의료영상
Radiography, CT, Nuclear Medicine, MRI, Ultrasound
--임상적 혹은 의학적 목적을 위해 living subject의 이미지를 촬영하는 기술
PET/SPECT, X-ray, CT, US(초음파), MRI 등이 있다.
1. Anatomy - 구조 (뼈, 조직)
2. Physiology - 기능 (혈류, 산소 소비량, 물질대사)
3. Molecular- 분자 (항체, 신경전달물질 Neurotransmitter...)
1. Radiography 방사선촬영
1)방사선 물리
x선은 가시광선파장의 약 1/1000에 해당하는 전자기파로, 빠른 전자를 물체에 충돌시킬 때 투과력이 강한 복사선(전자기파)이 방출된다. 이 때의 에너지는 다음과 같다.
h: 플랑크 상수
c: qlcdml threh
λ: 파장
<제동복사_Bremsstrahlung>
필라멘트에 전류를 흘려 전자를 방출하고 되고, 전기장에 의해 방출된 전자를 빠른 속도로 가속한다. 가속되어 빠른 운동을 하는 전자는 반대편으로 날아가 금속 표면에 충돌하여 급작스럽게 감속하는 운동을 하게 된다.
유리로 만든 진공관을 사용하여 전자를 가속하고 제동복사를 일으키고, 이 때 x선이 방출된다.
감쇠계수_ attenuation coefficient
물질에 특정 방사선의 평행 beam이 입사할 경우, 그 물질의 두께 Δx의 엷은 층을 통과하는 동안에 감쇠에 의해서 제거되는 방사선의 비율을 µΔx로 할 때 이 µ를 그 물질의 감쇠계수라 한다. 감쇠계수는 방사선의 에너지 함수이다. Δx의 표현으로 길이·또는 단위면적당의 질량·단위면적당의 mol수·단위면적당의 원자수 등 어느 것을 쓰는가에 따라 µ는 각각 선(線)감쇠계수·질량감쇠계수 mol감쇠계수·원자감쇠계수로 쓰인다.
Beam hardening
선형 감쇄 계수는 X-ray Photon 은 단일 에너지를 가지고 있다고 가정하고 얻어진 결과이다. 하지만 X-ray Tube 에서 발생하는 X-ray Photon 은 단일 에너지를 가지는 것이 아니라 다중 에너지를 가지게 된다. 이로 인하여 Beam Hardening Artifact가 발생한다.
이는 단층영상 에서 패임(cupping)으로 나타나거나 감쇠 계수의 감 소현상이 나타나 질환판독에 있어 매우 큰 혼란을 주기도 한다.
높은 에너지의 Photon 보다 낮은 에너지의 Photon 을 더 잘 흡수하므로, 물질을 투과하면서 점차 저에너지 부분의 Photon 은 많이 감소하고 고에너지의 Photon 은 많이 남게 된다. 그 결과 X-ray Effective Energy 는 증가하게 된다.
CT(computed Tomography)
여러 각도로 X선 사진을 찍어 얻은 그래프를 시각화한 것을 사이노그램이라 한다.
각 각도에서 촬영한 사이노그램을 reconstruction하여 이미지를 얻는다.
back projection 역투사
x선이 진행한 경로를 거슬러 가면서 각 각도별로 x선 검출량을 더해주면서 영상을 재구성한다.
필터
PET
양전자 단층촬영 장비는 인체 주위를 둘러싸도록 배열된 다수의 감마선 검출기와 2개의 광자신호 동시성을 판별하는 회로로 구성된다. 검출기 가운데 2개가 동시에 감마선을 감지하면 그 2개의 검출기를 잇는 직선 위에서 쌍소멸이 일어났음을 알 수 있다. 이에 따라서 이 정보를 모아 컴퓨터로 입체 영상을 재구성한다.
양전자 단층촬영은 붕괴 시 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 이용하여 체내 물질대사를 추적한다. 양전자는 음전하를 가지고 있는 전자와 물리적 특성이 유사하지만 정반대인 양전하를 가진 방사선이다. C-11, N-13, O-15, F-18 등은 방사성 동위원소에서 방출된다.
감마카메라
진단을 목적으로 체내에 투여된 방사성핵종 또는 그 화합물이 방출하는 감마선을 피검체(被檢體)에 고정시킨 검출기로 측정하여 체내 분포나 장기 내 분포를 기록하여 화상정보를 제공하는 장치이다.
-단일 광자를 방출하는 방사선 동위원소를 사용한다.
반감기가 몇 시간, 며칠 정되 되는 방사성 핵종을 사용한다.
신틸레이터 [ scintillator ]
방사선 검출에 사용되는 형광체
방사선이 부딪침으로써 섬광을 발하는 물질. 방사선의 검출에 사용된다.
energy resolution 에너지 분해능
방사선측정기에 있어서 서로 다른 에너지의 방사선을 구별하여 측정할 수 있는 분해능력을 말한다. 단색의 방사선이 입사되었을 때 얻어지는 펄스파고(波高)분포가 가우스분포와 비슷한 경우에는 그 상대표준편차를 퍼센트로 표시한 수치로 표시된다. [반치폭(半値幅)FWHM]도 에너지분해능의 척도로써 사용하기도 한다.
[네이버 지식백과] 에너지 분해능 [energy resolution, -分解能] (원자력용어사전, 2011., 한국원자력산업협회)
[네이버 지식백과] 신틸레이터 [scintillator] (원자력용어사전, 2011., 한국원자력산업협회)
[네이버 지식백과] 감쇠계수 [attenuation coefficient, 減衰係數] (원자력용어사전, 2011., 한국원자력산업협회)
[네이버 지식백과] 제동복사 [Bremsstrahlung, Braking radiation] (물리학백과)
[네이버 지식백과] 양전자 단층촬영 [Positron Emission Tomography] (ICT 시사상식 2021)
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