본 연구에서는 3D 프린팅 기술과 인체공학 순설계를 이용하여 턱관절 자기공명영상 동적 턱관절 검사 보조기구를 개발하고자 하였다. 3D 프린팅 기술 재료는 3D 프린터(Sindo, 3DWOX1, Korea), 3D 모델러 프로그램(Fusion 360, autodesk, USA), PLA(polylactic Acid) 필라멘트 소재를 이용하였고, 영상 검사는 3.0T 자기공명영상 장비 (Magnetom Vida, Siemens, Germany)를 사용하였다. 개발 방법은 성인 30명(남:13명, 여:17명, 평균나이 22.9±2.0세)의 안면뼈 CT(computed tomography) 검사의 단면 영상을 역학적으로 실측하여 상/하악궁의 형상을 모델링하였다. 모델링된 파일은 FDM(fused deposition modeling) 방식으로 3D 프린팅하였다. 출력된 보조기구는 자화 감수성 인공물 실험, 동적 영상 비교, 만족도 평가로 성능을 평가하였다. 그 결과, 자화감수성 인공물 발생은 개발된 개구 보조 장비와 비교하여 모든 영상에서 유의한 차이가 없었다. 동적 비교 영상에서는 TSE 기법이 모든 평가 법에서 가장 우수한 영상 품질을 보였다. 만족도 평가에서는 피검자는 평균 4.3점, 방사선사는 평균 4.4점으로 높은 만족도를 보였다. 결론적으로 인공물 발생이 없는 환자 맞춤형 보조기구에 개구의 동적 기능이 탑재된 보조기구 를 개발하였다.

3D imaging equipment is essential for automated robotic operations that cut radiologically contaminated structure and transfer segmented pieces in nuclear facility dismantling site. Automated dismantling operations using programmed robotic arms can make conventional nuclear facility dismantling operations much more efficient and safer, so dismantling technologies using robotic arms are being actively researched. Resolving the position uncertainty of the target structure is very important in automated robot work, and in general industries, the problem of position uncertainty is solved through the method of teaching the robot in the field, but at the nuclear facility dismantling site, the teaching method by workers is impossible due to activated target structures. Therefore, 3D imaging equipment is a key technology for a remote dismantling system using automated robotic arms at nuclear facility dismantling site where teaching methods are impossible. 3D imaging equipment available in radioactive and underwater environments is required to be developed for a remote dismantling system using robotic arms because most commercial 3D scanners are available in air and certain 3D scanners available in radioactive and underwater environments cannot satisfy requirements of the remote dismantling system such as measurement range and radiation resistance performance. The 3D imaging equipment in this study is developed based on an industrial 3D scanner available in air for efficient development. To protect the industrial 3D scanner against water and radiation, a housing is designed by using mirrors, windows and shieldings. To correct measurement errors caused by refraction, refraction model for the developed 3D imaging equipment is defined and parameter studies for uncertain variables are performed. The 3D imaging equipment based on the industrial 3D scanner has been successfully developed to satisfy the requirements of the remote dismantling system. The 3D imaging equipment can survive up to a cumulative dose of 1 kGy and can measure a 3D point cloud in the air and in water with an error of less than 1 mm. To achieve the requirements, a proper industrial 3D scanner is selected, a housing and shielding for water and radiation protection is designed, refraction correction are performed. The developed 3D imaging equipment is expected to contribute to the wider application of automated robotic operations in radioactive or underwater environments.

블록 매칭 및 3D 필터링(BM3D) 알고리즘은 단일 필터의 문제점을 보완하기 위하여 non-local means 기반으로 만들 어진 융합형 노이즈 제거 알고리즘이다. 하지만, 그 수식 인자의 조절에 관한 연구는 이루어지지 않고 있어 본 연구에서는 자기공명영상에서 발생하는 Rician 노이즈를 제거하기 위해 BM3D 알고리즘의 평활화 정도를 결정하는 노이즈 전력 스펙 트럼 밀도(noise power spectrum density,  )에 대한 최적화를 진행하고자 하였다. MRiLab 시뮬레이션 프로그램을 이 용하여 뇌 조직을 모사할 수 있는 뇌척수액(cerebrospinal fluid, CSF)/회색질(gray matter, GM)/백질(white matter, WM) 팬텀의 T1 강조영상을 획득하였고, 노이즈 레벨이 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 그리고 0.3인 Rician 노이즈를 각각 부가 한 후, BM3D 알고리즘의  값을 0.01부터 0.99까지 0.01씩 증가시키며 각각의 노이즈가 부가된 영상에 적용하였다. 정량 적 평가를 통해 최적화 값을 선정하기 위하여 CSF, GM, WM, 그리고 배경 영역에 관심 영역을 설정한 후 조직별 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR), 총 변동계수(coefficient of variation, COV), 그리고 평균 제곱근 오차(root mean square error, RMSE)를 측정하였다. 결과적으로, 조직별로 계산된 SNR, COV, 그리고 RMSE를 종합적으로 평가 했을 때 모든 조직에서 노이즈 레벨 0.1부터 0.3까지 증가함에 따라  값 또한 함께 증가하는 경향이 나타났으며 일정  값 이상에서는 노이즈뿐만 아니라 영상신호까지 함께 제거되어 개선 폭이 감소하는 것으로 관찰되었으며, 노이즈 레벨에 따라 각각 0.09, 0.13, 0.17, 0.21, 그리고 0.25의  값이 설정된 BM3D 알고리즘이 적용되었을 때 가장 합리적인 영상 특성을 보이는 것으로 나타났다. 결론적으로, 효과적인 노이즈 제거를 위해서 고정된 값이 아닌 노이즈 레벨에 따른 적합한 값을 적용해야 함을 증명할 수 있었다.

