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제안 방법
- 20 cm × 31 cm × 2 cm (가로×세로×높이)의 크기를 가진 사각형모양으로, CIRS 015 팬텀 주위를 덮을 수 있는 중심부에서한쪽 면까지 비어 있는 형태로 설계하였다[Fig. 1a].
- 4는 몬테카를로 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 4a와 4b에서 실리콘 패드를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우에 광자와 산란선의 분산 정도를 시각적으로 확인하였다. Fig.
- 1를 설치하였다. BenchmarkCT.mac파일을 변형하여 유방촬영장치를 구현하였다[7].
- X선관 초점과 필터의 구성 물질 종류에 따라 발생하는 X선 에너지 스펙트럼이 달라지며 이러한 차이를 확인하고자 각기 다른 유방촬영장치를 사용하였다. 유방촬영장치는 Selenia Dimensions System (Hologic,Inc, Marlborough, USA)과 Senographe essential (GE Healthcare, Chicago, USA)을 사용하였다.
- 선량 계측은 촬영대 위에 CIRS 015 팬텀을 올려놓고 선량 계측용 장비인 Raysafe Xi (Raysafe, Sweden)의 챔버를 CIRS 팬텀 표면 중심부 위에 위치시켜, 공기 중 선량(Air kerma dose)을 측정하였고, 검출기로부터 좌 2 cm, 우 2 cm, 장치쪽 2 cm 빈 공간에서 측정한 후, 실리콘 패드를 이용 하여 차폐 후에 다시 한 번 동일 위치에서 선량을 측정하였다. 각각의 측정은 불확실한(Uncertainty) 차이를 고려하여 세 번 반복하여 측정 후 평균하였다. 실리콘 패드 차폐 전, 후로 얻어진 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 영상은 ImageJ(Version 1.
- 검출기의 등선량중심점(Iso-center)에서 X축 방향으로 픽셀의 히스토그램 파형(Pixel histogram profile) 수치를 획득하였고, 실리콘 패드를 적용하여 2D 히스토그램 파형 (Histogram profile) 값을 비교하였다. 에너지 스펙트럼은 유방촬영술에서 일반적으로 사용되고 있는 27 kV에서 발생하는 저에너지를 기준으로 하였고, IPEM(Institute of Physics and Engineering in Medicine)에서 제공하는 SRS Report-78 프로그램과 Siemens X-ray spectra calculator 를 이용하여 얻은 에너지 스펙트럼(Energy spectrum) 결과를 비교 평가한 후 GATE 시뮬레이션에 적용하였다[8,9].
- 1a]. 디자인 된 실리콘 패드는 FDM(Fused deposition modeling)방 식의 3D 프린터(Zortrax M300)에서 HIPS(High Impact Polystyrene) 필라멘트 재료를 사용하여 주형틀(Mold)을출력하였다[Fig. 2a]. 2액형 실리콘 컴파운드 제품을 사용 하여 출력된 주형틀에 붓고 주물(Casting) 작업하여 경화시킨 후 실리콘 패드로 완성하였다[Fig.
- 디지털 유방촬영술에서 발생하는 산란선의 분포는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 산란선의 분산 정보를 시각적으로 확인하였고, 가상의 실리콘 패드가 적용되었을 때, 산란선의 제거 능력을 측정하고자 하였다. 이를 위해, GEANT4-GATE 시뮬레이션 프로그램을 사용하였고, Linux기반의 Ubuntu시스템에 최신 Version인 vGATE 8.
- 수치계산에 적용된 알고리즘과 X선관에 적용된 모델 구조가 같지 않은 상태에서 어느 결과 값이 정확하다 판단할 수 없으나, SRS Report-78의 경우 현재까지 상당히 많은 연구가 진행되어, 결과에 신뢰도가 높다고 할 수 있다. 따라서 이번 연구에서는 SRS Report-78의 결과를 이용하여 시뮬레이션을 진행했다. 이렇게 얻어진 시뮬레이션 영상에서 산란선의 변화를 확인할 수 있었다.
- 51J 소프트웨어에서 5개의 원형 ROI(Region of Interest)를 설정하고, Background 에서 평균(Mean pixels-신호) 값과 표준편차(Standard deviation of pixels-잡음) 값을 얻은 후 신호 대 잡음비 (Signal to Noise Ratio; SNR)를 계산하였다[10]. 또한 CIRS 팬텀 영역에서 중심과 4개의 모서리 영역에서 측정한 평균과 표준편차를 비교하여 산란선의 영향을 평가해 보았다.
- 본 연구에서는 몬테카를로(Monte-carlo) 시뮬레이션을 이용하여 차폐체의 적용 전/후의 산란선의 특징과 영상에 미치는 영향을 비교하였다. 또한 산란선을 흡수할 수 있는 차폐체를 직접 제작하고, 디지털 유방촬영장치에서 팬텀에 차폐체를 적용하여 그에 따른 산란선의 변화를 측정하고, 영상화질의 변화를 평가하여 디지털 유방촬영술에서 차폐체 적용의 유용성을 확인하였다.
- 본 연구에서는 몬테카를로(Monte-carlo) 시뮬레이션을 이용하여 차폐체의 적용 전/후의 산란선의 특징과 영상에 미치는 영향을 비교하였다. 또한 산란선을 흡수할 수 있는 차폐체를 직접 제작하고, 디지털 유방촬영장치에서 팬텀에 차폐체를 적용하여 그에 따른 산란선의 변화를 측정하고, 영상화질의 변화를 평가하여 디지털 유방촬영술에서 차폐체 적용의 유용성을 확인하였다.
