 선량에 대한 체적분포를 판별이 쉽도록 도표화하였다. 종양치유확율(Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)은 방사선량에 대한 세포생존곡선의 오차함수 (error function)를 기본수식으로하고 선량 체적인자를 삽입한 반실험식으로 구성되었으며 실효선량 또는 실효체적에 따라 각각 계산하였다. 정상간의 실질적 손상을 관찰하기 위하여 방사선치료를 받은 환자의 통계와 계획적 연구를 위하여 황구를 이용하였다. 방사선조사방법은 대항2문, 쐐기 3문, 4문 회전업체치료와 비회전축 5문입체조형치료로 구분하였으며 업체조형치료는 컴퓨터 조종형 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)와 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC-52LS)를 이용하였다. 방사선조사방법에 따른 체적선량분포 (DVH)는 종양과 주위건강조직에대한 체적과 방사선량을 직관적으로 판단할수있었다. 간종양의 방사선치료에서 TCP와 NTCP 의 체적인자는 0.32를 이용하였고 대항2문 입체치료 및 5문입체치료에서 종양중심선량 50Gy일 때 종양의 TCP는 각각 0.763과 0.793 이였으며 정상간의 NTCP는 각각 0.156와 0.008로서 수치상 완전 구별이 가능하였고 종양 투여 선량이 70Gy 일 때 종양의 TCP 는 각각 0.982 와 0.995로서 종양치유에 충분한 선량이며 정상간의 NTCP 는 각각 0.725 와 0.142로서 현저한 차이가 있었다. 간손상은 간염유발을 기준으로 하였으며 간손상정도와 NTCP의 관계는 상호비례하였고 일정한 발기점(Threshold value)을 구할수 있었다. DVH 와 확율적 수학식인 TCP, NTCP 동은 방사선치료성과를 판단할 수 있는 정량적분석방법으로 가능성이 있다고 생각된다. 또한 건강조직을 최대한 보호하고 종양에 집중 방사선을 조사할 수 있는 입체조형치료는 간, 폐, 신장등 방사선 병렬반응장기에 적합하며 DVH와 TCP, NTCP등 수학적 척도를 이용하여 평가함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(Dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적상황을 정량적 숫치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여 할 수 있다고 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권4호
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• pp.212-223
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• 2006

본 연구에서는 방사선치료용 선형가속기의 갠트리 회전에 따른 온-보드 영상장치(on-board imager, OBI)의 회전중심점의 위치 정확도 확인을 위해 제조사에서 제공된 고객인수시험절차서(customer accetpance procedure, CAP)상에서 명시된 방법을 비롯하여 OBI 선원 위치 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$에서 획득된 영상, 갠트리 각도 $10^{\circ}$ 간격으로 촬영된 영상, 콘빔 CT 재구성을 위한 미처리 투사영상 등에 디지털 영상처리 기법을 적용하여 자동으로 오차를 계산하는 새로 제안된 세 가지의 방법들을 각기 적용하여 그 오차를 평가하고 각 방법의 효용성에 대하여 검증하였다. 갠트리 회전에 따른 OBI 회전중심점의 오차 변화 양상 확인을 위해서는 $10^{\circ}$ 간격으로 영상 촬영 후 5차 다항식을 이용하여 조정함수(fitted function)를 구하는 방법이 적절하지만 정도관리 목적으로 최대 오차만을 구하고자 할 경우에는 $0^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ}$ 등 네 방향에서 촬영된 영상을 이용하여 계산하는 것으로도 충분하였다. 각 방법을 적용하여 오차를 구한 결과 OBI 선원의 위치가 $90^{\circ}$부터 $180^{\circ}$ 사이일 경우 가장 크게 나타났으며 최대값은 0.44 mm였다. 또한 기간에 따른 OBI 회전중심점의 변화 양상은 최대 0.6 mm 이내로 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 방법이 주기적인 정도관리에 적용된다면 간단하면서도 비교적 정확하게 평가를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.