In this study, a simple post-reconstruction dual-energy computed tomography (CT) method is proposed. A dual-energy CT algorithm for monochromatic x-rays was adopted and applied to the dual-energy CT of polychromatic x-rays by assigning a representative mono-energy. The accuracy of algorithm implementation was tested with mathematical phantoms. To test the sensitivity of this algorithm to the inaccuracy of representative energy value in energy values, a simulation study was performed with mathematical phantom. To represent a polychromatic x-ray energy spectrum with a single-energy, mean energy and equivalent energy were used, and the results were compared. The feasibility of the proposed method was experimentally tested with two different micro-CTs and a test phantom made of polymethyl methacrylate (PMMA), water, and graphite. The dual-energy calculations were carried out with CT images of all possible energy pairs among 40, 50, 60, 70, and 80 kVp. The effective atomic number and the electron density values obtained from the proposed method were compared with theoretical values. The results showed that, except the errors in the effective atomic number of graphite, most of the errors were less than 10 % for both CT scanners, and for the combination of 60 kVp and 70 kVp, errors less than 6.0 % could be achieved with a Polaris 90 CT. The proposed method shows simplicity of calibration, demonstrating its practicality and feasibility for use with a general polychromatic CT.
Aneurysm-mimicking findings were frequently visualized due to hemodynamical causes of dephasing effects around area of A-com artery during magnetic resonance angiography(MRA) and these kind of phenomena have not been clearly known yet. We investigated the hemodynamical patterns of dephasing effect around area of the A-com artery that might be a cause of false intracranial aneurysms on MRA. For experimental study, We used hand-made silicon phantoms of the asymmetric A-com artery as like a bifurcation configuration. In a closed circulatory system with UHDC computer driven cardiac pump system. MRA and fast digital subfraction angiography(DSA) involved the use of these phantoms. Flow patterns were evaluated with axial and coronal imaging of MRA(2D-TOF, 3D-TOF) and DSA of Phantoms constructed from an automated closed-type circulatory system filled with glycerol solution [circulation fluid(glycerol:water = 1:1.4)]. These findings were then compared with those obtained from computational fluid dynamic(CFD) for inter-experimental correlation study. Imaging findings of MRA, DSA and CFD on inflow zone according to the following: a) MRA demonstrated high signal intensity zone as inflow zone on silicon phantom; b) Patterns of DSA were well matched with MRA on trajectory of inflow zone; and c) CFD were well matched with MRA on the pattern of main flow. Imaging findings of MRA. DSA and CFD on turbulent flow zone according to the following: a) MRA demonstrated hyposignal intensity zone at shoulder and axillar zone of main inflow; b) DSA delineated prominent vortex flow at the same area. The hemodynamical causes of signal defect, which could Induce the false aneurysm on MRA, turned out to be dephasing effects at axilla area of bifurcation from turbulent flow as the results of MRA, DSA and CFD.
Lee, Chaeyeong;Lee, Sangmin;Chung, Kwangzoo;Han, Youngyih;Chung, Yong Hyun;Kim, Jin Sung
Progress in Medical Physics
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v.27
no.3
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pp.162-168
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2016
Proton therapy is increasingly being actively used in the treatment of cancer. In contrast to photons, protons have the potential advantage of delivering higher doses to the cancerous tissue and lower doses to the surrounding normal tissue. However, a range shifter is needed to degrade the beam energy in order to apply the pencil beam scanning technique to tumors located close to the minimum range. The secondary neutrons are produced in the beam path including within the patient's body as a result of nuclear interactions. Therefore, unintended side effects may possibly occur. The research related to the secondary neutrons generated during proton therapy has been presented in a variety of studies worldwide, since 2007. In this study, we measured the magnitude of the secondary neutron dose depending on the location of the detector and the use of a range shifter at the beam nozzle of the proton scanning mode, which was recently installed. In addition, the production of secondary neutrons was measured and estimated as a function of the distance between the isocenter and detector. The neutron dose was measured using WENDI-II (Wide Energy Neutron Detection Instruments) and a Plastic Water phantom; a Zebra dosimeter and 4-cm-thick range shifter were also employed as a phantom. In conclusion, we need to consider the secondary neutron dose at proton scanning facilities to employ the range shifter reasonably and effectively.
