IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제3권1호
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pp.28-34
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2014
Recently, ultrasound therapy has become a new and effective treatment for many brain diseases. Therefore, skull-mimicking phantoms have been developed to simulate the skull and brain tissue of a human and allow further research into ultrasound therapy. In this study, the suitability of various skull-mimicking materials(HDPE, POM C, Acrylic) for studies of brain-tumor treatments was evaluated using focused ultrasound. The acoustic properties of three synthetic resins were measured. The skull-mimicking materials were then combined with an egg white phantom to observe the differences in the ultrasound beam distortion according to the type of material. High-intensity polyethylene was found to be suitable as a skull-mimicking phantom because it had acoustic properties and a denatured-area shape that was close to those of the skull,. In this study, a skull-mimicking phantom with a multi-layer structure was produced after evaluating several skull-mimicking materials. This made it possible to predict the denaturation in a skull in relation to focused ultrasound. The development of a therapeutic protocol for a range of brain diseases will be useful in the future.
머리부 전후방향촬영은 종래의 증감지-필름 방사선촬영보다 디지털방사선촬영 시 입사표면선량(ESD)이 훨씬 높다. 따라서 본 연구의 목적은 부가필터를 사용하여 환자의 피폭선량을 줄이기 위한 것이다. 본 연구에서는 머리부 팬톰을 이용하여 머리부 전후방향촬영 시 부가여과판의 두께에 따른 선량 감소효과를 알아보았고, 동시에 부가여과판 사용에 따른 영상의 질적 저하의 평가를 위한 실험을 진행하였다. 선량측정은 머리부 팬톰을 머리부 전후방향촬영자 세로 위치시켜 입사표면선량과 투과선량을 0.1 mmAl으로부터 0.5 mmCu+2.0 mmAl까지 16종류의 부가여과판을 바꾸어 가며 측정하였다. 영상의 화질 평가를 위해서 총 17매의 영상을 촬영하였고 촬영된 영상은 영상의학과 전문의에게 평가를 의뢰하였다. 그 결과 부가여과판 중 0.2 mmCu+1.0 mmAl의 복합여과판을 사용한 부가여과판까지 진단적 가치가 있는 영상을 얻었고, 이 때 머리부 팬톰에 입사표면선량은 약 0.6 mGy이었다. 이 값은 국제원자력기구(IAEA)에서 권고하고 있는 머리부 후전방향촬영 시 입사표면선량 5 mGy의 12%에 불과하였다. 따라서 검사부위에 따라 적정한 부가여과판의 사용으로 환자의 피폭선량을 상당히 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
Purpose: This study was performed to suggest reference line-pair values of panoramic images with clinically desirable qualities using an arch-form phantom stand. Materials and Methods: The line-pair test phantom was chosen. A real skull model was selected for setting the arch-form model of the phantom stand. The phantom stand had slits in four regions (incisor, premolar, molar, TMJ). Four raw images of the test phantom in each region and one raw image of the real skull were converted into 50 test phantom images and 50 skull phantom images with various line-pair values. 50 post-processed real skull phantom images were divided into 4 groups and were randomly submitted to 14 evaluators. Image quality was graded on a 4 point scale (1. good, 2. normal, 3. poor but interpretable, and 4. not interpretable). The reference line pair was determined as the first line-pair value scored less than 2 points. Result: The mean scores tended to decrease as the line-pair values increased. The reference line-pair values were 3.19 LP/mm in the incisor, 2.32 LP/mm in the premolar and TMJ, and 1.88 LP/mm in the molar region. Conclusion: Image quality evaluation methods and criteria should be able to assess various regions considering the characteristics of panoramic systems. This study suggested overall and regional reference line-pair values and established a set of standard values for them.
