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PET/CT 3D 영상에서 감쇠보정 위치 변화 방법을 이용한 영상 재구성법의 평가 (The Evaluation of Reconstruction Method Using Attenuation Correction Position Shifting in 3D PET/CT)

  • 홍건철;박선명;정은경;최춘기;석재동
    • 핵의학기술
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    • 제14권2호
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    • pp.172-176
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    • 2010
  • PET/CT 검사에서 발생하는 환자의 움직임은 감쇠보정의 불일치를 초래하여 정량평가에 영향을 주게 되어 결과의 정확도를 저하시키게 된다. 본 연구에서는 PET/CT 3D 영상촬영에서 투과촬영 후 방출촬영의 위치변화에 따른 감쇠보정 불일치 시 감쇠보정 위치 변화 방법을 이용한 영상재구성법의 유용성에 대하여 평가하였다. GE Discovery STE16 장비에 스티로폼($20{\times}20{\times}10$ cm)의 중심점을 기준으로 x, y축 방향으로 ${\pm}2$, 6, 10 cm까지 1 mL 주사기 삽입 공간을 제작하였다. $^{18}F$-FDG 5 kBq/mL의 주사기를 중심점에서 투과촬영한 후 위치를 변화하여 방출촬영하고 위치 변화에 따른 감쇠보정 방법을 사용하여 영상을 얻었다. 재구성 방법은 반복영상 재구성법으로 반복횟수 2회, 부분집합 수 20을 적용하였으며 모든 방출촬영 데이터는 시간경과에 따른 붕괴보정을 적용하였다. 또한 주사기 위치에 관심영역을 설정한 후 방사능 값(kBq/mL)과 중심점에 대한 각 위치에서의 백분율 오차를 비교하였다. 방출영상의 중심점의 방사능 값은 2.30 kBq/mL이며, +x축 1.95, 1.82, 1.75 kBq/mL, -x축 2.07, 1.75, 1.65 kBq/mL, +y축 2.07, 1.87, 1.90 kBq/mL, -y축 2.17, 1.85, 1.67 kBq/mL로 나타났고, 백분율 오차는 +x축 15, 20, 23%, -x축 9, 23, 28%, +y축 12, 21, 20%, -y축 8, 22, 29%로 산출 되었다. 그리고 방출 영상에서 감쇠보정 위치변화 방법을 사용 하였을 경우 +x축 2.00, 1.95, 1.80 kBq/mL, -x축 2.25, 2.15, 1.90 kBq/mL, +y축 2.07, 1.90, 1.90 kBq/mL, -y축 2.10, 2.02, 1.72 kBq/mL로 나타났으며, 백분율 오차는 +x축 13, 15, 21%, -x축 2, 6, 17%, +y축 9, 17, 17%, -y축 8, 12, 25%로 산출 되었다. 감쇠보정 불일치 시 감쇠보정 위치변화 방법을 사용한 경우의 방사능 농도 값은 x, y축에서 평균 0.14, 0.03 kBq/mL 증가 하였고, 백분율 오차는 6.1, 4.2% 향상되었다. 또한 중심으로부터 멀어질수록 공간분해능이 저하되는 특성상 중심에서 먼 위치일수록 방사능 값의 저하현상은 커짐을 알 수 있었다. 그러나 실제 임상에서는 감약 정도가 더 커지기 때문에 이러한 불일치 시 그 오차는 더 클 것으로 사료된다. 따라서 감쇠보정이 일치하지 않는 부분의 병변에서는 감쇠보정 위치변화 방법을 적용하여 방사능 값의 오차를 감소시킬수 있을 것이다.

