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Inception V3를 이용한 흉부촬영 X선 영상의 폐렴 진단 분류 (Diagnostic Classification of Chest X-ray Pneumonia using Inception V3 Modeling)

  • 김지율;예수영
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권6호
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    • pp.773-780
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    • 2020
  • 4차 산업의 발전으로 의학·보건·바이오 등 여러 과학기술 분야에서는 질병을 예방하고 질병에 대한 피해를 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있으며, 최근에는 ICT 기술의 발전과 더불어 인공지능 기술이 급부상하고 그 효용성이 입증되면서 영상의학 검사의 영상 분석에 인공지능 기술이 도입되어 연구되고 있다. 본 논문에서는 흉부 X선 영상을 이용하여 폐렴의 분류와 검출에 대한 딥러닝 모델을 직접 적용해보고 실제로 Inception 계열의 딥러닝 모델이 폐렴 검출에 있어 유용한 모델인지 평가하고자 한다. 실험재료는 캐글(Kaggle)에서 무료로 제공 및 공유하는 흉부 X선 영상 데이터 세트를 사용하였으며 전체 3,470개의 흉부 X선 영상 데이터 중 학습 데이터 세트 1,870개, 검증 데이터 세트 1,100개, 테스트 데이터 세트 500개로 분류하였다. 실험결과 Inception V3 딥러닝 모델의 Metric 평가에 대한 결과값은 정확도는 94.80%, 정밀도는 97.24%, 재현율은 94.00%, F1 스코어는 95.59의 결과값을 나타내었다. 그리고 흉부 X선 영상의 페렴 검출 및 분류에 대하여 Inception V3 딥러닝 모델링에 대한 최종 에포크의 정확도는 학습 모델링의 경우 94.91%, 검증 모델링은 89.68%의 정확도를 나타내었다. 손실함수 값의 평가는 학습 모델링은 1.127%, 검증 모델링은 4.603%의 손실함수 값을 나타내었다. 이러한 결과로 Inception V3 딥러닝 모델은 흉부영상 데이터의 특징 추출 및 분류에 있어 매우 우수한 딥러닝 모델이며 학습상태 또한 매우 우수하다고 평가하였다. 테스트 모델링에 대한 매트릭스 정확도 평가 결과 정상 흉부 X선 영상 데이터의 경우 96%, 폐렴 흉부 X선 영상데이터의 경우 97%의 정확도가 입증되었다. Inception 계열의 딥러닝 모델의 경우 흉부 질환의 분류에 있어 유용한 딥러닝 모델이 될 것이라고 판단되며 인력의 보조적인 역할 또한 수행할 수 있을 것이라고 기대되어 부족한 의료인력 문제에도 해결점이 될 것이라고 사료된다. 향후 딥러닝을 이용한 폐렴의 진단에 대한 유사 연구 시 본 연구는 유사 연구의 기초자료로 제시될 것이라고 기대된다.

다발성 외상 환자에서 발생되는 급성 호흡 곤란 증후군의 예측 인자로서 혈청 페리틴의 의의 (Significance of Serum Ferritin in Multiple Trauma Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome)

