• 제목/요약/키워드: Reconstruction filter

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소뇌 운동실조 이상 환자를 위한 운동상상 기반의 뇌-컴퓨터 인터페이스 (Motor Imagery based Brain-Computer Interface for Cerebellar Ataxia)

  • 최영석;신현출
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제24권6호
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    • pp.609-614
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    • 2014
  • 소뇌 운동실조는 점차 진행되는 신경퇴행질병이며 운동 조절을 위한 기능의 상실을 동반하기에 환자의 삶을 심각하게 저하시킨다. 소뇌 운동실조 환자는 운동제어 과정에서 부적절한 폐회로 소뇌 반응으로 인해 운동 명령이 제한된다. 본 논문에서는 최근 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 이용하여 소뇌의 이상으로 인한 운동실조 환자들이 외부기기를 제어할 수 있도록 운동상상 기반의 뇌파의 특성을 분석하고 이를 이용한 뇌-컴퓨터 인터페이스 기법을 제안한다. 뇌파 기반의 뇌-컴퓨터 인터페이스의 효용성을 검증하기 위하여 소뇌 운동실조 환자와 정상인 그룹에서 운동상상에 따른 뮤밴드 파워를 조절하는 능력을 비교하였다. 이를 통하여 소뇌 운동실조 환자에의 뇌-컴퓨터 인터페이스의 가능성을 보여준다.

웨이브렛 변환을 이용한 그레이-레벨 영상 워터마킹 (Gray-level Image Watermarking using Wavelet Transform)

  • 민선진;정훈;김정화
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2001년도 추계종합학술대회
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    • pp.487-490
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    • 2001
  • 디지털 워터마킹 기술은 표준화된 저작권 정보의 확립과 함께 건전한 디지털 정보의 유통을 위해서 반드시 요구되는 기술로 평가받고 있다. 워터마크 방법은 데이터 압축과 같은 영상처리에 의해서 쉽게 워터마크 정보가 손실되는 문제점이 있으므로 디지털 워터마킹의 최우선 과제는 일반적인 영상처리에 의해 워터마크된 영상이 다양한 공격을 받더라도 소유권 주장을 할 수 있는 강인성이 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 이산 웨이브렛 변환을 이용해서 그레이-레벨 워터마크 영상을 원영상에 비시각적으로 삽입하면서 강인성을 유지시킬 수 있는 방법을 제안한다. 기존의 대부분 워터마킹 방법은 원영상에 비해 매우 작은 워터마크 데이터 또는 2진 영상 로고 데이터를 이용했지만, 제안한 방법은 256$\times$256 그레이-레벨 영상을 삽입시킬 수 있는 방법이다. 시험결과 Low-pass Filter, JPEG압축과 같은 공격에 대해서도 소유권을 주장할 수 있는 고화질 영상 데이터를 추출할 수 있었다.

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$^{99m}Tc$용 콜리메타의 성능과 SPECT 화상의 영향 (Comparison of SPECT Images with $^{99m}Tc$ Collimators)

  • 이만구;이정옥;박성옥
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제24권2호
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    • pp.35-40
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    • 2001
  • Performance of SPECT imaging systems which use a rotating gamma camera, are affected by characteristics of the detector-collimator assembly, the data acquisition method, and the filter used in imaging reconstruction. The purpose of this study Is to examine image qualifies of SPECT with different types of low energy collimators. The SPECT imaging system in this study is a digital gamma camera system GCA-901A(Toshiba) and a data processing unit Scintipac-700(Shimadzu). The four types of collimators compared are UHR(ultra high resolution), LEHR(low energy high resolution), LEGP(low energy general purpose), and I-123 PAR(Parallel), with 0.27, 0.66, 1.00, and 2.06 relative sensitivity, respectively. In this case of the same collimators, the spatial resolutions measured in the slice plane showed a slight difference in the FWHM values(mean values of UHR, LEHR, LEGP, and I-123 PAR were 11.3 mm, 13.6 mm, 15.8 mm, and 20.4 mm, respectively) between the center and the circumference of the field of view, in the radial direction, but a large difference in the tangential direction, with lower FWHM values(values of UHR, LEHR, LEGP, and I-123 PAR were 8.4 mm, 8.7 mm, 9.3 mm, and 10.8 mm at 12 cm from the center, respectively). In comparison of SPECT images with the four types of collimators, except for the I-123 PAR collimator, image qualities of UHR, LEHR, and LEGP collimators showed only a slight difference. From the point of for, it is expected that the LEGP collimator would be suitable for SPECT imaging with $^{99m}Tc$.