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말기 암 환자에서 임상변수를 이용한 생존 기간 예측 (Prediction of Life Expectancy for Terminally Ill Cancer Patients Based on Clinical Parameters)

  • 염창환;최윤선;홍영선;박용규;이혜리
    • Journal of Hospice and Palliative Care
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    • 제5권2호
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    • pp.111-124
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    • 2002
  • 목적 : 의학의 발달로 인간의 생존 기간이 길어졌지만, 암 발생율과 사망율은 오히려 증가하고 있어 그로 인해 말기 암 환자는 계속 늘어나고 있는 실정이다. 말기 암 환자를 진료하는 데 있어서 환자의 생존 기간을 예측하는 것은 중요한 문제로 만약 환자의 생존 기간을 예측할 수 있다면 남은 시간에 따라 환자, 가족, 의료진은 치료의 선택에 큰 차이를 보일 것이다. 이에 저자 등은 말기 암 환자에서 사망 위험도를 높이는 예후 인자를 알아내고 이들 예후 인자의 개수에 따른 생존 기간을 예측하여 말기 암 환자의 진료에 도움이 되고자 하였다. 방법 : 2000년 7월 1일부터 2001년 8월 31일 사이에 국민건강보험공단 일산병원 가정의학과에 말기 암으로 입원한 환자 157명을 대상으로 입원당시 환자의 임상변수 31가지를 조사하였다. 그리고 환자의 의무기록과 조사된 환자의 신상기록을 가지고 2001년 10월 31일까지의 환자의 생존 여부를 확인하였다. Kaplan-Meier 방법과 로그순위 검정(log-rank test)을 이용하여 임상변수에 따른 생존 기간에 차이가 있는지를 알아보았다. Cox의 비례위험함수 모형(Cox's proportional hazard model)을 이용하여 임상변수 중 사망 위험도를 높이는 유의한 변수를 얻은 후 이를 예후 인자로 삼고, 이것을 와이블 비례위험함수 모형(Weibull proportional hazard function model)을 이용하여 예후 인자들의 유무에 따른 생존 기간의 평균, 중앙값 제 1사분위수 그리고 제 3사분위수를 계산하여 생존기간을 예측하였다. 결과 : 말기 암 환자 157명 중 성별은 남자가 79명(50.3%), 여자가 78명(49.7%)이었고, 평균 연령은 남자가 $65.1{\pm}13.0$세, 여자는 $64.3{\pm}13.7$세였다. 암의 종류를 보면 위암이 36명(22.9%)으로 제일 많았고, 폐암이 27명(17.2%), 대장암이 20명(12.7%) 순이었다. 의식변화, 식욕부진, 저혈압, 수행능력 저하, 백혈구 증가증, 중성구 증가증, 크레아티닌 증가, 저알부민혈증, 고빌리루빈혈증, 간효소(SGPT)치 증가, 프로트롬빈 시간(PT) 연장, 활성부분 트롬보플라스틴 시간(aPTT) 연장, 저나트륨혈증, 고칼륨혈증 등을 보이는 환자는 통계학적으로 유의하게 생존 기간이 짧았다. 이중 Cox의 비례위험함수 모형을 통해 수행능력 저하, 중성구 증가증, PT 연장, aPTT 연장인 경우가 환자의 사망위험도를 높이는 유의한 예후 인자로 나왔다. 생존 기간의 중앙값은 4가지 인자가 모두 있는 경우는 3.0일, 3가지만 있는 경우는 $5.7{\sim}8.2$일, 2가지만 있는 경우는 $11.4{\sim}20.0$일, 1가지만 있는 경우는 $27.9{\sim}40.0$일, 4가지 모두 없는 경우는 77일로 나왔다. 결론 : 말기 암 환자에서 수행능력 저하, 중성구 증가증, PT 연장, aPTT 연장이 사망위험도를 높이는 예후 인자임을 알 수 있었다. 이들 4개 인자를 통해 말기 암 환자에서 생존 기간을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

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다중가우시안혼합모델을 이용한 소동물 심근경색 PET 영상의 정량적 평가 기술 (Quantitative Assessment Technology of Small Animal Myocardial Infarction PET Image Using Gaussian Mixture Model)