Skull X-ray 영상에서 노이즈의 발생은 불가피하며, 이는 영상 화질과 진단 정확도를 저하시키고 디지털 영상 장치의 특성상 오류를 증가시킨다. 이러한 노이즈는 선량을 증가시키면 쉽게 감쇠되긴 하지만 환자가 받는 피폭선량이 더 큰 문제를 야기할 수 있다. 그래서 선량문제를 해결하고 동시에 노이즈를 줄이기 위해저 선량에서 노이즈 감소 알고리즘이 활발히 연구되고 있는데, 초기에 개발되고 널리 사용되어진 median filter와 Wiener filter는 노이즈 감소 효율이 떨어지고 영상경계에 대한 정보가 많이 손실된다는 단점이 있다. 본 연구의 목적은 이전 노이즈 감소효율의 문제점을 보완할 수 있는 total variation (TV) 알고리즘을 skull X-ray 영상에 적용하여 정량적으로 평가하고 비교를 하는 것이다. 이를 위해 Siemens사의 X-ray 장치를 사용하여 성인 skull을 모사할 수 있는 팬텀을 통해 다양한 관전압과 관전류량을 사용하여 실제 skull X-ray 팬텀 영상을 획득하였다. 또한, 각각의 팬텀 영상에 noisy image, median filter, Wiener filter, TV 알고리즘을 적용하였을 때의 대조도 대 잡음비 (CNR)와 변동계수 (COV)를 비교 측정했다. 실험 결과 TV 알고리즘을 적용하였을 때, 모든 조건에서 CNR와 COV 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이번 연구를 통해 TV 알고리즘을 사용하여 영상의 질을 높일 수 있는지에 대해 확인해 보았고, 이론적으로 CNR 값은 관전류량이 증가할수록 노이즈가 감소함으로 인해 증가하는 것을 알아볼 수 있었다. 반면에, COV는 관전류량이 증가할수록 감소하였으며 관전압이 증가하였을 때 noise는 감소하고 투과량이 증가하여 COV가 감소하는 것을 알아볼 수 있었다.
Han-Gyeol Yeom;Jo-Eun Kim;Kyung-Hoe Huh;Won-Jin Yi;Min-Suk Heo;Sam-Sun Lee
Imaging Science in Dentistry
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제53권4호
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pp.345-353
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2023
Purpose: The objective of this study was to propose a method for developing a clinical phantom to reproduce various diseases that are clinically prevalent in the field of dentistry. This could facilitate diverse clinical research without unnecessarily exposing patients to radiation. Materials and Methods: This study utilized a single dry skull, which was visually and radiographically examined to evaluate its condition. Existing lesions on the dry skull were preserved, and other relevant lesions were artificially created as necessary. These lesions were then documented using intraoral radiography and cone-beam computed tomography. Once all pre-existing and reproduced lesions were confirmed by the consensus of 2 oral and maxillofacial radiologists, the skull was embedded in a soft tissue substitute. To validate the process, cone-beam computed tomography scans and panoramic radiographs were obtained of the fabricated phantom. All acquired images were subsequently evaluated. Results: Most lesions could be identified on panoramic radiographs, although some sialoliths and cracked teeth were confirmed only through cone-beam computed tomographic images. A small gap was observed between the epoxy resin and the bone structures. However, 2 oral and maxillofacial radiologists agreed that this space did not meaningfully impact the interpretation process. Conclusion: The newly developed phantom has potential for use as a standardized phantom within the dental field. It may be utilized for a variety of imaging studies, not only for optimization purposes, but also for addressing other experimental issues related to both 2- and 3-dimensional diagnostic radiography.
본 연구에서는 집속형 초음파를 이용하는 뇌 질환 치료의 연구를 위한 인체 두부 유사 팬텀을 개발하였다. 문헌 연구를 통하여 피부 조직, 두개골, 뇌 조직의 음향학적 및 물리적 특성을 조사하였으며 근사한 값을 가지는 적합한 각 조직 대체 물질을 제시하였다. 피부 조직의 경우 글리세롤 기반 연부 조직 유사 팬텀의 성분비를 조정하여 실제 조직과 유사한 음향학적 특성을 가지도록 하였으며 고분자 합성수지의 음향학적 특성을 측정하여 두개골 유사 물질로써의 적합성을 평가하였다. 뇌 조직은 투명한 egg white 팬텀을 이용하여 집속형 초음파의 가열 특성을 확인할 수 있도록 하였다. 또한 뇌 질환 치료 프로토콜 개발을 위한 시험 조사가 가능하도록 대체 물질들을 결합한 두부 유사 팬텀을 제작하였고 제작된 팬텀의 유효성 및 활용성 평가를 위해 초음파 조사 조건에 따른 팬텀의 변성을 관찰하였다.
Kim, Dong-Wook;Kim, Hee-Joung;Haijo Jung;Soonil Hong;Yoo, Young-Il;Kim, Dong-Hyeon;Kim, Kee-Deog
한국의학물리학회:학술대회논문집
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한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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pp.506-508
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2002
As an advancement of medical imaging modalities and analyzing software with multi-function, active researches to acquire high contrast and high resolution image being done. In recently, development of medical imaging modalities like as Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) is aiming to display anatomical structure more accuracy and faster. Thus, one of the important areas in CT today is the use of CT scanner for the quantitative evaluation of 3-D reconstruction images from 2-D tomographic images. In CT system, the effective slice thickness and the quality of 3-D reconstructed image will be influenced by imaging acquisition parameters (e.g. pitch and scan mode). In diagnosis and surgical planning, the accurate distance measurements of 3-D anatomical structures play an important role and the accuracy of distance measurements will depend on the acquisition parameters such as slice thickness, pitch, and scan mode. The skull phantom was scanned with SDCT for various acquisition parameters and acquisition slice thicknesses were 3 and 5 mm, and reconstruction intervals were 1, 2, and 3 mm to each pitch. 3-D visualizations and distance measurements were performed with PC based 3-D rendering and analyzing software. Results showed that the image quality and the measurement accuracy of 3-D SDCT images are independent to the reconstruction intervals and pitches.
