KR101030927B1 - Radiation dosimetry method depending on patient and system thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성 물질이 유입된 환자의 내부피폭 정도를 측정하기 위한 전신계수기의 효율적인 교정 값을 산출하여 방사선을 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 방사선측정 시스템은, 방사능 섭취량을 알고 있는 대상체에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 3차원 영상 형성부; 상기 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 전산모사부; 상기 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하고, 상기 계수 효율을 이용하여 상기 3차원 영상에 대하여 계수 교정을 수행하는 계수교정부; 및 상기 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 선량 측정부를 포함한다.The present invention relates to a method and system for measuring radiation by calculating an effective calibration value of a systemic counter to measure the internal exposure of a radioactive material. Radiation measuring system of the present invention, a three-dimensional image forming unit for forming a three-dimensional image based on the optical image of the subject knowing the radiation intake; A computer simulation unit for performing computer simulation on the 3D image; A coefficient correction unit for calculating a telegraph counter counting efficiency for the computerized 3D image and performing coefficient correction on the 3D image using the counting efficiency; And a dose measuring unit for measuring a radiation exposure dose with respect to the coefficient-corrected 3D image.

3차원 영상, 복셀 팬텀, 내부피폭, 전신계수기, 선량평가 3D image, voxel phantom, internal exposure, telegraph, dose assessment

Description

환자맞춤형 방사선 측정 방법 및 시스템{RADIATION DOSIMETRY METHOD DEPENDING ON PATIENT AND SYSTEM THEREOF}RADIATION DOSIMETRY METHOD DEPENDING ON PATIENT AND SYSTEM THEREOF

본 발명은 내부피폭 선량 측정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 방사성 물질이 유입된 환자의 내부피폭 정도를 측정하기 위한 전신계수기의 효율적인 교정 값을 산출하여 방사선을 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for measuring internal exposure dose, and more particularly, to a method and system for measuring radiation by calculating an effective calibration value of a systemic counter for measuring the internal exposure of a radioactive material.

인체 내의 방사성물질을 정량적으로 평가하는 방법은 체내 방사능을 외부에서 직접 측정하는 직접 생물분석법, 체내(in vivo) 생물분석법(bioassay)이나 소변 등 생체에서 채취한 시료를 분석하여 평가하는 간접 생물분석법 및 체외(in vitro) 생물분석법으로 대별된다. 직접 생물분석법은 체내의 방사성핵종이 방출하는 방사선을 체외에서 측정 가능한 경우에만 적용할 수 있기 때문에 감마선이나 특성 X선, 즉 고에너지 광자를 내는 핵종이 주된 대상이 된다. 방출 방사선을 체외에서 측정할 수 없는 알파 방출체나 베타 방출체에 대해서는 간접 생물분석법을 사용하는 것이 일반적이다. The method of quantitatively evaluating radioactive substances in the human body includes direct bioassays for directly measuring external radioactivity in the body, indirect bioassays for analyzing and evaluating samples taken from living bodies such as in vivo bioassay or urine, and It is roughly classified as an in vitro bioassay. Because direct bioassay can be applied only when the radiation emitted by the radionuclides in the body can be measured outside the body, gamma rays or characteristic X-rays, or high-energy photons, are the main targets. It is common to use indirect bioassays for alpha emitters or beta emitters, for which emission radiation cannot be measured in vitro.

직접 생물분석법은 인체라는 큰 측정 대상체 내에 존재하는 미량의 방사능을 측정대상체로부터 상당한 거리에 검출기를 두고 측정하는 일종의 저준위 방사능 계 측법이므로 필연적으로 계수효율이 분석법의 성능을 좌우하는 주요 인자가 된다. 체내 방사성핵종에서 방출된 광자는 검출기까지 거리가 수십 cm에 이르므로 기하학적 효율이 낮고, 나아가 신체계수기에 이르기 까지 인체 조직물질, 공기, 신체계수기 입사창 물질에 의해 감쇠되므로 본질적으로 계수효율이 매우 낮다. Direct bioassay is a low-level radiometric method that measures a small amount of radioactivity in a large measurement object called a human body with a detector at a considerable distance from the measurement object. Therefore, counting efficiency is a major factor in determining the performance of the method. Photons emitted from radionuclides in the body have low geometrical efficiency due to the distance of several tens of centimeters to the detector, and inherently low counting efficiency because they are attenuated by human tissue material, air, and body window incident window materials to the body counter. .