  • 우상근;이용진;이원호;김민환;박지애;김진수;김종국;강주현;지영훈;최창운;임상무;김경민
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제22권1호
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    • pp.42-51
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    • 2011
  • 전통적으로 심근 생존능을 식별하고 심근 관류를 정확히 평가하기 위한 도구로 핵의학영상이 이용되고 있으나 경색영역을 정의하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 극성지도의 분포를 분석하여 특성에 맞는 적응적 임계값을 이용하여 심근경색 모델을 정량적으로 평가하고자 하였다. 쥐 심근경색 모델은 왼쪽 관상동맥을 결찰시켜 제작하였다. 소동물PET 영상은 37 MBq $^{18}F$-FDG를 쥐의 꼬리정맥에 주사한 후 60분 섭취 후 Siemens Inveon SPECT/PET 스캐너를 이용하여 20분 동안 ECG 신호와 함께 획득하였고, OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. PET 영상의 심근 극성지도는 Siemens QGS 소프트웨어에 적합한 형식으로 변환 후 자동으로 심근 벽을 설정하여 작성하였다. 심근경색영역의 기준데이터는 TTC 염색으로 설정하였으며 전체 좌심실대비 염색된 영역의 백분율로 획득하였다. 최적의 임계값 설정을 위해 절대치 설정 방법, Otsu 알고리즘, 다중가우시안혼합모델(Multi Gaussian mixture model, MGMM)을 이용하여 평가하였다. 절대치 설정 방법은 10~90%까지 10%단위로 미리 정의 된 임계값을 이용하였고, Otsu 알고리즘은 영상 내에서 두 군집의 분산을 최대로 하는 임계값으로 설정하였다. MGMM 방법은 영상의 화소 강도를 분석하여 여러 개의 가우시안 분포함수(MGMM2, $\cdots$ MGMM4)로 반복 수행하여 최적의 가우시안 분포를 구하여 적응적 임계값을 설정하였다. 극성지도 평가지표는 각각의 알고리즘에서 측정된 임계값을 이용하여 이진화하고 전체 극성지도와 경색영역의 백분율로 획득한 후, TTC 염색으로 획득된 기준데이터와의 차이를 비교하였다. 그 차이는 절대치 방법의 20%에서 $7.04{\pm}3.44%$, 30%에서 $3.87{\pm}2.09%$, 40%에서 $2.15{\pm}2.07%$이었다. Otsu 방법은 $3.56{\pm}4.16%$이었으며 MGMM 방법은 $2.29{\pm}1.94%$이었다. 소동물 PET 극성지도에서는 30% 임계값이 조직학적 데이터와 비교하여 가장 작은 차이를 보였다. 그러나 TTC 염색으로 측정한 크기가 10% 이하에서는 MGMM 방법이 절대치 방법보다 작은 차이를 보였다(MGMM: 0.006%, 절대치방법: 0.59%). 이 연구에서는 심근경색 모델 평가를 위하여 생체영상 극성지도에서 다중가우시안혼합모델을 이용하여 평가하고자 하였다. MGMM은 사용자의 선택 없이도 자동적으로 영상 특성을 고려하여 적응적 임계값을 찾아주는 방법으로 극성지도에서 심근경색을 평가하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

림프절 전이를 동반한 직장암 환자들에서 Cyclooxygenase-2 발현의 임상적 의미 (Clinical Implication of Cyclooxygenase-2 Expression for Rectal Cancer Patients with Lymph Node Involvement)

