• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.430-437
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• 2018

Ultrasonic attenuation is an important parameter in Quantitative Ultrasound and many algorithms have been proposed to improve estimation accuracy and repeatability for multiple independent estimates. In this work, we propose an improved algorithm for estimating ultrasonic attenuation utilizing the optimal frequency compounding technique based on stochastic noise model. We formulate mathematical compounding equations in the AWGN channel model and solve optimization problems to maximize the signal-to-noise ratio for multiple frequency components. Individual estimates are calculated by the reference phantom method which provides very stable results in uniformly attenuating regions. We also propose the guideline to select frequency ranges of reflected RF signals. Simulation results using numerical phantoms show that the proposed optimal frequency compounding method provides improved accuracy while minimizing estimation bias. The estimation variance is reduced by only 16% for the un-compounding case, whereas it is reduced by 68% for the uniformly compounding case. The frequency range corresponding to the half-power for reflected signals also provides robust and efficient estimation performance.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제42권6호
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• pp.441-446
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• 2019

The purpose of this paper is to recognize the usefulness of the Phantom produced with 3D printing technology by reproducing the original phantom with 3D printing technology. Using CT, we obtained information from the original phantom. The acquired file was printed by the SLA method of ABS materials. For inspection, SPECT/CT was used to obtain images. We filled the both Phantom with a solution mixed with ^99mTcO4 1 mCi in 1 liter of water and acq uired images in accordance with the standard protocol. Using Image J, the SNR for each slice of the image was obtained. As a reference images, AC images were used. For the analysis of acquired images, ROI was set in the White mater and Gray mater sections of each image, and the average Intensity Value within the ROI were compared. According to the results of this study, 3D printed phantom's SNR is about 0.1 higher than the conventional phantom. And the ratio of Intensity Value was shown in the original 1 : 3.4, and the printed phantom was shown to be 1 : 3.2. Therefore, if Calibration Value is applied, It is assumed that it can be used as an alternative to the original.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제14권3호
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• pp.273-282
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• 1993

This study is concerned with the temperature dependence characteristics of ultrasound parameters in biological tissues, which are basic on the noninvasive deep body temperature estimation. Used parameters are ultrasonic attenuation coefficient and sound velocity In order to accomplishment our purpose, several signal processing methods were used. Attenua4iorl coefficient was estimated by spectral difference method and sound velocity was estimated by P-P method. And we also examined these methods through a series of IN VITRO experi mentis that used tissue-mimicking phantom samples and biological tissue samples. In order to imitate the biological soft tissue two kinds of phantom samples are used, one is agar phantom sample which is composed of agar, graphite, N-propyl alcohol and distilled water, and the other is fat phantom sample which is composed of pure animal fat. And the ultrasound transmission mode and reflection mode experiments are performed on the pig's spleen, kidney and fat. As a result, it is found that the temperature characteristics are uniform in case of phan- tom samples but not in biological tissues because of complicate wave propagation within them. Consequently, the possibility of temperature measurement using ultrasound on biological tissue is confirmed and its results may contribute to the establishment of reference values of internal temperature measurement of biological tissues.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권3호
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• pp.172-180
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• 2003

본 연구에서는 자기공명영상(MRI)에서 수소 원자핵의 공명주파수(PRF) 방법을 기반으로 인체 종아리 근육 외부의 열원에 의해 근육 내부로 열원이 전달되는 과정을 비침습적으로 관찰하는 방법을 제시한다. 열전달과정을 온도 변화로 측정하였는데 온도 영상의 안정성 및 보정 실험은 phantom을 이용하였고 온도의 변화는 phantom과 인체 모두에서 측정하였다. Phantom 실험은 agarose gel을 중탕하여 약 50℃까지 가열시킨 후 1시간의 냉각과정 동안 매 3분마다 데이터를 획득하였다. 인체 실험에서는 지원자의 종아리(the calf)에 hot pack을 이용하여 열을 전달하였다. Hot pack을 발열시키기 전에 기준 데이터를 1번 획득하고, 발열시킨 후부터 매 2분마다 30분 동안 데이터를 획득하였다. 획득된 영상 데이터는 위상차 영상으로 재구성된 다음 각 ROI에서의 평균 위상차를 관측하였다. 온도를 34.2∼50.2℃의 범위에서 변화시켰을 때 phantom의 위상차는 온도 변화에 대해 선형적으로 변하였다. 이 범위에서 측정된 온도의 해상도는 0.0457 radian/℃(0.0038 ppm/℃)였다. 인체 실험에서는 각 영상에서 hot pack과 가까운 위치의 평균 위상차가 hot pack과 먼 위치의 평균 위상차보다 작은 값을 나타냈다 이를 통해 같은 영상 단면에서도 열원(heat source)과의 거리에 따라서 온도 변화가 다르게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 본 연구를 통해 PRF방법을 이용하여 MRI에서도 비침습적으로 인체 내부의 열전달과정을 관측하였고 이로서 온열치료 시 MRI가 임상적 이용 가능성이 있음을 확인하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.255-259
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• 2002