저준위 방사능계측에서 측정할 수 있는 최저검출방사능(minimum detectable activity; MDA)을 결정하는 인자는 계수효율, 백그라운드 계수율, 그리고 계수시간이다. 체내의 미량 방사능을 측정하기 위해서는 MDA를 낮춰야 하는데 이를 위해서는 계수효율은 높이고, 백그라운드 계수는 낮추며 계수시간은 증가시켜야 한다. 계수시간을 증가시키는데는 피검자의 불편함 등 현실적 제약으로 인하여 한계가 있다. 백그라운드 계수를 낮추기 위해서는 수동형 차폐의 강화와 능동형 비동시계수(또는 동시계수) 기법 등을 사용한다. 계수효율을 높이기 위해서는 검출기의 크기를 키우고 가능하면 측정 대상과 검출기의 거리를 가깝게 해야 한다.Factors that determine the minimum detectable activity (MDA) that can be measured in low-level radiometric measurements are counting efficiency, background counting rate, and counting time. In order to measure the trace radioactivity in the body, the MDA must be lowered. To this end, the counting efficiency must be increased, the background count must be lowered, and counting time must be increased. Increasing the counting time is limited due to practical limitations such as inconvenience of the subject. To reduce the background coefficients, passive shielding enhancements and active asynchronous clock (or simultaneous) techniques are used. To increase the counting efficiency, increase the size of the detector and if possible close the detector to the detector.

MDA를 낮추기 위한 최선의 기법들이 사용됨을 전제로 궁극적으로는 주어진 측정조건에서 계수효율을 결정해야 한다. 이 과정을 계수기의 교정이라 부른다. 일반적으로 계수기 교정 효율은 방사능을 알고 있는 시료(표준선원)를 실제 측정대상 계측 조건과 유사한 조건에서 측정하여 계수효율을 결정하는 방식으로 이루어진다.Assuming that the best techniques for lowering the MDA are used, ultimately the counting efficiency should be determined for a given measurement condition. This process is called calibration of the counter. In general, the counter calibration efficiency is determined by measuring a sample (standard source) having known radioactivity under conditions similar to those of the actual measurement target.

인체를 측정대상체로 할 경우에는 교정에 사용하는 표준선원도 인체와 유사한 형태와 크기를 가져야 한다. 그러므로 신체계수를 위한 계수기 교정에는 기지의 방사능을 내장한 인형 측정대상체를 사용한다. 이러한 인형 대상체를 대상체 또는 팬텀(phantom)이라 부른다. 그런데 일반적인 실험실 계측과는 달리 신체계수의 경 우에는 측정대상이 정형화되지 않는다. 피검자의 체격이나 체형이 개인마다 차이가 있기 때문이다. 따라서 원론적으로는 다양한 유형의 인체에 준하는 대상체를 갖춰 각각에 대한 측정을 통해 계수효율 세트를 구비해야 한다. 예를 들면 성인과 아동처럼 체격이 현저히 다른 경우에 대해 적용하기 위한 대상체들이 개발되어 사용되고 있다.If the human body is to be measured, the standard source used for calibration should be similar in shape and size to the human body. Therefore, for the calibration of the counter for body count, a doll measuring object with known radioactivity is used. Such doll objects are called objects or phantoms. However, unlike general laboratory measurements, the measurement object is not formalized in the case of body coefficient. This is because the individual's physique or body type differs from person to person. Therefore, in principle, it is necessary to have an object that corresponds to various types of human body and to have a counting efficiency set by measuring each of them. For example, subjects have been developed and used for applications where the physique differs significantly, such as adults and children.

