방사선 환경내에서의 CCTV 카메라 개발

소수길(Soo-Gil So),이용범(Yong-fun Lee),최영수(Young-Soo CHoi),김성구(Sung-KU Kim),변의교(Eiy-Gyo Byun),유승욱(Seung-Wook Yoo),하달규(Dal-Gyu Ha) 전력전자학회 1999 전력전자학술대회 논문집 Vol.1999 No.7

For a man's approaching limitation In radiation environment, all work must be performed with remoted system to ensure worker's safety and reliability from radiation damage. The remoted system is mostly used in visual observation CCTV system. In high radiation environment of nuclear power plant, RI(Radio-isotope) facility, medical radiation treatment facility must be used to radiation tolerant CCTV cameras for radiation damage. We have studied a radiation basic performance of camera components and CCTV cameras to develop radiation tolerant CCTV cameras. As a result, we are able to design a radiation tolerant camera of 108 rad total dose.

디지털 보드를 이용한 아날로그형 감마카메라의 물리적 특성연구

주관식,소수길 명지대학교 자연과학연구소 1998 자연과학논문집 Vol.17 No.-

핵의학 영상기기의 개발은 1950년대 Anger[1]에 의해 개발된 Anger카메라 이후로 눈부신 발전을 거듭하였다. 반면에 핵의학 영상기기 분야의 국내 연구개발 현황은 다소 침체되어 있고 국내 핵의학 임상을 하고 있는 모든 곳에서 장비를 수입에 의존하고 있는 실정이다. 또한 국내의 많은 병원에서 아직도 기존의 아날로그 카메라를 사용함으로서 발생되는 여러 가지 단점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 가지고 있는 기존의 아날로그 카메라를 디지털화하고, 디지털화된 시스템의 평가를 위해서 물리적 특성연구를 하였다. Digital gamma camera compared to analog camera has several advantages including convenient quality control, easy calibration, and easy operation. Thereby improving image quality and diagnostic accuracies. Furthermore, the digita data obtained with digital camera can be utilized for telemedicine as well as PACS. However, many hospitals still operate analog cameras and have difficult situation to replace them with digita cameras. We have studied a feasibility of digitalizing an analog gamma camera into a digital gamma camera. The physica characteristics including uniformity and counting capability were measured. Clinical patients' data were obtained and compared with them obtained using the analog camera at the same time. The results suggest that it may be feasible to upgrade an analog gamma camera into a digital gamma camera.

Gamma-PF 보드를 이용한 아날로그 감마카메라의 디지털화 연구

김희중,소수길,봉정균,김한명,김장휘,주관식,이종두,Kim, Hui-Jung,So, Su-Gil,Bong, Jeong-Gyun,Kim, Han-Myeong,Kim, Jang-Hwi,Ju, Gwan-Sik,Lee, Jong-Du 대한의용생체공학회 1998 의공학회지 Vol.19 No.4

아날로그 감마카메라에 비해 디지털 카메라는 Q.C가 편리하고, Calibration과 조작이 매우 쉬운 장점들을 갖고 있어 영상 질을 향상시킬 뿐만 아니라 진단의 정확도를 높일 수 있다. 더욱이, 디지털 카메라로 획득한 디지털 영상은 PACS(Picture Archiving and Communication System) 뿐만 아니라 원격진료에도 활용될 수 있다. 그러나, 많은 병원들이 아직도 아날로그 카메라를 사용하고 있고 이들을 디지털 카메라로 대체하기는 어려운 상황에 있다. 본 연구는 아날로그 감마카메라를 디지털화 할 수 있는지의 가능성을 보는 것이었다. 카메라를 디지털화 한 후 균일도 계수능력 등의 물리적 특성을 측정하였다. 임상에서의 사용 가능성을 보기 위해 아날로그 시스템과 디지털 시스템을 동시에 연결하여 임상 데이터들을 획득하였다. 이들의 결과는 임상환경에서 아날로그 카메라를 디지털화 하 수 있다는 가능성을 보여주었다. Digital gamma camera has many advantages over analog gamma camera. These include convenient quality control, easy calibration and operation, and possible image quantitation which results in improving diagnostic accuracies. The digital data can also be utilized for telemedicine and picture archiving and communication system. However, many hospitals still operate analog cameras and have difficult situation to replace them with digital cameras. We have studied a feasibility of digitalizing an analog gamma camera into a digital camera using Gamma-PF interface board. The physical characteristics that we have measured are spatial resolution, sensitivity, uniformity, and image contrast. The patient's data obtained for both analog and digital camera showed very similar image quality. The results suggest that it may be feasible to upgrade an analog camera into a digital gamma camera in clinical environments.