목 적 : 족관절 염좌 환자의 자기공명영상 검사 시 전하경비인대(AITFL)와 전거비인대(ATFL)를 관찰하기 위한 사방향 관상면(oblique coronal plane) 2D FSE 영상과 Isotropic 3D FSE Cube 영상의 비교를 통하여 그 유용성에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 2013년 10월부터 2013년 12월까지 족관절 염좌를 주 호소로 본 기관을 내원한 환자 15명(남자: 6명, 여자: 9명)을 대상으로, 사방향 관상면 2D FSE 기법과 시상면 3D FSE Cube 영상기법을 이용하여 AITFL과 ATFL의 영상을 획득하였다. 획득한 영상에서 AITFL과 ATFL, 골조직, 배경신호의 SI 및 CNR을 측정하고, Mann-Whitney U-검정으로 두 기법간의 통계적 유의성을 검증하여 정량적 평가를 하였다. 또한 영상의학의 2명이 각각의 영상에서 보여지는 AITFL과 ATFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 3가지 항목을 4점 척도(0: 진단불가-Non diagnostic, 1: 부족함-Poor, 2: 적합함-Adequate, 3: 좋음-Good)로 평가하고, 평가결과 간의 일치도 검증을 위하여 Kappa-value(SPSS 19) 검정을 통해 통계적 유의성( p<0.05)을 검증하여 정성적 평가를 하였다. 영상획득에 사용된 장비는 3.0T MR 장비와 Extremity RF Coil을 사용하였다. 결 과 : 정량적 평가에서 CNR의 평균값은 AITFL의 경우 사방향 관상면 2D FSE영상에서는 10.72±0.01, 3D FSE Cube 영상에서는 18.66±0.52이었다. ATFL의 경우에는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서는 5.62±0.98, 3D FSE Cube 영상에서는 8.15±0.65이었다. AITFL과 ATFL 모두 3D FSE Cube 영상에서 CNR 값이 높았으며, 두 영상기법 간의 CNR 값의 비교는 통계적으로 유의하였다( p<0.05). 정성적 평가에서 관찰자 1에 의한 AITFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 평가결과는 사방향 관상면 2D FSE 영상의 경우 2.4±0.5, 2.5±0.5, 2.6±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.3, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 순으로 값을 나타냈다. ATFL의 경우는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서 2.5±0.5, 2.3±0.4, 2.5±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.4, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 값을 나타냈다. 관찰자 2에 의한 AITFL의 형태 및 연속성, 부분용적에 의한 인공음영, 병변의 묘사정도의 평가결과는 사방향 관상면 2D FSE 영상의 경우 2.4±0.5, 2.3±0.8, 2.6±0.4의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.8±0.3, 2.8±0.3, 2.8±0.3의 값을 나타냈다. ATFL의 경우는 사방향 관상면 2D FSE 영상에서 2.8±0.4, 2.4±0.5, 2.8±0.5의 순으로 값을 나타냈고, 3D FSE Cube 영상에서는 2.9±0.2, 2.9±0.2, 2.9±0.2의 순으로 값을 나타냈다. AITFL과 ATFL 모두 3D FSE Cube 영상에서 평가 결과가 높게 나타났으며, 두 관찰자 간 평가결과의 일치도 검정은 통계적으로 유의하였다( p<0.05). 결 론 : 족관절 염좌 환자에서 3D FSE Cube 영상이 사방향 관상면 2D FSE 영상에 비해 AITFL과 ATFL의 손상 감별 및 기타 인대손상의 평가에 매우 유용하다는 것을 알 수 있었다

본 연구의 목적은 광자계수검출기 기반 스펙트럼 전산화단층촬영을 이용하여 K-각 영상을 획득하고, 이 를 통해 3차원 융합진단영상을 구현하여 임상적 이용 가능성을 평가하고자 하였다. 실험을 통한 K-각 영상 획득을 위해 스펙트럼 전산화단층촬영 시스템을 이용하였다. 희석된 iodine과 gadolinium 조영제가 주입된 6개의 튜브를 돼지고기에 삽입하여 팬텀을 제작하였다. 100 kVp 관전압과 500 μA 관전류 조건에서 발생된 X-선을 이용하였으며, iodine과 gadolinium의 K-각 흡수에너지를 고려한 35 및 52 keV에 저에너지 문턱값 을 설정하여 K-각 영상을 획득하였다. 융합진단영상은 일반적인 전산화단층촬영 영상과 스펙트럼 전산화 단층촬영을 통해 획득한 iodine 및 gadolinium 영상을 정합하여 획득하였다. 두 가지 조영제 기반 융합진단 영상의 CNR은 일반적인 CT보다 평균적으로 6.76-14.9배 높았으며, 3차원 융합진단영상은 각 조영제의 물 질 지도 정보를 제공할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안하는 방법을 통해 전산화단층영상의 화질을 향 상시킬 수 있으며 특정 물질의 추가적인 정보를 제공을 통해 진단의 효율성을 증가시킬 수 있다.