  • 이형식;최영민;허원주;김수진;김대철;노미숙;홍영습;박기재
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제27권4호
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    • pp.210-217
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    • 2009
  • 목 적: 림프절 전이가 동반된 직장암 환자들에서 cyclooxygenase-2 (COX-2) 발현이 생존율에 미치는 영향을 조사 하고자 한다. 대상 및 방법: 1998년부터 2004년까지 직장암으로 동아대병원에서 근치적 수술과 수술 후 방사선치료를 받은 환자들 중에서 림프절 전이가 동반된 경우를 대상으로 후향적분석을 하였다. 86명 중에서 수술 후 조직을 찾을 수 없는 3명, 악성 흑색종 1명, 진단 전후 2년 내에 위암과 폐암이 발생한 각 1명, 진단 시에 간 전이가 있었던 1명, 720 cGy 후 방사선치료를 거부한 1명 등을 제외한 78명을 대상으로 분석하였다. COX-2에 대한 면역조직화학염색은 자동면역염색기로 하였고, 스캔한 후, 영상분석기를 이용하여 분석하였다. Kaplan-Meier 생존율 분석을 하였고, Log rank 검사로 유의성을 조사하였다. 결 과: 면역조직화학염색에서 COX-2 양성이 62명(79.5%), 음성이 16명(20.5%)이었고, 양성도가 1, 2, 3인 환자들이 각각 6명(7.7%), 15명(19.2%), 41명(52.6%)이었다. 환자의 나이(60세 미만, 이상), 성별, 수술 방법(복회음절제술, 하위전방절제술), 세포의 분화도, 종양의 크기(5 cm 미만, 5 cm 이상), T병기, N병기, 병기(IIIa, IIIb, IIIc), 등에 따른 COX-2 발현의 차이는 없었다. 전체 환자의 5년 생존율과 무병생존율은 각각 57.0%, 51.6%였다. COX-2 음성과 양성인 환자들의 5년 생존율이 72.9%와 53.0% (p=0.146), 5년 무병생존율이 72.7%와 46.3% (p=0.118)였다. COX-2 양성도가 0, 1, 2, 3인 환자들의 5년 생존율은 각각 72.9, 50.0 51.3, 53.1%였고(p=0.495), 5년 무병생존율은 각각 72.7, 50.0, 46.7, 45.1%였다(p=0.451). 5년 생존율은 악성종양 세포의 분화도, N병기, 병기, 등에 따라서, 5년 무병생존율은 N병기, 병기, 등에 따라서 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 결 론: 림프절 전이가 동반된 직장암 환자에서 COX-2의 발현 여부와 정도는 생존율에 유의한 영향을 주지는 않았다. 하지만 향후 보다 많은 환자군을 대상으로 연구하여, COX-2 발현이 직장암의 예후에 미치는 영향을 규명해야 할 것으로 생각된다.

감정예측모형의 성과개선을 위한 Support Vector Regression 응용 (Application of Support Vector Regression for Improving the Performance of the Emotion Prediction Model)