  • 지예섭;김낙희;정호근;하동엽;정기훈
    • Journal of Trauma and Injury
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    • 제20권2호
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    • pp.57-64
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    • 2007
  • Purpose: Clinically, acute respiratory distress syndrome (ARDS) occurs within 72 hours after acute exposure of risk factors. Because of its high fatality rate once ARDS progresses, early detection and management are essential to reduce the mortality rate. Accordingly, studies on early changes of ARDS were started, and serum ferritin, as well the as injury severity score (ISS), which has been addressed in previous studies, thought to be an early predictive indicator for ARDSMethods: From March 2003 to March 2005, we investigated 50 trauma patients who were admitted to the intensive care unit in Dongguk University Medical Center, Gyeongju. The patients were characterized according to age, sex, ISS, onset of ARDS, time onset of ARDS, serum ferritin level (posttraumatic $1^{st}\;&\;2^{nd}$ day), amount of transfused blood, and death. Abdominal computed topography was performed as an early diagnostic tool to evaluate the onset of ARDS according to its diagnostic criteria. The serum ferritin was measured by using a $VIDAS^{(R)}$ Ferritin (bioMeriux, Marcy-1' Etoile, France) kit with an enzyme-linked fluorescent assay method. For statistical analysis, Windows SPSS 13.0 and MedCalc were used to confirm the probability of obtaining a predictive measure from the receiver operating characteristics (ROC) curve. Results: The ISS varied from 14 to 66 (mean: 33.8) whereas the onset of ARDS could be predicted with the score above 30 (sensitivity: 90.0%, specificity: 60.0%, p<0.05). On the posttraumatic $1^{st}$ day, the serum ferritin levels were measured to be from 31 mg/dL to 1,200 mg/dL (mean: 456 mg/dL), and the onset of ARDS could be predicted when the value was over 340 mg/dL (sensitivity: 80.0%, specificity: 65.0%, p<0.05). On the posttraumatic $2^{nd}$ day, the serum ferritin levels were measured to be from 73 mg/dL to 1,200 mg/dL (mean: 404 mg/dL), and the onset of ARDS could be predicted when the value was over 627 mg/dL (sensitivity: 60.0%, specificity: 92.5%, p<0.05). The serum ferritin levels and the ISS were significantly higher on the posttraumatic $1^{st}$ and $2^{nd}$ day in the ARDS group, suggesting that they are suitable indices predicting the onset of ARDS, however relationship between the serum ferritin levels and the ISS was not statistically significant. Conclusion: In this study, we discovered increasing serum ferritin levels in multiple- trauma patients on the posttraumatic $1^{st}$ & $2^{nd}$ day and concluded that both the serum ferritin level and the ISS were good predictors of ARDS. Although they do not show statistically significant relationship to each other, they can be used as independent predictive measures for ARDS. Since ARDS causes high mortality, further studies, including the types of surgery and the methods of anesthesia on a large number of patients are essential to predict the chance of ARDS earlier and to reduce the incidence of death.

Nano-Selenium Microcapsule의 항산화에 관한 연구 (Study on the Antioxidant Effects of Nano-Selenium Microcapsule)

  • 정훈;유일수;김경선;이순영;문연자;전병국;류문희;최경순
    • 한국식품영양학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.564-569
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    • 2012
  • 항산화 기능이 있는 것으로 알려진 셀레늄의 약물전달 효율을 높이기 위하여 마이크로 캡슐 피막제로 키토산(0.1~0.9%)을 사용하여 chitosan nano-selenium을 제조하여 chitosan nan-oselenium의 모양과 형태는 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰하였고, 입자의 크기는 ELS-8000으로 측정하였으며, chitosan nano-selenium의 항산화 효능과 세포독성을 조사하였다. Chitosan nano-selenium의 모양과 형태를 SEM(JSM-5400, Japan)으로 관찰한 결과 구형을 이루고 있어 마이크로 캡슐을 형성한 것을 알 수가 있었고, chitosan nano-selenium의 입자의 크기를 ELS-8000으로 측정한 결과, 입자 크기는 대략 50~500 nm로 분포되었으며, chitosan nano-selenium은 chitosan 농도가 높을수록 입자의 크기도 커지는 것을 알 수가 있었다. 입자 크기는 0.1% chitosan nano-selenium은 $55{\pm}5$ nm가 많이 분포가 되어 있고, 0.3%는 $60{\pm}5$ nm가 많이 분포되어 있고, 0.5%는 $70{\pm}5$ nm, 0.7%는 $100{\pm}5$ nm, 0.9%는 $450{\pm}5$ nm가 많이 분포되어 있는 것을 확인하였다. 0.1% chitosan nano selenium 전자공여능은 50 ${\mu}g/m{\ell}$ 농도에서 0.1%, 0.3%, 0.5%, 0.7% 및 0.9% chitosan nano selenium은 90.28.0%, 90.36%, 89.34%, 89.33% 및 89.49%로 나타나 항산화효능의 높은 값을 보였으나, chitosan 함량에 따른 항산화 효능의 차이는 볼 수 없었다. Chitosan nano-elenium은 0.1%, 0.3%, 0.9% chitosan nano-selenium에서의 독성이 강하게 나타나지 않았으며, 0.7% chitosan nano-selenium에서는 50 ${\mu}g/m{\ell}$ 농도에서 61.60% 생존율을 보여 약간의 독성이 있었지만 200 ${\mu}g/m{\ell}$에서 85.44%로 생존율이 증가하였고, 0.9% chitosan nano-selenium에서 생존율이 90.08~98.71%로 가장 높은 값을 보였다.

