• 제목/요약/키워드: Variable density phantom

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콘빔형 전산화단층영상에서 HU에 의한 두경부 팬텀 경조직의 밀도 측정 (Measurement of hard tissue density of head phantom based on the HU by using CBCT)

  • 김문선;김재덕;강동완
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제39권3호
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    • pp.115-120
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    • 2009
  • Purpose : The purpose of this study was to determine a conversion coefficient for Hounsfield Units(HU) to material density ($g\;cm^{-3}$) obtained from cone-beam computed tomography ($CBMercuRay^{TM}$) data and to measure the hard tissue density based on the Hounsfield scale on dental head phantom. Materials and Methods : CT Scanner Phantom (AAPM) equipped with CT Number Insert consists of five cylindrical pins of materials with different densities and teflon ring was scanned by using the $CBMercuRay^{TM}$ (Hitachi, Tokyo, Japan) volume scanner. The raw data were converted into DICOM format and the HU of different areas of CT number insert measured by using $CBWorks^{TM}$. Linear regression analysis and Student t-test were performed statistically. Results : There was no significant difference (P > 0.54) between real densities and measured densities. A linear regression was performed using the density, $\rho$($g\;cm^{-3}$), as the dependent variable in terms of the HU (H). The regression equation obtained was $\rho=0.00072H-0.01588$ with an $R^2$ value of 0.9968. Density values based on the Hounsfield scale was $1697.1{\pm}24.9\;HU$ in cortical bone, $526.5{\pm}44.4\;HU$ in trabecular bone, $2639.1{\pm}48.7\;HU$ in enamel, $1246.1{\pm}39.4\;HU$ in dentin of dental head phantom. Conclusion : CBCT provides an effective option for determination of material density expressed as Hounsfield Units.

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Feasibility of Fabricating Variable Density Phantoms Using 3D Printing for Quality Assurance (QA) in Radiotherapy

  • Oh, Se An;Kim, Min Jeong;Kang, Ji Su;Hwang, Hyeon Seok;Kim, Young Jin;Kim, Seong Hoon;Park, Jae Won;Yea, Ji Woon;Kim, Sung Kyu
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제28권3호
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    • pp.106-110
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    • 2017
  • The variable density phantom fabricated with varying the infill values of 3D printer to provide more accurate dose verification of radiation treatments. A total of 20 samples of rectangular shape were fabricated by using the $Finebot^{TM}$ (AnyWorks; Korea) Z420 model ($width{\times}length{\times}height=50mm{\times}50mm{\times}10mm$) varying the infill value from 5% to 100%. The samples were scanned with 1-mm thickness using a Philips Big Bore Brilliance CT Scanner (Philips Medical, Eindhoven, Netherlands). The average Hounsfield Unit (HU) measured by the region of interest (ROI) on the transversal CT images. The average HU and the infill values of the 3D printer measured through the 2D area profile measurement method exhibited a strong linear relationship (adjusted R-square=0.99563) in which the average HU changed from -926.8 to 36.7, while the infill values varied from 5% to 100%. This study showed the feasibility fabricating variable density phantoms using the 3D printer with FDM (Fused Deposition Modeling)-type and PLA (Poly Lactic Acid) materials.

Dosimetric Study Using Patient-Specific Three-Dimensional-Printed Head Phantom with Polymer Gel in Radiation Therapy

  • Choi, Yona;Chun, Kook Jin;Kim, Eun San;Jang, Young Jae;Park, Ji-Ae;Kim, Kum Bae;Kim, Geun Hee;Choi, Sang Hyoun
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제32권4호
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    • pp.99-106
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    • 2021
  • Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.