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임펄스 잡음 환경에서 분할 마스크와 표준편차에 기반한 영상 복원 알고리즘 (Image Restoration Algorithm based on Segmented Mask and Standard Deviation in Impulse Noise Environment)

  • 천봉원;김우영;사공병일;김남호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제25권8호
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    • pp.1039-1045
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    • 2021
  • 4차 산업 혁명과 IoT 기술의 발전으로 카메라 센서와 영상에 기반한 자동화 시스템이 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 영상 및 신호처리의 관심이 높아지고 있다. 본 논문은 임펄스 잡음에 훼손된 영상을 복원하기 위한 디지털 필터 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 영상에 설정된 로컬 마스크를 기준으로 수직, 수평, 대각선 방향으로 8개의 마스크로 분할하며, 각 분할 마스크의 표준편차를 비교하여 기준값을 구한다. 최종 출력은 공간적 거리에 따른 가중치와 기준값을 사용한 가중치를 로컬 마스크에 적용하여 계산한다. 제안한 알고리즘을 평가하기 위해 기존 알고리즘과 시뮬레이션하였으며, 확대영상과 PSNR 등을 이용하여 성능을 비교하였다.

유클리드 거리 가중치를 기반한 Salt and Pepper 잡음 제거 알고리즘 (Salt and Pepper Noise Removal Algorithm based on Euclidean Distance Weight)

  • 정영수;김남호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제26권11호
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    • pp.1637-1643
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    • 2022
  • 최근 영상 및 보안, 시스템의 지능화 등 디지털 시장의 거대화 및 다양화로 인하여 이에 사용되는 영상처리기술의 수요 역시 증가하고 있다. 특히, CT, MRI, X-ray, 스캐너와 같이 잡음에 민감하게 반응하는 경우, 영상교정 및 복원을 위해 잡음 처리가 필수적으로 이루어져야 한다. 이중 대표적인 Salt and Pepper 잡음은 기존에도 연구가 활발히 진행되었지만, 여전히 잡음이 아주 많은 경우 상세 정보와 에지가 만족스럽지 못하고 흐려지는 한계를 가진다. 따라서 본 논문은 유클리드 거리 식에 따른 가중치를 부분 마스크에 적용하고, 원본과 가장 유사한 비잡음 화소만을 유효 화소로 사용하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 설계한 부분 마스크의 내부 화소 상태 및 마스크의 훼손 정도에 따라 필터의 종류를 결정하기 때문에, 훼손이 심한 환경에서도 우수한 잡음 제거 능력을 나타내었다.

Effect of Total Collimation Width on Relative Electron Density, Effective Atomic Number, and Stopping Power Ratio Acquired by Dual-Layer Dual-Energy Computed Tomography

  • Jung, Seongmoon;Kim, Bitbyeol;Yoon, Euntaek;Kim, Jung-in;Park, Jong Min;Choi, Chang Heon
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제32권4호
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    • pp.165-171
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    • 2021
  • Purpose: This study aimed to evaluate the effect of collimator width on effective atomic number (EAN), relative electron density (RED), and stopping power ratio (SPR) measured by dual-layer dual-energy computed tomography (DL-DECT). Methods: CIRS electron density calibration phantoms with two different arrangements of material plugs were scanned by DL-DECT with two different collimator widths. The first phantom included two dense bone plugs, while the second excluded dense bone plugs. The collimator widths selected were 64 mm×0.625 mm for wider collimators and 16 mm×0.625 mm for narrow collimators. The scanning parameters were 120 kVp, 0.33 second gantry rotation, 3 mm slice thickness, B reconstruction filter, and spectral level 4. An image analysis portal system provided by a computed tomography (CT) manufacturer was used to derive the EAN and RED of the phantoms from the combination of low energy and high energy CT images. The EAN and RED were compared between the images scanned using the two different collimation widths. Results: The CT images with the wider collimation width generated more severe artifacts, particularly with high-density material (i.e., dense bone). RED and EAN for tissues (excluding lung and bones) with the wider collimation width showed significant relative differences compared to the theoretical value (4.5% for RED and 20.6% for EAN), while those with the narrow collimation width were closer to the theoretical value of each material (2.2% for EAN and 2.3% for RED). Scanning with narrow collimation width increased the accuracy of SPR estimation even with high-density bone plugs in the phantom. Conclusions: The effect of CT collimation width on EAN, RED, and SPR measured by DL-DECT was evaluated. In order to improve the accuracy of the measured EAN, RED, and SPR by DL-DECT, CT scanning should be performed using narrow collimation widths.