원형단일결정을 이용한 SPECT의 정량화 연구

김희중,김한명,소수길,봉정균,이종두 한국의학물리학회 1998 의학물리 Vol.9 No.3

핵의학 단층촬영기를 이용하여 몸 안에서 일어나는 신진대사, 혈류량 공급, 생화학적 변화, 또는 뇌에서의 도파민 운반체, 수용체 등의 영상을 획득한 후 정량화할 수 있다면 환자의 조기진단뿐만 아니라 치료계획을 세우고 치료경과 등을 객관적으로 측정하는데 매우 유용할 것이다. 그러나 물리적 요소들인 감쇠, 산란, 부분용적 효과, 노이즈, 그리고 재구성 알고리즘 등은 SPECT 의 디자인에 관계없이 영상의 정성적 또는 정량적 결과에 영향을 미친다. 본 논문에서는 뇌 촬영용 단일 결정 SPECT와 뇌 모형 팬텀을 이용하여 물리적 요소들 중 특히 감쇠와 산란의 영향을 정량화하고 보정 방법에 따른 결과를 정량 분석하였다. 산란 보정은 주 에너지 창 140keV$\pm$10% (126~154 keV)와 산란에너지 창 119keV$\pm$6% (112~126keV)를 이용하여 데이터를 획득한 후 산란 에너지 창의 100%를 빼주는 방법을 적용하였다. 영상 재구성은 차단주파수 0.95cycles/cm와 차수 10을 적용한 저역통과 Butterworth 여과기로 여과하여 여과후 역투사 방법으로 재구성하였다. 감쇠 상수는 산란 보정을 하지 않은 경우와 한 경우에 따라 각각 0.12cycles/cm 와 0.15cycles/cm 를 적용하여 뇌 내에서의 균일한 감쇠계수로 가정하고 Chang 방법에 의하여 감쇠에 대한 보정을 하였다. 정량분석을 위해 기저핵이 뚜렷이 보이는 3개의 단층면을 선택하여 기저핵과 그 외 뇌 영역에 관심영역을 구하였다. 산란보정을 하지 않았을 때 감쇠보정을 한 후의 ROI 값은 감쇠 보정전 ROI 값에 비해 기저핵 2.20배 배후 방사능 2.10배였다. 반면에 감쇠보정 후와 감쇠보정 전의 기저핵과 배후방사능의 비율은 매우 비슷했다. 산란보정을 한 후 감쇠보정을 한 ROI 값은 감쇠보정 전 ROI 값과 비교할 때 기저핵 2.69 배 배후 방사능 2.64 배로 뇌 영상의 절대적 정량적 분석을 위해서는 반드시 감쇠 보정이 필요한 것을 보여준다. 기저핵과 배후 방사능의 참값 비율이 6.58, 4.68, 1.86 일 때 산란 보정과 감쇠보정을 한 경우는 참값의 76%, 80%, 82%로 측정하였고 감쇠보정을 하지 않은 경우는 75%, 81%, 81%로 측정하였다. 참값의 비율이 낮을수록 참값에 가깝게 측정하였으나 산란과 감쇠보정을 한 경우에도 참값에 비해 약 20% 의 과소평가를 볼 수 있었다. 이는 본 논문에서 자세히 다루지 않은 부분용적 효과와 재구성 알고리즘 그리고 위에서 적용한 대략적인 감쇠와 산란보정 방법의 원인으로 사료되며 앞으로 더욱 연구되어야 할 분야이다. Nuclear medicine emission computed tomography(ECT) can be very useful to diagnose early stage of neuronal diseases and to measure theraputic results objectively, if we can quantitate energy metabolism, blood flow, biochemical processes, or dopamine receptor and transporter using ECT. However, physical factors including attenuation, scatter, partial volume effect, noise, and reconstruction algorithm make it very difficult to quantitate independent of type of SPECT. In this study, we quantitated the effects of attenuation and scatter using brain SPECT and three-dimensional brain phantom with and without applying their correction methods. Dual energy window method was applied for scatter correction. The photopeak energy window and scatter energy window were set to 140ke${\pm}$10% and 119ke${\pm}$6% and 100% of scatter window data were subtracted from the photopeak window prior to reconstruction. The projection data were reconstructed using Butterworth filter with cutoff frequency of 0.95cycles/cm and order of 10. Attenuation correction was done by Chang's method with attenuation coefficients of 0.12/cm and 0.15/cm for the reconstruction data without scatter correction and with scatter correction, respectively. For quantitation, regions of interest (ROIs) were drawn on the three slices selected at the level of the basal ganglia. Without scatter correction, the ratios of ROI average values between basal ganglia and background with attenuation correction and without attenuation correction were 2.2 and 2.1, respectively. However, the ratios between basal ganglia and background were very similar for with and without attenuation correction. With scatter correction, the ratios of ROI average values between basal ganglia and background with attenuation correction and without attenuation correction were 2.69 and 2.64, respectively. These results indicate that the attenuation correction is necessary for the quantitation. When true ratios between basal ganglia and background were 6.58, 4.68, 1.86, the measured ratios with scatter and attenuation correction were 76%, 80%, 82% of their true ratios, respectively. The approximate 20% underestimation could be partially due to the effect of partial volume and reconstruction algorithm which we have not investigated in this study, and partially due to imperfect scatter and attenuation correction methods that we have applied in consideration of clinical applications.