Cone-beam CT와 multi-detector CT영상에서 측정된 CT number에 대한 비교연구 (Comparison of CT numbers between cone-beam CT and multi-detector CT)

  • 김동수;한원정;김은경
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제40권2호
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    • pp.63-68
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    • 2010
  • Purpose : To compare the CT numbers on 3 cone-beam CT (CBCT) images with those on multi-detector CT (MDCT) image using CT phantom and to develop linear regressive equations using CT numbers to material density for all the CT scanner each. Materials and Methods : Mini CT phantom comprised of five 1 inch thick cylindrical models with 1.125 inches diameter of materials with different densities (polyethylene, polystyrene, plastic water, nylon and acrylic) was used. It was scanned in 3 CBCTs (i-CAT, Alphard VEGA, Implagraphy SC) and 1 MDCT (Somatom Emotion). The images were saved as DICOM format and CT numbers were measured using OnDemand 3D. CT numbers obtained from CBCTs and MDCT images were compared and linear regression analysis was performed for the density, $\rho$ ($g/cm^3$), as the dependent variable in terms of the CT numbers obtained from CBCTs and MDCT images. Results : CT numbers on i-CAT and Implagraphy CBCT images were smaller than those on Somatom Emotion MDCT image (p<0.05). Linear relationship on a range of materials used for this study were $\rho$=0.001H+1.07 with $R^2$ value of 0.999 for Somatom Emotion, $\rho$=0.002H+1.09 with $R^2$ value of 0.991 for Alphard VEGA, $\rho$=0.001H+1.43 with $R^2$ value of 0.980 for i-CAT and $\rho$=0.001H+1.30 with $R^2$ value of 0.975 for Implagraphy. Conclusion: CT numbers on i-CAT and Implagraphy CBCT images were not same as those on Somatom Emotion MDCT image. The linear regressive equations to determine the density from the CT numbers with very high correlation coefficient were obtained on three CBCT and MDCT scan.

Reliability of Skeletal Muscle Area Measurement on CT with Different Parameters: A Phantom Study

  • Dong Wook Kim;Jiyeon Ha;Yousun Ko;Kyung Won Kim;Taeyong Park;Jeongjin Lee;Myung-Won You;Kwon-Ha Yoon;Ji Yong Park;Young Jin Kee;Hong-Kyu Kim
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제22권4호
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    • pp.624-633
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    • 2021
  • Objective: To evaluate the reliability of CT measurements of muscle quantity and quality using variable CT parameters. Materials and Methods: A phantom, simulating the L2-4 vertebral levels, was used for this study. CT images were repeatedly acquired with modulation of tube voltage, tube current, slice thickness, and the image reconstruction algorithm. Reference standard muscle compartments were obtained from the reference maps of the phantom. Cross-sectional area based on the Hounsfield unit (HU) thresholds of muscle and its components, and the mean density of the reference standard muscle compartment, were used to measure the muscle quantity and quality using different CT protocols. Signal-to-noise ratios (SNRs) were calculated in the images acquired with different settings. Results: The skeletal muscle area (threshold, -29 to 150 HU) was constant, regardless of the protocol, occupying at least 91.7% of the reference standard muscle compartment. Conversely, normal attenuation muscle area (30-150 HU) was not constant in the different protocols, varying between 59.7% and 81.7% of the reference standard muscle compartment. The mean density was lower than the target density stated by the manufacturer (45 HU) in all cases (range, 39.0-44.9 HU). The SNR decreased with low tube voltage, low tube current, and in sections with thin slices, whereas it increased when the iterative reconstruction algorithm was used. Conclusion: Measurement of muscle quantity using HU threshold was reliable, regardless of the CT protocol used. Conversely, the measurement of muscle quality using the mean density and narrow HU thresholds were inconsistent and inaccurate across different CT protocols. Therefore, further studies are warranted in future to determine the optimal CT protocols for reliable measurements of muscle quality.