To reduce the uncertainty in the calibration of radiation beams, absorbed dose to water for high energy electrons is recommended as the standards and reference absorbed dose by AAPM Report no.51 and IAEA Technical Reports no.398. In these recommendations, water is, defined as the reference medium, however, the water substitute solid phantoms are discouraged. Nevertheless, when accurate chamber positioning in water is not possible, or when no waterproof chamber is available, their use is permitted at beam qualities R$\_$50/ < 4 g/cm$^2$ (E$\_$0/ < 10 MeV). For the electron dosimetry using solid phantom, a depth-scaling factor is used for the conversion of depth in solid phantoms to depth in water, and a fluence-scaling factor is used for the conversion of ionization chamber reading in plastic phantom to reading in water. In this work, the properties, especially depth-scaling factors c$\_$p1/ and fluence-scaling factors h$\_$pl/ of several commercially available water substitute solid phantoms were determined, and the electron dosimetry using these scaling method was evaluated. As a result, it is obviously that dose-distribution in solid phantom can be converted to appropriate dose-distribution in water by means of IAEA depth-scaling.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제22권3호
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• pp.141-149
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• 2018

Purpose: The purpose of this study is to develop a simple method to measure magnetic susceptibility of arbitrarily shaped materials through MR imaging and numerical modeling. Materials and Methods: Our 3D printed phantom consists of a lower compartment filled with a gel (gel part) and an upper compartment for placing a susceptibility object (object part). The $B_0$ maps of the gel with and without the object were reconstructed from phase images obtained in a 3T MRI scanner. Then, their difference was compared with a numerically modeled $B_0$ map based on the geometry of the object, obtained by a separate MRI scan of the object possibly immersed in an MR-visible liquid. The susceptibility of the object was determined by a least-squares fit. Results: A total of 18 solid and liquid samples were tested, with measured susceptibility values in the range of -12.6 to 28.28 ppm. To confirm accuracy of the method, independently obtained reference values were compared with measured susceptibility when possible. The comparison revealed that our method can determine susceptibility within approximately 5%, likely limited by the object shape modeling error. Conclusion: The proposed gel-phantom-based susceptibility measurement may be used to effectively measure magnetic susceptibility of MR-compatible samples with an arbitrary shape, and can enable development of various MR engineering parts as well as test biological tissue specimens.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.525-532
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• 2018

본 연구는 늑골의 사방향 검사 시 환자의 자세 변화가 아닌 X-선관의 수평 축방향 각도 변화를 적용하여 영상화 하였다. 인체 모형 팬텀을 이용하여 일반적인 늑골 사방향의 표준 검사 방법을 적용한 대조 영상과 중심 X-선을 팬텀의 수직 입사 방향으로부터 오른쪽 수평 축 방향으로 $5^{\circ}$ 간격으로 $5^{\circ}$부터 $30^{\circ}$까지 6단계의 입사각도 변화를 적용한 변형 사방향 실험 영상을 획득하였다. 영상의 정량적 비교 평가를 위해 대조영상을 기준으로 실험 영상의 관심 영역 별 SNR과 CNR을 계산하였다. 또한 대조 영상의 좌 우 늑골 비율과 실험 영상의 X-선 입사각도 별 좌 우 늑골 비율을 측정하여 비교하였다. 실험 결과, $25^{\circ}$의 X-선 입사 각도를 적용한 실험 영상이 표준 검사 방법을 적용한 대조 영상과 비교하였을 때 SNR과 CNR, 좌 우 늑골 비율의 측정값에서 가장 근사한 값을 나타내었다. 변형 늑골 사방향 검사는 환자의 검사 자세 유지가 어려울 경우 적용할 수 있는 늑골 사방향 검사 방법으로 유용할 것이라 생각된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제10권1호
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• pp.121-123
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• 1992

판톰 산란 인자($S_{p}$) 측정을 위한 새로운 방법을 소개한다. 측정용 전리함을 가릴 수 있는 블럭을 이용하여 $S_{p}$인자를 구할 수 있음을 이론적으로 증명하였으며, 이의 검증을 위해 $^{60}Co$을 이용하여 실험하였다. 이론값과 실험값과의 차이는 1%를 넘지않았다. 이 새로운 방법을 이용하면 고에너지 광자선측정에서 문제로 대두되고 있는 공기중 측정이 필요 없으며, 작은 블럭 차폐물만을 이용하여 $S_{p}$인자를 구할 수 있음을 확인하였다.