PET/CT(Positron Emission Tomography/Computed Tomography) is an examination combining morphological and functional information in one examination. The purpose of this study is to see the lowest CT dose for attenuation correction in the PET/CT maintaining good image quality when considering CT scan dose to the patients. We injected $^{18}F$-FDG and water into the cylinder shaped phantom, and obtained emission images for 3 mins and transmission images(140 kVp, 8 sec, 10~200 mA for transmission images), and reconstructed the images to PET/CT images with Iterative method. Data(Maximum, Minimum, Average, Standard Deviation) were obtained by drawing a circular ROI(Region Of Interest) on each sphere in each image set with Image J program. And then described SD according to the CT and PEC/CT images as graphes. Through the graphes, we got the relationships of mA and quality of images. SDs according to CT graph were 16.25 at 10 mA, 7.26 at 50 mA, 5.5 at 100 mA, 4.29 at 150 mA, and 3.83 at 200 mA, i.e. the higer mA, the better image quality was presented. SDs according to PET/CT graph were 1823.2 at 10 mA, 1825.1 at 50 mA, 1828.4 at 100 mA, 1813.8 at 150 mA, and 1811.3 at 200 mA. Calculated SDs at PET/CT images were maintained. This means images quality is maintained having nothing to do with mA of high and low.
Kim, Y.M.;Park, T.H.;Kim, J.H.;Kim, S.J.;Hoon, J.D.;Heo, J.Y.;Han, D.G.
Korean Journal of Digital Imaging in Medicine
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v.16
no.2
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pp.1-7
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2014
This study is to increase the accuracy of the diagnosis of benign prostatic hyperplasia by presenting a method that can accurately measure the residual urine amount of the bladder by using an ultrasound image. Agar powder, Propanol and distilled water were used as materials for making a phantom. In order to measure the volume, a $10m{\ell}$ cylinder, syringe and beaker were used. The image was obtained by scanning phantoms produced into six shapes. Each constant value was obtained by using the expression designed to measure the residual urine amount of the bladder and was compared and analyzed. The measuring method of Bladder volume was presented and a constant value for each shape was obtained and five observers measured it five times. According to the results of clinical application, the errors of Ellipse-beanbag, Shield-shield were 11.0%, 18.2%, respectively. Constant values depending on the shape of each phantom were presented in order to accurately measure the volume of the bladder in measuring the amount of residual urine for the diagnosis of benign prostatic hyperplasia. The accuracy of the volume using this was verified statistically(p > 0.05). Therefore, it is considered to be useful in diagnosing benign prostatic hyperplasia by using the ultrasound imaging measuring method presented.
We developed a variety of polymeric jelly phantoms that can be used in hyperthermia using an electromagnetic wave as an auxiliary cancer therapy. Particularly, using an appropriate material composed of polyethylene, deionized water, and sodium chloride, jelly phantoms for brain was prepared. Also, their electrical properties were characterized by measuring the dielectric constant and conductivity. As the results, overall electrical values of the phantoms decreased with increasing the amount of the components of the materials, excepted for sodium chloride. Additionally, storage characteristics of the phantoms showed a sustainable stability up to 6 months. Based on the experimental results, it can be proposed that jelly phantoms containing a ferro-magnetic particle could be a potential material for cancer therapy following the further study on the temperature elevation effect and the evaluation of electromagnetic properties of the materials.