보건소 재기 암환자 관리사업에 대한 환자의 요구도 및 제공정도 (A Study on Demand and the Supply for Home-based Cancer Patient Management Projects of Public Health Centers)

  • 조현;손주영;허점도;진은희
    • Journal of Hospice and Palliative Care
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    • 제10권4호
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    • pp.195-201
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    • 2007
  • 목적: 본 연구에서는 전국의 시 군 구 보건소 재가 암환자 관리사업의 객관적 실태분석의 일환으로 재가 암환자 관리 사업의 주 대상자인 재가 암환자를 대상으로 개발된 조사도구를 이용하여 그들의 재가 암환자 관리 요구도와 제공정도를 파악하는데 목적이 있다. 방법: 재가암환자 관리사업의 요구도 및 제공정도로 구성된 설문지를 개발 조사하고 수집된 자료는 SPSS WIN 12.0을 이용하여 빈도와 백분율을 중심으로 분석하였다. 결과: 현재 재가 암환자 관리사업을 통해 제공되고 있는 서비스를 신체적, 정서적, 영적, 교육정보적 서비스로 나누어 재가 암환자들을 대상으로 조사한 결과 요구도와 제공정도는 정서적 서비스에서 가장 높고 다음으로 교육 정보적 서비스, 영적 서비스, 신체적 서비스 순으로 조사되었다. 각 서비스별 주요 항목을 살펴보면 신체적 서비스의 경우 통증조절은 요구도에 비해 그 제공정도가 낮았고 반면 배설장애조절과 개인위생은 요구도에 비해 그 제공정도가 높은 것으로 나타났다. 또한 정서적 서비스의 경우 전반적으로 요구도와 제공정도가 높았고 영적 서비스의 경우 요구도에 알맞게 서비스가 제공되고 있는 것으로 나타났다. 결론: 본 연구는 보건소 재가암환자 관리사업에 대한 환자의 서비스 요구도와 실제 제공받은 서비스 정도를 분석한 연구로서 향후 재가 암환자의 요구도에 근거한 효율적 프로그램 개발의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

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두경부암 림프절 전이 평가에서 PET-MRI의 임상적 유용성 (Clinical Usefulness of PET-MRI in Lymph Node Metastasis Evaluation of Head and Neck Cancer)