  • 김성진;유은정;정민규;김재경;안현철
    • 지능정보연구
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    • 제18권3호
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    • pp.185-202
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    • 2012
  • 오늘날 정보사회에서는 정보에 대한 가치를 인식하고, 이를 위한 정보의 활용과 수집이 중요해지고 있다. 얼굴 표정은 그림 하나가 수천개의 단어를 표현할 수 있듯이 수천 개의 정보를 지니고 있다. 이에 주목하여 최근 얼굴 표정을 통해 사람의 감정을 판단하여 지능형 서비스를 제공하기 위한 시도가 MIT Media Lab을 필두로 활발하게 이루어지고 있다. 전통적으로 기존 연구에서는 인공신경망, 중회귀분석 등의 기법을 통해 사람의 감정을 판단하는 연구가 이루어져 왔다. 하지만 중회귀모형은 예측 정확도가 떨어지고, 인공신경망은 성능은 뛰어나지만 기법 자체가 지닌 과적합화 문제로 인해 한계를 지닌다. 본 연구는 사람들의 자극에 대한 반응으로서 나타나는 얼굴 표정을 통해 감정을 추론해내는 지능형 모형을 개발하는 것을 목표로 한다. 기존 얼굴 표정을 통한 지능형 감정판단모형을 개선하기 위하여, Support Vector Regression(이하 SVR) 기법을 적용하는 새로운 모형을 제시한다. SVR은 기존 Support Vector Machine이 가진 뛰어난 예측 능력을 바탕으로, 회귀문제 영역을 해결하기 위해 확장된 것이다. 본 연구의 제안 모형의 목적은 사람의 얼굴 표정으로부터 쾌/불쾌 수준 그리고 몰입도를 판단할 수 있도록 설계되는 것이다. 모형 구축을 위해 사람들에게 적절한 자극영상을 제공했을 때 나타나는 얼굴 반응들을 수집했고, 이를 기반으로 얼굴 특징점을 도출 및 보정하였다. 이후 전처리 과정을 통해 통계적 유의변수를 추출 후 학습용과 검증용 데이터로 구분하여 SVR 모형을 통해 학습시키고, 평가되도록 하였다. 다수의 일반인들을 대상으로 수집된 실제 데이터셋을 기반으로 제안모형을 적용해 본 결과, 매우 우수한 예측 정확도를 보임을 확인할 수 있었다. 아울러, 중회귀분석이나 인공신경망 기법과 비교했을 때에도 본 연구에서 제안한 SVR 모형이 쾌/불쾌 수준 및 몰입도 모두에서 더 우수한 예측성과를 보임을 확인할 수 있었다. 이는 얼굴 표정에 기반한 감정판단모형으로서 SVR이 상당히 효과적인 수단이 될 수 있다는 점을 알 수 있었다.

Information Privacy Concern in Context-Aware Personalized Services: Results of a Delphi Study