Background: We are developing a small size dosimeter for dose estimation in particle therapies. The developed dosimeter is an optical fiber based dosimeter mounting an radiation induced luminescence material, such as an OSL or a scintillator, at a tip. These materials generally suffer from the quenching effect under high LET particle irradiation. Materials and Methods: We fabricated two types of the small size dosimeters. They used an OSL material Eu:BaFBr and a BGO scintillator. Carbon ions were irradiated into the fabricated dosimeters at Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC). The small size dosimeters were set behind the water equivalent acrylic phantom. Bragg peak was observed by changing the phantom thickness. An ion chamber was also placed near the small size dosimeters as a reference. Results and Discussion: Eu:BaFBr and BGO dosimeters showed a Bragg peak at the same thickness as the ion chamber. Under high LET particle irradiation, the response of the luminescence-based small size dosimeters deteriorated compared with that of the ion chamber due to the quenching effect. We confirmed the luminescence efficiency of Eu:BaFBr and BGO decrease with the LET. The reduction coefficient of luminescence efficiency was different between the BGO and the Eu:BaFBr. The LET can be determined from the luminescence ratio between Eu:BaFBr and BGO, and the dosimeter response can be corrected. Conclusion: We evaluated the LET dependence of the luminescence efficiency of the BGO and Eu:BaFBr as the quenching effect. We propose and discuss the correction of the quenching effect using the signal intensity ratio of the both materials. Although the correction precision is not sufficient, feasibility of the proposed correction method is proved through basic experiments.
The response function of ionization chambers are measured in the narrow radiation field Nominal photon energies are 4MV, 6MV and 15MV. the Radii of the chambers are 0.5cm~3.05cm and the field size is 0.2$\times$20$\textrm{cm}^2$. The measurements are taken in the water phantom at 10cm depth. The beam kernel (radiation distribution profile) for narrow radiation field in the phantom are obtained from Monte Carlo simulation (EGS4, Electron Gamma Shower 4). The beam kernel components in the measured chamber response function are deconvolved in order to get the ideal chamber response function of the $\delta$-shaped function radiation field. The chamber response functions have energy dependent tendency before deconvolution, while they show energy invariant properties, after the components of beam kernels are removed by deconvolution method.
Purpose: This study aimed to evaluate the effect of field-of-view (FOV) size on the gray values derived from cone-beam computed tomography (CBCT) compared with the Hounsfield unit values from multidetector computed tomography (MDCT) scans as the gold standard. Materials and Methods: A radiographic phantom was designed with 4 acrylic cylinders. One cylinder was filled with distilled water, and the other 3 were filled with 3 types of bone substitute: namely, Nanobone, Cenobone, and Cerabone. The phantom was scanned with 2 CBCT systems using 2 different FOV sizes, and 1 MDCT system was used as the gold standard. The mean gray values(MGVs) of each cylinder were calculated in each imaging protocol. Results: In both CBCT systems, significant differences were noted in the MGVs of all materials between the 2 FOV sizes(P<.05) except for Cerabone in the Cranex3D system. Significant differences were found in the MGVs of each material compared with the others in both FOV sizes for each CBCT system. No significant difference was seen between the Cranex3D CBCT system and the MDCT system in the MGVs of bone substitutes on images obtained with a small FOV. Conclusion: The size of the FOV significantly changed the MGVs of all bone substitutes, except for Cerabone in the Cranex3D system. Both CBCT systems had the ability to distinguish the 3 types of bone substitutes based on a comparison of their MGVs. The Cranex3D CBCT system used with a small FOV had a significant correlation with MDCT results.
A cone-beam computed tomography (CT) system for a small animal has been widely used in the bio-medical application. This paper introduced simple methods for evaluating a cone-beam CT system using a simple tungsten wire phantom of 10{$\mu}m$ diameter and a water phantom. Slice images and three-dimensional tomography images were obtained through 360 projection views per one sample rotation under stable X-ray tube conditions for a long running time. The cone-beam CT system at a position of a 1.07 magnification showed a spatial frequency of 13.78 lp/mm ($36.2{\mu}m$ spatial resolution) and gave a CNR of 10.33 and a S/N of 5.87 under a tube voltage of 80kV.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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