  • 김정수;이홍재;김진의
    • 핵의학기술
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    • 제18권1호
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    • pp.26-32
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    • 2014
  • 수술 전 림프절 전이 여부를 진단하고 병리학적 소견 및 원발 주위조직 전이 평가법을 이용하여 두경부암 PET-MRI 검사의 임상적 유용성을 평가하였다. 두경부암 환자 100명을 대상으로 $^{18}F-FDG$ (5.18 MBq/kg)를 정맥주사하고 60분 안정을 취한 후, BiographTM mMR 3T를 사용하여 torso(body tim coil, Vibe-Dixon)와 dedication (head/neck tim coil, UTE, Dotarem injection) 검사를 시행하였다. 반복계산법을 적용하여 데이터를 재구성한 후 workstation으로 림프절 전이 여부를 판독하고, 본원 종합의료정보시스템으로 수술 전/후 병리학적 검사 소견을 조사하였다. 환자의 진단 정보를 $2{\times}2$ 판정행렬의 각 항목에 기입하여 진양성, 진음성, 위양성, 위음성으로 구분하고 이렇게 구분된 검사결과를 토대로 예민도, 특이도, 정확도, 위음성률, 위양성률을 산출하였다. 두경부암 환자의 PET-MRI 검사 결과에서 림프절 전이 양성 및 음성 판정을 받은 경우는 각 49건, 51건이었으며 수술 전-후 병리학적 결과를 통해 림프절 전이 양성 및 음성 판정을 받은 경우는 각 46건, 54건으로 나타났다. 이 중 두 검사 모두 림프절 전이 양성 판정을 받은 진양성은 45건, PET-MRI 검사에서는 림프절 전이 양성이지만 병리학적 검사에서 림프절 전이 음성 판정을 받은 위양성은 4건, PET-MRI 검사에서 림프절 전이 음성이지만 병리학적 검사에서 양성 판정을 받은 위음성은 1건, 두 검사 모두 림프절 전이 음성 판정을 받은 진음성은 50건으로 분석되었다. 따라서 두경부암 환자의 PET-MRI 검사의 예민도는 97.8%, 특이도는 92.5%, 정확도는 95%, 위음성률은 2.1%, 위양성률은 7.0%로 나타났다. 따라서 PET-MRI는 두경부암의 진단에 있어 수술 전 병기 결정이나 치료 후 재발 및 원격전이의 발견, 불분명한 원발 경부 림프절 전이 등의 평가에 유용할 것으로 판단된다.

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훈증소독제, Fumagari OPP®의 Staphylococcus aureus에 대한 살균효과 (Bactericidal Efficacy of Fumagari OPP®, Fumigant Against Staphylococcus aureus)

  • 차춘남;박은기;최현주;김용팔;유창열;김석;이후장
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.349-353
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    • 2013
  • 본 연구는 20% ortho-phenylphenol을 함유한 훈증소독제, Fumagari OPP$^{(R)}$의 Staphylococcus aureus (S. aureus)에 대한 살균효과를 평가하기 위해, French standard NF T 72-281에 따라 수행하였다. 배양 현탁액 중 S. aureus의 균수 (N 값), 훈증소독제에 노출된 각 담체의 균수 (n1, n2, n3), 평판배지법에 의한 시험균주 현탁액 중 균수 (N1), 여과법에 의한 시험균주 현탁액 중 균수 (N2), 그리고 대조담체의 회복 균수의 평균값 (T 값)을 예비실험을 통해 구하였다. 또한, 훈증소독제에 노출된 S. aureus의 감소 균수 (d 값)는, T 값, 회복액 중 균수의 평균값 (n'1) 그리고 배지의 담체에서 증식한 균수의 평균값 (n'2) 등을 이용하여 산출하였다. N 값은 $4.0{\times}10^8$ CFU/mL이었으며, n1, n2, n3은 각각 0.5N1, 0.5N2, 0.5N1 보다 높게 나타났다. 그리고 T값은 $3.4{\times}10^6$ CFU/mL이었다. 훈증소독제의 살균효과에 있어서, d 값은 6.43 logCFU/mL이었다. 훈증소독제에 대한 프랑스 기준에 따르면, 효과적인 살균력을 갖는 훈증소독제의 d 값이 5 logCFU/mL 이상이어야 하는 것으로 규정하고 있다. 본 연구의 결과로부터, Fumagari OPP$^{(R)}$는 S. aureus에 대해 높은 살균효과를 갖는 것으로 나타나, 병원성 세균으로 오염된 식품재료와 주방기기의 소독에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

활성탄을 이용한 불순물제거에 의한 효과적인 인삼 조직 단백질체 분석 방법 개선 연구 (Development of a Simple and Reproducible Method for Removal of Contaminants from Ginseng Protein Samples Prior to Proteomics Analysis)