• 핵의학기술
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• 제18권1호
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• pp.127-133
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• 2014

PET/CT에서 환자피폭 문제로 인해 저 선량의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 기존에 사용되던 CT 데이터를 이용한 감쇠보정법인 CTAC와 새롭게 적용된 Q.AC를 환자실험과 팬텀 실험을 통해 저 선량으로 촬영 시 PET 영상에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 실험장비는 GE사의 PET/CT Discovery 710 (GE Healthcare, USA)를 사용하였으며 팬텀실험으로 감쇠보정의 정량적 평가를 위한 NEMA IEC body phantom과 균일성 평가를 위한 Uniform NU2-94 phantom을 사용하였다. 각각의 팬텀 내부에 동위원소 18-F FDG를 70.78 MBq, 22.2 MBq 주입하고 CT조건은 저 선량조건으로 80 kVp, 10 mA로부터 일반선량 조건으로 140 kVp, 120 mA 조건까지 스캔 후 CTAC와 Q.AC 두 감쇠보정법을 적용하여 재구성하였다. PET 영상에서 일반선량 조건을 기준값으로 정하고 horizomtal profile과 vertical profile을 통해 정량평가를 시행하고 기준값과의 상대적 오차를 평가하였다. 또한 환자실험으로 정상체중 환자와 과체중 환자를 구분하여 저 선량과 일반선량으로 비교 촬영한 뒤 CTAC와 Q.AC로 재구성된 PET영상에서 주요장기별 SUV에 대한 상대적 오차와 신호 대 잡음비를 비교분석하였다. 팬텀실험 결과 저선량 조건에서 CTAC와 Q.AC로 각각 재구성한 PET 영상의 profile과 상대적 오차에서 CTAC보다 Q.AC가 기준값과의 오차가 적은 그래프를 얻었다. 환자실험의 경우 일반선량 조건에서는 정상체중 환자와 과체중 환자 모두 감쇠보정법에 따른 상대적 오차값의 변화가 적었으나 저 선량 조건에서는 정상체중 환자보다 과체중 환자에서 감쇠보정법의 변경에 의한 상대적 오차의 감소폭이 커짐으로 기준값과 차이가 감소하였다. 기존의 감쇠보정법인 CTAC는 80 kVp, 10 mA의 저선량 CT를 사용하는데 있어 PET 영상의 선속경화현상이 발생한다. 이로 인해 CTAC를 이용하여 재구성된 PET 데이터는 정량화하는데 문제가 될 수 있음을 확인했다. 반면에 새로운 알고리즘이 적용된 Q.AC는 과체중 환자의 경우 80 kVp, 10 mA 정도까지는 140 kVp, 120 mA 조건으로 촬영하여 재구성한 PET 데이터 결과와 차이가 적음을 확인할 수 있었다. Q.AC를 이용한 경우 기존보다 저 선량의 CT를 이용해 PET의 재구성에 이용할 수 있으므로 환자의 피폭을 줄이는 데 큰 역할을 할 것으로 기대한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.1949-1958
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• 2023

The International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 116 was released to provide a comprehensive dataset of the dose coefficients (DCs) for external exposures produced with the adult reference voxel phantoms of ICRP Publication 110. Although an advanced skeletal dosimetry method for photons and neutrons using fluence-to-dose response functions (DRFs) was introduced in ICRP Publication 116, the ICRP-116 skeletal DCs were calculated by using the simple method conventionally used (i.e., doses to red bone marrow and endosteum approximated by doses to spongiosa and/or medullary cavities). In the present study, the photon and neutron DRFs were used to produce skeletal DCs of the ICRP-110 reference phantoms, which were then compared with the ICRP-116 DCs. For photons, there were significant differences by up to ~2.8 times especially at energies <0.3 MeV. For neutrons, the differences were generally small over the entire energy region (mostly <20%). The general impact of the DRF-based skeletal DCs on the effective dose calculations was negligibly small, supporting the validity of the ICRP-116 effective DCs despite their skeletal DCs derived from the simple method. Meanwhile, we believe that the DRF-based skeletal DCs could be beneficial in better estimates of skeletal doses of individuals for risk assessments.