Brain PET에서 Truncated Region에 의한 영상의 질 평가 (Evaluation of Image Quality Change by Truncated Region in Brain PET/CT)

  • 이홍재;도용호;김진의
    • 핵의학기술
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    • 제19권2호
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    • pp.68-73
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    • 2015
  • PET/CT 검사 시 검사 부위에 따라 적절한 액세서리의 사용이 권고되고 있다. 그 중 brain 검사에서 사용되는 액세서리인 brain holder를 사용하지 않는 경우 CT의 small FOV에 의하여 whole pallet이 AC-CT에 cover되지 않으며, 이에 따른 truncated region에 따라 count loss가 발생된다. 본 논문에서는 brain holder를 사용하지 않았을 경우 발생하는 truncated region에 의한 image quality의 변화를 평가하고자 한다. Siemens사의 biograph truepoint40 장비와 $^{68}Ge$-uniform phantom을 사용하여 $^{68}Ge$ phantom을 pallet위에서 스캔하고 brain holder위에 위치하고 스캔 하였다. brain protocol을 적용하여 holder를 사용하지 않은 경우 pallet이 AC-CT의 FOV에 포함되지 않는 것을 알 수 있었다. 획득된 영상을 FBP, OSEM, TrueX recon method를 이용하여 iteration 4, subsets 21, gaussian 2 mm와 5 mm parameter를 적용하여 재구성 후 Window level : -4200, window width : 1000으로 설정하여 영상의 uniformity를 평가하였으며, vertical profile을 생성하여 count uniformity를 평가하였고, 마지막으로 5장과 20장의 slice를 summation하여 integral uniformity를 평가하였다. AC-CT영상을 통하여 holder를 사용하지 않는 경우 FOV내에 pallet이 모두 포함되지 않는 것을 알 수 있으며, 이에 따른 truncation에 의한 부정확한 attenuation factor가 나타났다 PET corrected sinogram 영상에서 holder를 사용하지 않은 경우 truncated region에 의한 defect 부위를 확인할 수 있으며, holder를 사용한 경우 uniform한 영상을 확인할 수 있었다. Window level : 4200, window width : 1000으로 설정 시 FBP, OSEM, TrueX recon 방법 모두에서 holder를 사용한 경우 uniform한 영상이 획득되었지만, holder를 사용하지 않은 경우 하단에 defect가 관찰되었다. Holder를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 영상을 각 5장, 20장씩 summation하여 NEMA method에 따라 integral uniformity를 구하였으며, 5장 slice의 summation에서 holder를 사용하지 않은 경우 11.7% holder를 사용한 경우 7.2%로 나타났다. 20장 slice의 summation에서 holder를 사용하지 않은 경우 11.1% holder를 사용한 경우 76.7%로 나타났다. brain 검사 시 holder를 사용하지 않는 경우 truncated region에 따른 phantom 하단부의 count defect가 확인되었으며, 이는 환자 검사 시 occipital lobe의 count loss를 발생하게 되며 research 검사 시 검사 결과의 오차를 발생하게 됨으로 brain PET/CT 검사 시 정확한 검사결과를 위하여 검사 액세서리가 반드시 적용되어야 할 것이다.

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영상유도 양성자치료를 위한 콘빔 CT 재구성 알고리즘: 기하학적 보정방법에 관한 연구 (Geometric Calibration of Cone-beam CT System for Image Guided Proton Therapy)