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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DXA측정기 종류에 따른 요추부와 대퇴경부 골밀도 값의 측정오차 비교 (Comparison Measurement Error of T-score Between Lumbar and Femoral Neck According to Kind of DXA)

  • 한범희;정홍량;임청환;이혜남;정천수;이상호
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제10권3호
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    • pp.250-257
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    • 2010
  • 본 연구는 골밀도측정기 Norland와 Osteocore, Lunar 세 기종을 이용하여 각각 100명씩 총 300명을 대상으로 신체특징 중 연령, 신장, 체중으로 구분하여 측정오차를 비교분석하였으며, 요추부와 대퇴경부를 각각 정상(T-score$\geqq$-1.0), 골감소증(-1.0>T-score>-2.5), 골다공증(T-score>-2.5)으로 분류하여 각각의 그룹에서 측정오차를 비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 연령과 신장에서 Norland측정기가 측정오차의 변화가 가장 적었으며, 체중에서는 Lunar측정기가 측정오차의 변화가 가장 적은 것으로 나타났다. 또한, 요추부를 기준으로 골밀도 측정오차를 비교한 결과 Lunar, Norland, Osteocore 세 기종 모두 골감소증에서 측정오차의 변화가 가장 적은 것으로 나타났고, 대퇴경부를 기준으로 골밀도 측정오차를 비교한 결과 Lunar, Norland, Osteocore 세 기종 모두 골다공증에서 측정 오차의 변화가 가장 적은 것으로 나타났다. 각 변수에 있어서 기종 마다 측정오차가 다르게 나타났으며, 이를 해결하기 위해서는 표준화된 공통 Phantom을 사용하여 각 회사의 측정치를 환산 비교하고, 소프트웨어의 교체에 따른 상호보정이 필요할 것으로 사료된다.

유방 초음파 검사에서 석회화 유발 환경에 따른 반짝 허상과 팸텀을 활용한 영상 변화에 관한 연구 (A Study on the Image Change Using Twinkle Artifact Images and Phantom according to Calcification-Inducing Environment in Breast Ultrasonography)

  • 전철민
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제17권5호
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    • pp.751-759
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    • 2023
  • 유방 초음파 검사는 지방형 유방에서 영상화가 어렵고 미세 석회화를 찾는 데 어려움이 있지만, 미세 석회화의 발견은 유방암 선별 검사에 매우 중요하다. 초음파의 컬러 도플러 허상 중 반짝 허상은 영상에서 주로 결석이나 석회화 같은 강한 반사체에 발생되며 이를 이용한 평가 방법이 임상적으로 사용 중이다. 본 연구는 유방 석회화 중 가장 많이 차지하는 인산칼슘을 이용한 유방 모의 팬텀을 제작하여 초음파 장비의 컬러 도플러 설정 변수인 펄스 반복 주파수, 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값에 대해 실험을 진행했고 이를 통해 유방 초음파 검사에서 반짝 허상의 대조도를 개선하는 조건과 임상에서 이를 최대한 활용하기 위한 방안을 연구하고자 하였다. 그 결과 펄스 반복 주파수가 3.6 kHz ~ 7.2 kHz 범위에서 반짝 허상이 발생하며 10.5 kHz 이상에서는 발생하지 않았다. 앙상블의 경우 낮은 조건에서는 모든 크기의 석회화에 반짝 허상이 발생하였고 임계값 설정에서는 80에서 100 조건에서만 반짝 허상이 조금 증가했으며 1 mm 크기의 석회화에서는 발생하지 않았다. 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도 설정은 반짝 허상이 발생하긴 했으나 조건별로 증가하지는 않아 설정 변수에 큰 의미가 없었으며 반짝 허상에 가장 큰 영향을 미친 것은 펄스 반복 주파수, 앙상블, 임계값으로 나타났다. 본 연구는 검사자가 컬러 도플러 설정을 조절하여 반짝 허상을 효과적으로 증가시키는 최적의 조건을 선택하는 데 도움이 될 것으로 사료된다.