  • Lee, Yon-Nim;Kwon, Oh-Byung
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제20권2호
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    • pp.63-86
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    • 2010
  • Personalized services directly and indirectly acquire personal data, in part, to provide customers with higher-value services that are specifically context-relevant (such as place and time). Information technologies continue to mature and develop, providing greatly improved performance. Sensory networks and intelligent software can now obtain context data, and that is the cornerstone for providing personalized, context-specific services. Yet, the danger of overflowing personal information is increasing because the data retrieved by the sensors usually contains privacy information. Various technical characteristics of context-aware applications have more troubling implications for information privacy. In parallel with increasing use of context for service personalization, information privacy concerns have also increased such as an unrestricted availability of context information. Those privacy concerns are consistently regarded as a critical issue facing context-aware personalized service success. The entire field of information privacy is growing as an important area of research, with many new definitions and terminologies, because of a need for a better understanding of information privacy concepts. Especially, it requires that the factors of information privacy should be revised according to the characteristics of new technologies. However, previous information privacy factors of context-aware applications have at least two shortcomings. First, there has been little overview of the technology characteristics of context-aware computing. Existing studies have only focused on a small subset of the technical characteristics of context-aware computing. Therefore, there has not been a mutually exclusive set of factors that uniquely and completely describe information privacy on context-aware applications. Second, user survey has been widely used to identify factors of information privacy in most studies despite the limitation of users' knowledge and experiences about context-aware computing technology. To date, since context-aware services have not been widely deployed on a commercial scale yet, only very few people have prior experiences with context-aware personalized services. It is difficult to build users' knowledge about context-aware technology even by increasing their understanding in various ways: scenarios, pictures, flash animation, etc. Nevertheless, conducting a survey, assuming that the participants have sufficient experience or understanding about the technologies shown in the survey, may not be absolutely valid. Moreover, some surveys are based solely on simplifying and hence unrealistic assumptions (e.g., they only consider location information as a context data). A better understanding of information privacy concern in context-aware personalized services is highly needed. Hence, the purpose of this paper is to identify a generic set of factors for elemental information privacy concern in context-aware personalized services and to develop a rank-order list of information privacy concern factors. We consider overall technology characteristics to establish a mutually exclusive set of factors. A Delphi survey, a rigorous data collection method, was deployed to obtain a reliable opinion from the experts and to produce a rank-order list. It, therefore, lends itself well to obtaining a set of universal factors of information privacy concern and its priority. An international panel of researchers and practitioners who have the expertise in privacy and context-aware system fields were involved in our research. Delphi rounds formatting will faithfully follow the procedure for the Delphi study proposed by Okoli and Pawlowski. This will involve three general rounds: (1) brainstorming for important factors; (2) narrowing down the original list to the most important ones; and (3) ranking the list of important factors. For this round only, experts were treated as individuals, not panels. Adapted from Okoli and Pawlowski, we outlined the process of administrating the study. We performed three rounds. In the first and second rounds of the Delphi questionnaire, we gathered a set of exclusive factors for information privacy concern in context-aware personalized services. The respondents were asked to provide at least five main factors for the most appropriate understanding of the information privacy concern in the first round. To do so, some of the main factors found in the literature were presented to the participants. The second round of the questionnaire discussed the main factor provided in the first round, fleshed out with relevant sub-factors. Respondents were then requested to evaluate each sub factor's suitability against the corresponding main factors to determine the final sub-factors from the candidate factors. The sub-factors were found from the literature survey. Final factors selected by over 50% of experts. In the third round, a list of factors with corresponding questions was provided, and the respondents were requested to assess the importance of each main factor and its corresponding sub factors. Finally, we calculated the mean rank of each item to make a final result. While analyzing the data, we focused on group consensus rather than individual insistence. To do so, a concordance analysis, which measures the consistency of the experts' responses over successive rounds of the Delphi, was adopted during the survey process. As a result, experts reported that context data collection and high identifiable level of identical data are the most important factor in the main factors and sub factors, respectively. Additional important sub-factors included diverse types of context data collected, tracking and recording functionalities, and embedded and disappeared sensor devices. The average score of each factor is very useful for future context-aware personalized service development in the view of the information privacy. The final factors have the following differences comparing to those proposed in other studies. First, the concern factors differ from existing studies, which are based on privacy issues that may occur during the lifecycle of acquired user information. However, our study helped to clarify these sometimes vague issues by determining which privacy concern issues are viable based on specific technical characteristics in context-aware personalized services. Since a context-aware service differs in its technical characteristics compared to other services, we selected specific characteristics that had a higher potential to increase user's privacy concerns. Secondly, this study considered privacy issues in terms of service delivery and display that were almost overlooked in existing studies by introducing IPOS as the factor division. Lastly, in each factor, it correlated the level of importance with professionals' opinions as to what extent users have privacy concerns. The reason that it did not select the traditional method questionnaire at that time is that context-aware personalized service considered the absolute lack in understanding and experience of users with new technology. For understanding users' privacy concerns, professionals in the Delphi questionnaire process selected context data collection, tracking and recording, and sensory network as the most important factors among technological characteristics of context-aware personalized services. In the creation of a context-aware personalized services, this study demonstrates the importance and relevance of determining an optimal methodology, and which technologies and in what sequence are needed, to acquire what types of users' context information. Most studies focus on which services and systems should be provided and developed by utilizing context information on the supposition, along with the development of context-aware technology. However, the results in this study show that, in terms of users' privacy, it is necessary to pay greater attention to the activities that acquire context information. To inspect the results in the evaluation of sub factor, additional studies would be necessary for approaches on reducing users' privacy concerns toward technological characteristics such as highly identifiable level of identical data, diverse types of context data collected, tracking and recording functionality, embedded and disappearing sensor devices. The factor ranked the next highest level of importance after input is a context-aware service delivery that is related to output. The results show that delivery and display showing services to users in a context-aware personalized services toward the anywhere-anytime-any device concept have been regarded as even more important than in previous computing environment. Considering the concern factors to develop context aware personalized services will help to increase service success rate and hopefully user acceptance for those services. Our future work will be to adopt these factors for qualifying context aware service development projects such as u-city development projects in terms of service quality and hence user acceptance.