위치 민감형 광전자증배관을 이용한 영상용 감마프로브의 개발

봉정균,김희중,소수길,김한명,이종두,권수일,Bong, Jeong-Gyun,Kim, Hui-Jung,So, Su-Gil,Kim, Han-Myeong,Lee, Jong-Du,Gwon, Su-Il 대한의용생체공학회 1999 의공학회지 Vol.20 No.1

본 연구의 목적은 작은 부위의 종양 또는 수술후 잔여종양을 검출할 수 있는 소형 고성능 영상용 감마프로브를 개발하는 것이다. 감마프로브의 검출기 시스템을 위해 위치민감형 광전자증배관(PSPMT)을 사용하였고, -1000V의 고전압을 공급하였다. 섬광체는 직영 7.62cm, 두께 9.5mm인 NaI(Tl)를 사용하였으며, 광학그리스를 이용하여 NaI(Tl)와 PSPMT를 접합시켰다. 조준기는 평형육각구멍조준기로써 직경 1.3mm, 격벽 두께 0.22mm, 그리고 길이 40mm이었다. 신호처리시스템은 위치신호처리와 트리거신호처리로 구분되며, 위치신호처리는 전단증폭기, 주증폭기를 거쳐 가산, 감산, 제산신호회로를 이용하여 얻었고, 트리거신호는 가산증폭기, 일정분획식별기 그리고 게이트 모듈을 이용하여 얻었다. 데이터 획득은 Gamma-PF 인터페이스 보드를 경우유하여 PIP 소프트웨어와 펜티엄 PC에 제어되었다. 영상연구를 위해 점선원을 이용하여 장균이도 영상과 슬릿마스크 영상을 얻었다. 그리고 조준기를 사용하여 두 개의 구멍팬텀 영상을 얻었다. 고유공간분해능은 3.97mm이었으며, 시스템 공간분해능은 5.97mm이었다. PSPMT를 이용하여 개발한 소형 감마프로브에 의해 획득된 팬텀영상은 좋은 영상질을 보여주었으며, 임상적용을 위해서는 영상특성의 최적화 연구가 계속되어야할 것으로 생각된다. The purpose of this study was to develop a miniature imaging gamma probe with high performance that can detect small or residual tumors after surgery. Gamma probe detector system consists of NaI(Tl) scintillator, position sensitive photomultiplier tube (PSPMT), and collimator. PSPMT was optically coupled with 6.5 mm thick, 7.62 cm diameter of NaI(Tl) crystal and supplied with -1000V for high voltage. Parallel hexagonal hole collimator was manufactured for characteristics of 40-mm hole length, 1.3-mm hole diameter, and 0.22 mm septal thickness. Electronics consist of position and trigger signal readout systems. Position signals were obtained with summing, subtracting, and dividing circuit using preamplifer and amplifier. Trigger signals were obtained using summing amplifier, constant fraction discriminator, and gate and delay generator module with preamplifer. Data acquisition and processing were performed by Gamma-PF interface board inserted into pentium PC and PIP software. For imaging studies, flood and slit mask images were acquired using a point source. Two hole phantom images were also acquired with collimator. Intrinsic and system spatial resolutions were measured as 3.97 mm and 5.97 mm, respectively. In conclusion, Miniature gamma probe images based on the PSPMT showed good image quality, we conclude that the miniature imaging gamma probe was successfully developed and good image data were obtained. However, further studies will be required to optimize imaging characteristics.