- 선량 계측은 촬영대 위에 CIRS 015 팬텀을 올려놓고 선량 계측용 장비인 Raysafe Xi (Raysafe, Sweden)의 챔버를 CIRS 팬텀 표면 중심부 위에 위치시켜, 공기 중 선량(Air kerma dose)을 측정하였고, 검출기로부터 좌 2 cm, 우 2 cm, 장치쪽 2 cm 빈 공간에서 측정한 후, 실리콘 패드를 이용 하여 차폐 후에 다시 한 번 동일 위치에서 선량을 측정하였다. 각각의 측정은 불확실한(Uncertainty) 차이를 고려하여 세 번 반복하여 측정 후 평균하였다.
- 각각의 측정은 불확실한(Uncertainty) 차이를 고려하여 세 번 반복하여 측정 후 평균하였다. 실리콘 패드 차폐 전, 후로 얻어진 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 영상은 ImageJ(Version 1.51J 소프트웨어에서 5개의 원형 ROI(Region of Interest)를 설정하고, Background 에서 평균(Mean pixels-신호) 값과 표준편차(Standard deviation of pixels-잡음) 값을 얻은 후 신호 대 잡음비 (Signal to Noise Ratio; SNR)를 계산하였다[10]. 또한 CIRS 팬텀 영역에서 중심과 4개의 모서리 영역에서 측정한 평균과 표준편차를 비교하여 산란선의 영향을 평가해 보았다.
- 검출기의 등선량중심점(Iso-center)에서 X축 방향으로 픽셀의 히스토그램 파형(Pixel histogram profile) 수치를 획득하였고, 실리콘 패드를 적용하여 2D 히스토그램 파형 (Histogram profile) 값을 비교하였다. 에너지 스펙트럼은 유방촬영술에서 일반적으로 사용되고 있는 27 kV에서 발생하는 저에너지를 기준으로 하였고, IPEM(Institute of Physics and Engineering in Medicine)에서 제공하는 SRS Report-78 프로그램과 Siemens X-ray spectra calculator 를 이용하여 얻은 에너지 스펙트럼(Energy spectrum) 결과를 비교 평가한 후 GATE 시뮬레이션에 적용하였다[8,9].
대상 데이터
- 유방촬영장치는 Selenia Dimensions System (Hologic,Inc, Marlborough, USA)과 Senographe essential (GE Healthcare, Chicago, USA)을 사용하였다. Selenia는 텅스텐 초점(Tungsten target) 과 로듐필터(Rhodium filter)를 사용하였고, Senographe의 경우는 몰리브데늄 초점(Molybdenum target)에 몰리브데늄 필터(Molybdenum filter)를 각각 사용하였다.
- X선관 초점과 필터의 구성 물질 종류에 따라 발생하는 X선 에너지 스펙트럼이 달라지며 이러한 차이를 확인하고자 각기 다른 유방촬영장치를 사용하였다. 유방촬영장치는 Selenia Dimensions System (Hologic,Inc, Marlborough, USA)과 Senographe essential (GE Healthcare, Chicago, USA)을 사용하였다. Selenia는 텅스텐 초점(Tungsten target) 과 로듐필터(Rhodium filter)를 사용하였고, Senographe의 경우는 몰리브데늄 초점(Molybdenum target)에 몰리브데늄 필터(Molybdenum filter)를 각각 사용하였다.
- 인체 유방조직을 대신하여 ACR(American College of Radiology) 표준 팬텀인 CIRS(Computerized Imaging Reference Systems) 015 모델이 사용되었으며, 검출기 (Detector) 위에 팬텀을 위치시키고, 직접 제작한 실리콘패드를 팬텀 주변에 설치하여 차폐하였다. 실리콘 패드의제작은 CAD(Computer Aided Design)용 소프트웨어인 Autodesk사의 Meshmixer 프로그램을 사용하였다.
이론/모형
- 인체 유방조직을 대신하여 ACR(American College of Radiology) 표준 팬텀인 CIRS(Computerized Imaging Reference Systems) 015 모델이 사용되었으며, 검출기 (Detector) 위에 팬텀을 위치시키고, 직접 제작한 실리콘패드를 팬텀 주변에 설치하여 차폐하였다. 실리콘 패드의제작은 CAD(Computer Aided Design)용 소프트웨어인 Autodesk사의 Meshmixer 프로그램을 사용하였다. 20 cm × 31 cm × 2 cm (가로×세로×높이)의 크기를 가진 사각형모양으로, CIRS 015 팬텀 주위를 덮을 수 있는 중심부에서한쪽 면까지 비어 있는 형태로 설계하였다[Fig.
- 디지털 유방촬영술에서 발생하는 산란선의 분포는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 산란선의 분산 정보를 시각적으로 확인하였고, 가상의 실리콘 패드가 적용되었을 때, 산란선의 제거 능력을 측정하고자 하였다. 이를 위해, GEANT4-GATE 시뮬레이션 프로그램을 사용하였고, Linux기반의 Ubuntu시스템에 최신 Version인 vGATE 8.1를 설치하였다. BenchmarkCT.
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