Park, Ha-Na;Min, Chang-Ki;Kim, Kyoung-A;Koh, Kwang-Joon
Imaging Science in Dentistry
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제49권2호
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pp.139-151
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2019
Purpose: This study was performed to investigate the effect of exposure parameters on image quality obtained using a cone-beam computed tomography (CBCT) scanner and the relationship between physical factors and clinical image quality depending on the diagnostic task. Materials and Methods: CBCT images of a SedentexCT IQ phantom and a real skull phantom were obtained under different combinations of tube voltage and tube current (Alphard 3030 CBCT scanner, 78-90 kVp and 2-8 mA). The images obtained using a SedentexCT IQ phantom were analyzed technically, and the physical factors of image noise, contrast resolution, spatial resolution, and metal artifacts were measured. The images obtained using a real skull phantom were evaluated for each diagnostic task by 6 oral and maxillofacial radiologists, and each setting was classified as acceptable or unacceptable based on those evaluations. A statistical analysis of the relationships of exposure parameters and physical factors with observer scores was conducted. Results: For periapical diagnosis and implant planning, the tube current of the acceptable images was significantly higher than that of the unacceptable images. Image noise, the contrast-to-noise ratio (CNR), the line pair chart on the Z axis, and modulation transfer function (MTF) values showed statistically significant differences between the acceptable and unacceptable image groups. The cut-off values obtained using receiver operating characteristic curves for CNR and MTF 10 were useful for determining acceptability. Conclusion: Tube current had a major influence on clinical image quality. CNR and MTF 10 were useful physical factors that showed significantly associations with clinical image quality.
We have earlier developed a 40-channel SQUID system. An important figure of merit of a MEG system is the localization error, within which the underlying current source can be localized. With this system, we investigated the localization error in terms of the standard deviation of the coordinates of the ECDs and the systematic error due to inadequate modeling. To do this, we made localization of single current dipoles from tangential components of auditory evoked fields. Equivalent current dipoles (ECD) at N1m peak were estimated based on a locally fitted spherical conductor model. In addition, we made skull phantom and simulation measurements to investigate the contribution of various errors to the localization error. It was found that the background noise was the main source of the errors that could explain the observed standard deviation. Further, the amount of systematic error, when modeling the head with a spherical conductor, was much less than the standard deviation due to the background noise. We also demonstrated the performance of the system by measuring the evoked fields to grammatical violation in sentence comprehension.
Queiroz, Polyane Mazucatto;Santaella, Gustavo Machado;Lopes, Sergio Lucio Pereira de Castro;Haiter-Neto, Francisco;Freitas, Deborah Queiroz
Imaging Science in Dentistry
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제50권4호
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pp.339-346
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2020
Purpose: The purpose of this study was to evaluate the image quality, diagnostic efficacy, and radiation dose associated with the use of a cadmium telluride (CdTe) detector, compared to charge-coupled device (CCD) and complementary metal oxide semiconductor(CMOS) detectors. Materials and Methods: Lateral cephalographs of a phantom (type 1) composed of synthetic polymer filled with water and another phantom (type 2) composed of human skull macerated with polymer coating were obtained with CdTe, CCD, and CMOS detectors. Dosimeters placed on the type 2 phantom were used to measure radiation. Noise levels from each image were also measured. McNamara cephalometric analysis was conducted, the dentoskeletal configurations were assessed, and a subjective evaluation of image quality was conducted. Parametric data were compared via 1-way analysis of variance with the Tukey post-hoc test, with a significance level of 5%. Subjective image quality and dentoskeletal configuration were described qualitatively. Results: A statistically significant difference was found among the images obtained with the 3 detectors(P<0.05), with the lowest noise level observed among the images obtained with the CdTe detector and a higher subjective preference demonstrated for those images. For the cephalometric analyses, no significant difference (P>0.05) was observed, and perfect agreement was seen with regard to the classifications obtained from the images acquired using the 3 detectors. The radiation dose associated with the CMOS detector was higher than the doses associated with the CCD (P<0.05) and CdTe detectors(P<0.05). Conclusion: Considering the evaluated parameters, the CdTe detector is recommended for use in clinical practice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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