  • 김진성;조민국;조영빈;윤한빈;김호경;윤명근;신동호;이세병;이레나;박성용;조관호
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제19권4호
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    • pp.209-218
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    • 2008
  • IMRT, 양성자 치료와 같이 방사선 치료 기술이 발전할수록 치료 시 환자의 위치를 확인하고 그 정확성을 평가하는 기술의 중요성이 강조되고 있다. 현재 국립암센터 양성자치료센터에 설치되어 있는 양성자 치료기의 단순 X-선 영상시스템을 이용하여 콘빔 CT (cone-beam CT) 3차원 영상을 획득, 영상유도 방사선 치료의 가능성을 확인하고자 하였다. 양성자 치료기에 설치되어있는 X-선 영상시스템(SDD: 2,108 mm, SOD: 1,511 mm, Varian a277 x-ray tube & Varian Paxscan 4030: a-Si+DRZ screen)을 이용하여 양성자 갠트리를 $2^{\circ}$씩 회전시켜가면서 기하학적인 오차 측정을 위한 팬톰과 인체 팬톰 (Humanoid phantom, Rando, CA, USA)의 투사영상을 획득하였다. 현재 시스템적으로 연속적인 회전과 영상획득이 지원되지 않아서 영상획득 후 갠트리를 회전하는 방법으로 투사영상을 획득하였다. 기하학적 오차측정을 위한 팬텀과 두경부 팬텀에 대해서 $360^{\circ}$를 회전하며 180장의 투사영상($2,304{\times}3,200$, 14 bit with 127${\mu}m$ pixel pitch)을 관전압 85 kVp, 관전류 80 mA, 조사시간 0.5 s의 조건으로 촬영하였다. 콘빔 CT 영상재구성을 위해 Ram-Lak filter를 적용한 Feldkamp cone-beam 알고리즘을 사용하였으며, 획득한 180장의 투사영상을 사용하여 $0.4{\times}0.4{\times}0.4mm^3$의 voxel size를 가진 $512{\times}512{\times}512$ CT영상을 재구성하였다. 기하학적인 오차 측정방법을 통해 X-선 선원, 검출기와 갠트리의 기하학적 정보를 측정하였다. 측정된 결과에 의하면 검출기가 $0.25^{\circ}$ 회전된 오차를 보이는 것을 발견하였다. 기하학적 교정으로 재구성된 콘빔 CT 영상을 multi-planar view (axial, sagittal and coronal view) 및 3차원 영상으로 재구성하여 비교 평가 하였다. 현재 양성자치료기에 설치되어있는 단순 X-선 영상 시스템에서 기하학적 오차 측정을 위한 볼 팬텀을 이용하여 시스템의 오차를 측정하였다. 측정한 오차를 바탕으로 기하학적 교정을 통해서 두경부 및 복부 팬텀에 대한 3차원 영상인 콘빔 CT 영상들을 재구성하였다. 추후 연속적인 회전을 통한 영상획득이 가능하게 된다면, 보다 정확하고 신속한 영상재구성이 가능 하며 콘빔 CT가 영상유도 양성자 치료에 매우 유용할 것으로 사려된다.

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F-18-FPCIP 뇌 영상에서 True-X 재구성 기법을 기반으로 했을 때의 Iteration과 Subset의 영향 (The Influence of Iteration and Subset on True X Method in F-18-FPCIT Brain Imaging)

  • 최재민;김경식;남궁창경;남기표;임기천
    • 핵의학기술
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    • 제14권1호
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    • pp.122-126
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    • 2010
  • F-18-FPCIT는 뇌 선조체에 주로 분포된 도파민 운반체에 강한 친화력을 보이며, 이는 파킨슨 씨 병의 진단에 유용한 진단적 정보를 제공한다. 본 연구에서는 iteration과 subset에 따른 영상의 변화를 관찰하고 적정한 iteration과 subset의 범위를 제안해 보고자 한다. 영상의 획득은 ACR 팬텀과 뇌 질환이 없는 정상인의 뇌 영상을 획득하였다. 정상인의 뇌영상은 F-18-FPCIT를 정맥주사 후 3시간째 획득하였으며, iteration과 subset의 조건을 5가지로 구분하여 영상을 재구성하였다. 영상의 분석은 동일한 위치에 같은 크기의 ROI를 그려 평균, 최대, 최소의 SUV를 측정하였고, 이를 바탕으로 표준편차, 변이계수를 계산하였다. 또한 팬텀영상에서는 각 조건별 열소와 냉소의 SUV를 비교하여 어떠한 조건에서 실제와 가장 비슷한 SUV ratio를 재현하는지 조사하였다. 위 실험에서 얻어진 값은 Spearman test를 통해 유의성을 유무를 판별하였다. 따라 SUV는 증가하였고 이러한 추세는 Spearman test에서 유의성을 나타내었다. 표준편차 역시 iteration, subset조건이 증가함에 따라 값의 증가를 보였다. 산출된 값들은 통계적으로 유의하였다. 팬텀 연구에서는 6 iteraions, 16 iterations 에서 실제와 가장 비슷한 SUV ratio를 재현하였다. 하지만 iteration, subset 조건별로 얻어진 SUV ratio들은 통계적으로 유의하지 않았다.