의료수준의 향상과 더불어 환자들의 첨단의료장비에 대한 기대수준이 증가하고 있으며 특히 자기공명영상(Magnetic Resonance Image : MRI)은 현재 모든 임상 분야에서 가장 핵심적인 영상진단 도구로서 사용되고 있다. 그러나 검사 중에 발생하는 심각한 소음으로 많은 환자가 심리적인 불안을 경험한다고 한다. 이에 본 연구에서는 자기공명영상검사실의 기존 헤드셋 흡음재에서 차음재를 추가한 헤드셋의 소음저감평가와 차음재별 영상 아티팩트(artifact) 유무를 알아보고자 하였다. 3D 프린팅한 헤드셋 내부에 흡음재(스펀지)와 차음재(아크릴판, 구리판, 3D copper plate)를 교차 배열하여 MRI 검사소음을 녹음하여 스피커로 같은 dB 값의 소음을 발생시키며 3D 프린팅 된 두부모형의 내부에 소음측정기로 dB 값을 측정하여 정량분석을 하며 자체 제작한 헤드셋을 물팬텀에 밀착시킨 후 MRI영상 아티팩트 유무를 검사한다. 드셋의 정량평가를 한 결과, 헤드셋 평균 dB 값은 81.8 dB 로 나타났으며, 차음재를 추가한 헤드셋에서 가장 방음효과가 뛰어난 재료조합(구리, 아크릴판, 스펀지, 스펀지) 헤드셋의 평균 dB 값은 70.4 dB 값이 측정되었지만 MRI 시뮬레이션 결과 구리가 반자성체이기 때문에 아티팩트가 나타나 배제하였고 두 번째로 방음효과가 뛰어난 (스펀지, 아크릴판, e-copper plate, 스펀지) 헤드셋의 평균 dB 값은 70.6 dB 값이 측정되었고 MRI 시뮬레이션 결과 인공물 나타나지 않았다. 구리분말이 약 40%가 포함된 e-copper PLA로 출력한 재료를 동일하게 시뮬레이션을 한 결과 인공물 나타나지 않았으므로 3D 프린팅 재료의 사용이 적합하였고 구리보다 경제성이 우수하며 가공이 용이하므로 적합한 재료로 선정하였다. MRI관련 연구에 있어 3D 프린팅을 이용한 상호발전이 매우 기대된다.

본 데이터 분석은 췌장의 묘출을 위한 2D T1 FFE 과 3D T1 THRIVE 기법을 비교하고자 하였다. 1.5 T에서 검사한 총 85명(남자 45명, 여자 40 명, 연령범위 38-80세, 평균연령 58세)의 데이터를 PACS 네 트워크(network)로 분석을 하였다. 평균 2D T1 FFE(SNR: 46.42 ± 0.67, CNR: 28.16 ± 0.50,)보다 3D T1 THRIVE(SNR: 53.84 ± 1.20, CNR: 35.48 ± 0.70)값이 의미 있게 높은 값을 보여주었고(p<0.05), 영상의 질적인면(2D T1 FFE: 2.2 ± 0.05, 3D T1 THRIVE: 2.63 ± 0.14)에서도 2D T1 FFE 기법에 비 해 3D T1 THRIVE 기법이 모두 우위의 값을 얻게 되었다(p<0.05). 그러나 3D T1 THRIVE 기법이 높은 값을 얻었지만 영상의 질을 감소시키는 몇 가지 인공물이 발생하였다. 결론적으로 1.5 T MRI 기기를 이용 한 3D T1 THRIVE 기법이 SNR, CNR, 영상의 질적 측면에서 증가된 결과를 얻었다.

In this study, a MFL (Magnetic Flux Leakage) image based 3D inspection system which is incorporated into a cable climbing robot was investigated for Steel Cable NDT of Cable-stayed Bridge and Suspension Bridge. Firstly, a MFL sensor head prototype composed of two permanent magnets and eight hall sensors was designed and fabricated. A steel cable specimen with several types of damage was inflicted and scanned by the MFL sensor head to measure the magnetic flux density of the specimen. The measured MFL signals were used to interpret the healthy condition of the steel cable. For improving the resolution and quantification of the damage level, digital signal processing techniques were performed. Finally, the measured MFL signals were visualized by using 3D imaging method.