전자선 치료 시 Bolus를 적용한 경우 표면선량의 Treatment Planning System(TPS) 계산 값과 실제 측정값의 비교 (Comparison of Treatment Planning System(TPS) and actual Measurement on the surface under the electron beam therapy with bolus)

  • 김병수;박주영;박병석;송용민;박병수;송기원
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.163-170
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    • 2014
  • 목 적 : 표재성 종양 치료를 위하여 선택한 전자선은 bolus와 동시에 사용할 경우 표면선량에 급격한 변화를 보이게 되며 이는 치료결과의 중요한 변수로 작용할 수 있다. 이에 본 논문에서는 전자선 치료에서 bolus가 적용될 경우 표면선량을 좌우할 수 있는 4 가지 변수에 따른 치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)의 표면선량 계산 값과 실제 측정값을 비교 분석하였다. 대상 및 방법 : 치료계획시스템(Pinnacle 9.2, philips, USA)과 실제 측정값을 비교하기 위하여 실제 치료 시 주로 발생되는 4가지 변수(A: bolus 두께 - 3, 5, 10 mm, B: 조사야 크기 - $6{\time}6$, $10{\time}10$, $15{\time}15cm2$, C: 에너지 - 6, 9, 12 MeV, D: 겐트리 각도 - 0, $15^{\circ}$)를 설정하였다. 16 cm 두께의 solid water phantom을 이용하여 bolus(Action Products, USA) 없이 전산화단층촬영(lightspeed ultra 16, General Electric, USA)을 시행하였고 치료 계획은 TPS 상에서 각각 3, 5, 10 mm bolus를 생성하여 A, B, C, D를 조합한 총 54개의 beam으로 계획하였다. 이때 SSD 100 cm, 300 MU를 조사하였고 TPS와 실제 측정값을 비교 분석하기 위해 EBT3 film(International Specialty Products, NJ, USA)을 이용해 iso-center에 위치시켜 2회 반복 측정하였다. 측정된 film은 디지털 평판 스캐너(Expression 10000XL, EPSON, USA)와 선량 농도 분석시스템(Complete Version 6.1, RIT, USA)을 사용하여 각각의 평균값과 표준편차 값으로 분석하였다. 결 과 : bolus 두께에 따른 값은 3, 5, 10 mm에서 실제 측정된 값이 TPS의 계산 값보다 각각 101.41%, 99.58%, 101.28%, 표준편차는 각각 0.0219, 0.0115, 0.0190 으로 나타났다. 조사야 크기에 따른 실제 측정값은 $6{\time}6$, $10{\time}10$, $15{\time}15cm2$ 각각 계산 값에 비해 99.63%, 101.40%, 101.24%, 표준편차는 0.0138, 0.0176, 0.0220 으로 나타났다. 에너지에 따른 값은 상대적으로 6, 9, 12 MeV 각각 99.72%, 100.60%, 101.96%, 표준편차는 0.0200, 0.0160, 0.0164로 나타났다. 빔 각도에 따른 실제 측정값은 계산된 값에 비하여 0, $15^{\circ}$에서 각각 100.45%, 101.07%, 표준편차는 0.0199, 0.0190 으로써 $15^{\circ}$에서 $0^{\circ}$보다 0.62% 높게 측정되었다. 결 론 : 본 논문에서 사용한 변수에 따른 계산 값과 측정값을 분석한 결과 5 mm bolus, $6{\time}6cm2$ 조사야, 저 에너지 전자선, $0^{\circ}$ 겐트리 각도에서 TPS로 계산한 값이 측정값에 더 가까웠지만 다른 변수를 적용한 비교에서도 최대 2% 오차범위 내에 포함되는 결과를 보였다. 전자선과 bolus를 동시에 사용하는 경우 본 논문에서 선택된 변수의 범위를 벗어난다면 각각의 변수에 따라 실제 측정값이 TPS와 달라질 수 있기 때문에 정확한 표면선량에 대한 QA를 반드시 실시해야 한다.