  • 굽타 라비;김소운;민철우;성기호;아그라왈 가네시 쿠마르;락왈 랜딥;조익현;방경환;김영창;김기홍;김선태
    • 생명과학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.826-832
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    • 2015
  • 본 연구는 인삼의 잎과 뿌리 단백질 추출물에서 활성탄을 이용하여 염, 계면활성제, 색소를 제거하여 단백질체 분석 연구에 미치는 잠재적인 효과에 대한 평가를 기술하고 있다. 5%(w/v) 활성탄(100-400 mesh)과 함께 단백질 추출물을 30분간 4℃에서 반응시켜 염과 계면활성제를 제거한 후 SDS-PAGE를 분석하여 단백질의 양상을 관찰하였다. 엽록소 함량의 분석은 활성탄 처리 후 엽록소의 상당한 양(~33%)이 제거되는 것을 보여주었고, 이 분석은염, 계면활성제 제거만이 아닌 색소의 제거에서도 활성탄의 잠재적 효과가 있음을 보여 주고 있다. 활성탄을 처리한 단백질 시료를 이용하여 이차원 전기영동과 PCA 통계분석을 시행한 결과 단백질은 gel에서 더 나은 해상도를 보여주었으며 단백질 시료의 정제에서도 활성탄의 효과가 있음을 확인하였다. 종합적으로, 이 결과들은 활성탄을 이용한 간단한 방법으로 다양한 식물 조직의 단백질 추출물에서 염, 계면활성제, 색소를 제거함으로써 고해상도의 단백질체 분석에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

Rubus crataegifolius Bge. 열매 추출물의 항산화 활성 (Antioxidant Activity of Rubus crataegifolius Bge. Fruit Extracts)

  • 문경미;김지은;김해영;이재설;손기애;남수완;김병우;이종환
    • 생명과학회지
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    • 제21권9호
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    • pp.1214-1218
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    • 2011
  • 식물자원으로부터 항산화 물질을 확보 하기위해 한국 등에서 전통적으로 phytotherapy로 이용되어 온 Rubus crataegifolius Bge. 열매를 조사하였다. R. crataegifolius의 열매를 메탄올로 추출하였고 순차적으로 n-hexane, diethyl ether, and ethyl acetate로 분획화하였다. 각 분획물의 항산화 활성은 DPPH와 $H_2O_2$에 대항 인간 primary 세포인 keratinocyte (HK)를 이용하여 세포 독성 및 효능을 검증하였다. R. crataegifolius 열매 추출물은 비타민 C와 비슷한 강력한 DPPH (75.04%, 50%)와 $H_2O_2$ (79.9%, 54.1%) 소거능을 보였다. 분획물의 DPPP에 대한 소거능을 측정하였는데 n-hexane fraction (HF)은 20.3%, diethyl ether fraction (DF)은 68.8%, ethyl acetate fraction (EF)는 67.1% 그리고 residue fraction (RE)은 67.1%의 소거능을 보였으며 $H_2O_2$에 대해서는 2.2%, 1.6%, 10%, 그리고 50%로 각각 나타내었다. H2O2에 대한 HK의 세포 보호능을 확인하기 위해 산화적 스트레스 모델을 확립하였고(1 mM) 0.005-0.02%의 RE 분획물에서 $H_2O_2$에 대한 보호능을 발휘하였다. 따라서, R. crataegifolius의 열매 추출물은 $H_2O_2$유발 상처에 대하여 HK세포의 보호능을 가지며 강력한 항산화 활성을 가지고 있다.