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Flash 3D 재구성을 적용한 뇌 혈류 부하 단층 촬영 시 LEAP 검출기의 적용에 관한 연구: One Day Subtraction Method (The Study about Application of LEAP Collimator at Brain Diamox Perfusion Tomography Applied Flash 3D Reconstruction: One Day Subtraction Method)

  • 최종숙;정우영;류재광
    • 핵의학기술
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    • 제13권3호
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    • pp.102-109
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    • 2009
  • 목적 : Siemens사의 Flash 3D(Pixon(R) method, 3D OSEM)는 검사 시간을 단축하면서 재구성을 통해 영상의 질을 높일 수 있도록 개발된 소프트웨어 프로그램으로써 핵의학 단층 촬영 시 유용하게 적용되고 있는 영상처리기법이다. 그러나 감산된 영상을 Flash 3D로 재구성하여 시행하는 뇌 혈류 부하 검사 시에 영상 획득시간을 짧게 하여 검사를 시행하면 재구성된 감산 영상의 신호 대 잡음비가(SNR, signal to noise ratio) 기저 영상에 비해 낮아지는 문제점이 있었다. 감산 영상의 SNR을 높이기 위해 LEAP 검출기를 사용하였고, 뇌혈관의 해상력보다는 혈관 확장의 예민도에 더 중점을 두었다. 본 실험은 뇌혈관 부하 단층 촬영 시 LEAP 검출기의 적용 가능성을 확인하고, Flash 3D를 이용한 적정 수준의 재구성 매개 변수를 파악하는 데 목적이 있다. 실험재료 및 방법 : (1) 팬텀 평가: $^{99m}Tc$을 넣은 Hoffman 3D Brain $Phantom^{TM}$을 이용하였다. LEAP와 LEHR 검출기로 첫 번째 영상을(부하 영상에 해당) 획득하고 $^{99m}Tc$의 반감기인 6시간 후 동일한 방법으로 두 번째 영상을(기저 영상에 해당) 획득하였다. 또한, 각각의 기저 영상과 감산 영상의 SNR 및 백질과 회백질의 비를 측정하였다. (2) 환자 영상의 평가: 2008년 5월부터 2009년 1월까지 LEAP 검출기로 촬영하여 정상으로 판독된 15명과 LEHR 검출기로 촬영하여 정상으로 판독된 13명의 환자를 대상으로 영상을 정성분석 하였다. Phantom에서 얻은 재구성 매개 변수를 대입하여 평가하였다. 하루 검사 프로토콜로 시행하였으며 기저에서 925 MBq, 부하에서 925 MBq의 $^{99m}Tc$-ECD를 투여하였다. 결과 : (1) 팬텀 평가: 각 검출기에서 획득한 계수치를 측정한 결과 LEHR 기저에서는 41~46 kcount, 부하에서 79~90 kcount, 감산에서 40~47 kcount가 측정되었다. LEAP의 경우 기저에서 102~113 kcount, 부하에서 188~210 kcount, 감산에서 94~103 kcount가 측정되었다. LEHR 감산 영상의 SNR은 LEHR 기저 영상과 비교하면 37% 감소하여 나타났고, LEAP 감산 영상의 SNR은 LEAP 기저 영상과 비교하면 17% 감소하여 나타났다. 회백질과 백질의 비는 LEHR 기저에서 2.2:1 감산에서 1.9:1로 측정되었고, LEAP 기저에서는 2.4:1 감산에서 2:1로 측정되었다. (2) 환자 영상의 평가: LEHR 검출기로 획득한 계수는 기저에서 대략 40~60 kcount, 부하에서 80~100 kcount 사이였다. 기저 및 부하 영상은 FWHM을 7 mm로 (타 장비의 Cutoff에 해당), 감산 영상은 FWHM을 11 mm로 설정하는 것이 적절하였다. LEAP는 기저에서 대략 80~100 kcount, 부하에서 180~200 kcount로 측정되었다. LEAP 영상은 기저 및 부하에서 FWHM을 5 mm로, 감산에서 7 mm로 설정해야 영상의 흐림을 줄일 수 있었다. 기저 및 부하 영상은 LEHR 영상이 LEAP 영상보다 해상력이 우수했다. 그러나 감산 영상의 경우 팬텀 실험과 같이 LEHR 영상의 SNR이 떨어져 영상이 거칠게 보였다. 감산 영상은 LEAP 영상이 LEHR 영상에 비해 SNR 및 예민도가 높게 평가되었다. LEHR과 LEAP 검출기의 모든 영상에서 subset과 iteration은 8회가 적절하였다. 결론 : LEAP 검출기를 이용해 적정 수준의 필터를 사용함으로써 SNR을 높여 보다 선명한 감산 영상을 획득할 수 있게 되었다. 하루 검사 프로토콜을 적용하여 Flash 3D로 재구성하는 경우, 보다 나은 감산 영상을 얻기 위해 LEAP 검출기의 적용을 고려해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

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