초록 ▼

연구의 목적 및 내용
엑스선 영상센서/시스템 설계 및 최적화를 위한 엑스선 물리 및 휴먼 관찰자 성능을 고려한 신호 및 잡음 모델 개발 및 응용
- 엑스선 반응물리를 고려한 선형전달시스템 모델 개발
- 관찰자 성능을 고려한 영상센서 및 영상 테크닉 최적화 기법 개발

연구결과
- 엑스선 반응물리를 고려한 영상센서에서의 신호 및 잡음 모델 개발
. 광전흡수, 간섭 산란, 비간섭 산란 등을 고려한 병렬형 선형전달시스템 모델 개발
. CsI, Se 등 다양한 엑스선 디텍터에 대한 적용 및 몬테칼

연구의 목적 및 내용
엑스선 영상센서/시스템 설계 및 최적화를 위한 엑스선 물리 및 휴먼 관찰자 성능을 고려한 신호 및 잡음 모델 개발 및 응용
- 엑스선 반응물리를 고려한 선형전달시스템 모델 개발
- 관찰자 성능을 고려한 영상센서 및 영상 테크닉 최적화 기법 개발

연구결과
- 엑스선 반응물리를 고려한 영상센서에서의 신호 및 잡음 모델 개발
. 광전흡수, 간섭 산란, 비간섭 산란 등을 고려한 병렬형 선형전달시스템 모델 개발
. CsI, Se 등 다양한 엑스선 디텍터에 대한 적용 및 몬테칼로 검증

- 광자계수형 디텍터에 대한 선형전달시스템 기반 신호 및 잡음 모델 개발
. 광자계수형 디텍터 선형전달시스템 모델 처음으로 개발 및 몬테칼로 검증
. 포톤 산란, 전하잡힘, 전하퍼짐 및 펄스중첩의 에너지 왜곡 요인을 모델링하고 그에 따른 영향 분석
. 연구결과 논문(Medical Physics) 편집자 추천논문으로 선정

- 관찰자 성능을 고려한 영상센서 및 영상 테크닉 최적화 기법 개발
. 최적화 함수로 관찰자 전달함수 및 관찰자 내부잡음 모델 등을 고려하는 non-prewhitening matched filter detectability index 및 prewhitening matched filter detectability index 등을 도입
. 센서 물질의 종류 및 두께, 픽셀의 크기 등 영상센서의 디자인 파라미터, kVp, mAs 등 영상 테크닉의 함수로 목적함수를 구성함으로써 시스템 최적화 수행
. Matlab을 이용하여 최적화 GUI-기반 시뮬레이터 개발

- 개발한 신호/잡음 전달 모델을 이용하여 샌드위치 디텍터 개념의 단일조사 이중에너지 영상 기법 개발
. 선형전달시스템 신호 및 잡음 모델을 이용하여 샌드위치 디텍터 개념의 단일조사 이중에너지 영상 기법 디자인
. 전임상 소형동물 투사영상 및 CT 단층영상 획득

연구결과의 활용계획
- 개발 기술의 국내 의료기기 산업체 기술 이전 계획
. 관찰자 성능을 고려한 엑스선 영상센서 최적 설계 기술
. 엑스선 영상 테크닉(kVp, mAs 등) 최적화 기술
- 개발 연구 내용을 비파괴 검사분야로 응용연구 계획
. 비파괴 엑스선 검사 시스템 설계
. 비파괴 영상 테크닉 최적화
- 개발 기술을 3차원 CT 및 fluoroscopy와 같이 시공간 변화 시스템으로 응용 연구
- 샌드위치 디텍터 개념을 이용한 단일조사 이중에너지 기법의 산업체 기술 이전 모색

(출처 : 요약문 6p)

Abstract ▼

Purpose&contents
To develop the signal/noise transfer model in x-ray sensors and their systems considering the x-ray physics and human observer performance for their better design and optimal operations
- Parallel linear-systems signal/noise transfer model considering the x-ray interaction phy

Purpose&contents
To develop the signal/noise transfer model in x-ray sensors and their systems considering the x-ray physics and human observer performance for their better design and optimal operations
- Parallel linear-systems signal/noise transfer model considering the x-ray interaction physics
- Optimization method of x-ray sensors and imaging techniques based on the human observer performance

Result
- Signal/noise transfer model in x-ray sensors considering the x-ray physics
. The development of parallel linear-systems model considering the photoelectric effect, coherent scattering, and incoherent scattering
. Application into the CsI/Se-based detectors and their Monte Carlo validations

- Extension of the linear-systems model into the photon-counting detectors
. First development of the photon-counting detector model and its MC validation
. Analysis of energy-measurement distortions in photon-counting detectors due to scattering, charge trapping, charge spreading, and pulse-pileup
. Selected as the Editor’s Picks (Medical Physics)

- Development of the optimization method of x-ray sensors and imaging techniques based on the human observer performance
. To adopt the non-prewhitening matched filter detectability index and the prewhitening matched filter detectability index as the objective functions
. To perform the optimization by constructing the objective functions in terms of the detector design parameters (thickness, pixel pitch) and the imaging techniques (kVp, mAs)
. To develop the GUI-based optimization simulator by using the Matlab

- Development of a single-shot dual-energy imaging method based on the sandwich detector by using the developed signal/noise transfer models
. To design the sandwich detector-based single-shot dual-energy imaging method by using the parallel linear-systems model of signal/noise transfers
. To acquire preclinical small-animal radiographs and tomographs

Expected Contribution
- Plans to transfer the developments to domestic medical equipment companies
. Design technique of x-ray imaging systems using the observer performance
. Optimization method of imaging techniques (kVp, mAs) for a given imaging task
- Plans to extend the development to industrial NDT&E x-ray imaging field
. To design of x-ray imaging NDT&E systems
. To optimize the imaging techniques for x-ray NDT&E tasks
- Application of the development to 3D CT and spatio-temporal fluoroscopy
- Plans to transfer the development of the sandwich detector-based dual-energy imaging to domestic companies

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 5
• 연구결과 요약문 ... 6
• 한글요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• 연구내용 및 결과 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구개발 개요 ... 8
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 8
• 1-3. 연구개발 범위 ... 10
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 2-1. 국내외 래디오그라피 시스템 개발 현황 ... 11
• 2-2. 디텍터 모델 연구 개발 현황 ... 12
• 2-3. 수학적 관찰자 모델 연구 개발 현황 ... 14
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 17
• 3-1. 최종 목표 및 내용 ... 17
• 3-2. 연구 수행 내용 ... 17
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 106
• 4-1. 목표달성도 ... 106
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 106
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 110
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 110
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 111
• 8. 참고문헌 ... 111
• 9. 연구성과 ... 113
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 113
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 113
• 12. 기타사항 ... 117
• 첨부1. 대 표 연 구 실 적 ... 118
• 첨부2. 세부 목표 관련 증빙 ... 130
• 끝페이지 ... 157