Piranha 657의 Internal Detector를 이용한 저에너지에서 유리선량계의 선량 특성에 관한 연구 (Experimental Study with Respect to Dose Characteristic of Glass Dosimeter for Low-Energy by Using Internal Detector of Piranha 657)

  • 손진현;민정환;김현수;유광열;임현수;김정민;정회원
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제35권2호
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    • pp.119-124
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    • 2012
  • 최근 유리선량계는 Thermoluminescent Dosimeter (TLD)와 더불어 진단영역부터 치료영역에까지 즉, 저에너지영역에서부터 고에너지 영역에 걸쳐 광범위하게 흡수선량 측정에 이용되고 있다. 그러나, 유리선량계의 재현성과 에너지 의존성 등 선량특성에 관한 연구 보고는 주로 고에너지 영역에서 이루어진 결과 값들이다. 이는 방사선 선량 측정소자나 측정기들의 특성연구를 137Cs 이나 60Co를 이용하기 때문으로 사료되며 이들은 모두 치료영역에서 사용되는 고에너지 방출 방사선 선원들이다. 따라서, 본 연구에서는 Glass Dosimeter (GD)를 이용하여 진단 영역의 저에너지 방사선 특성을 50kV, 80kV, 100kV 관전압 변화를 주어 측정한 Piranha 선량에 대한 유리선량계의 선형성, 재현성, 시간에 따른 재현성을 실험 평가하였다. 실험 기기 및 방법으로는 진단용 발생장치에서 발생되는 방사선선량 측정은 다기능 QA 측정기(RTI Electronic, Sweden)인 Piranha 657의 internal detector로 측정 하였으며 측정조건은 25mA, 0.02sec, 2.5mAs 그리고 SSD가 100cm일 때 조사면 $10{\times}10cm^2$로 하였다. 유리선량계 총 60개를 50kV, 80kV, 100kV 세 그룹으로 나누고 동일한 조건으로 유리선량계에 조사하였다. 본 실험결과에서 유리선량계의 선형성은 기존 보고된 고에너지 고선량 영역과 같이 저에너지, 저선량에서도 선량에 따른 선형성을 나타냈다. 재현성과 시간에 따른 재현성도 양호하였다. 본 실험결과와 같이 유리선량계는 고에너지영역에서의 선량측정 뿐만 아니라 저에너지의 선량측정도 가능한 선량계임을 알 수 있었다.

방사선치료시 전자포털영상장치를 이용한 잡음전력스펙트럼 방법론 측정비교 (Comparison of Noise Power Spectrum Methodologies in Measurements by Using Various Electronic Portal Imaging Devices in Radiation Therapy)

  • 손순룡;최관우;정회원;권경태;김기원;이영아;손진현;민정환
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제39권1호
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    • pp.99-105
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    • 2016
  • 잡음전력스펙트럼 (noise power spectrum, NPS)는 noise 진폭의 측정과 균일한 방사선 영역으로부터 획득된 영상의 품질에 가장 일반적인 방법 중 하나이다. 이 연구의 목적은 megavoltage X-ray 에너지를 사용하여 다른 잡음 전력스펙트럼 방법론들을 비교하는 것이다. 진단 영역에서의 잡음전력스펙트럼 평가 방법들은 국제 전기 규격 international electro-technical commission(IEC 62220-1) 기준을 사용하여 치료 영역에 적용되었다. 우리가 사용한 전자포털영상장치(electronic portal imaging device, EPID)는 Varian TrueBeam$^{TM}$, Siemens BEAMVIEW$^{PLUS}$, Elekta iViewGT 그리고 Varian Clinac$^R$ iX aS1000이었다. 잡음전력스펙트럼의 관심영역을 측정하기 위해, 우리는 겹침 (overlapping), 비겹침 (non-overlapping), 평탄도 (flatness), 반음영 (penumbra) 4가지 인자를 사용하였다. 결과적으로는 Siemens BEAMVIEW$^{PLUS}$, Varian TrueBeam$^{TM}$ flattening filter, Varian Clinac$^R$ iX aS1000, Varian TrueBeam$^{TM}$ flattening filter free에서의 잡음 (noise) 분포는 기존의 첫번째, 두번째, 세번째 실험방법보다는 Elekta iViewGT보다 현격하게 높은 noise 분포가 나타남을 알 수 있다. 이번 연구는 다양한 인자들이 잡음전력스펙트럼의 megavoltage imaging (MVI)영상에서 MVI영역에서 잡음전력 스펙트럼의 기준의 방법론으로 사용되어질 수 있다는 것을 보여주었다.