인체 선량 계측 초창기부터 지금까지 사용되고 있는 가장 보편적인 BOMAB 대상체(도 3 참조)는 몸통이나 사지를 형상화한 몇 개의 원통 또는 타원통형 용기에 방사성용액을 채워 인형 모양을 구성하며, 연령 그룹별로 대상체 패밀리 사양을 정하여 가공하고 있다. Kovtun 등은 다양한 규격을 갖는 폴리에틸렌 육면체 블릭들을 조합하여 패밀리 모의체를 구성하는 모델을 개발하여[Radiat. Prot. Dosim. 89(3-4).239-242(2000)] Carlan 등[Radiat. Prot. Dosim. 116( 1??4), 160??164(2005)] 이 모델에 기반한 IGOR 대상체를 개발해 사용하고 있다. 외형을 보다 인체에 가깝게 만든 대상체로 대표적인 것은 RANDO 팬텀[Am. J. Rentg. 87, 185(1962)]이 대표적이다. RANDO 팬텀은 연조직은 isocyanate 고무를, 폐조직은 에폭시 레진을 기반으로 한 가벼운 물질을, 그리고 뼈는 실제 인골을 사용한다. 인체 측정의 주된 관심 영역인 몸통에 대해 내부 장기 형상까지 모델링한 대상체로는 JAERI 몸통팬텀[J. Nucl. Sci. Techol. 25, 875(1988)]과 Livermore 몸통팬텀[Proc. 6th IRPA, 964(1984)]이 대표적이다. The most common BOMAB object (see Figure 3), which has been used since the early days of human dosimetry, forms a doll shape by filling a radioactive solution into several cylindrical or elliptical containers shaped to the body or limbs, and the object family specification by age group. It is determined by processing. Kovtun et al. Developed a model for constructing family simulations by combining polyethylene cubes of various specifications [ Radiat. Prot. Dosim. 89 (3-4) .239-242 (2000)] Carlan et al. Radiat. Prot. Dosim. 116 (1 ?? 4), 160 ?? 164 (2005)] IGOR objects based on this model have been developed and used. Representatives of the object closer to the human body is RANDO phantom [ Am. J. Rentg. 87, 185 (1962)]. The RANDO phantom uses isocyanate rubber for soft tissue, light material based on epoxy resin, and actual bone for bone. Subjects modeled to the internal organ shape for the torso, the main area of interest in anthropometric measurements, include the JAERI torso phantom [ J. Nucl. Sci. Techol . 25, 875 (1988)] and Livermore Torso Phantom [ Proc. 6th IRPA , 964 (1984)].

이러한 개발에도 불구하고 신체계수기 교정에 대상체를 사용하고 이를 이용하여 섭취량을 결정하는데에는 몇 가지 문제점이 있다[Radiat. Prot. Dosim. 128(2). 245-250(2008)]. 첫째는 표준 대상체로 대표하기에는 피검자인 사람의 체격과 체형이 상당히 다양하다는 점이다. 성인과 아동 즉, 본질적 체격 차이를 갖는 상이한 그룹도 있지만 성인 그룹에서도 체형에 따라 계측의 기하학적 배열, 나아가 계수효율에 상당한 차이가 발생할 수 있다.Despite these developments, there are some problems in using subjects to calibrate the counter and using them to determine intake [ Radiat. Prot. Dosim. 128 (2). 245-250 (2008). The first is that the size and shape of a person as a subject vary considerably to represent a standard subject. Although there are different groups with intrinsic physique differences between adults and children, there may be significant differences in the geometrical arrangement of measurements and even the counting efficiency, depending on body type.

둘째는 보다 다양한 대상체를 사용하여 교정한 데이터가 있는 경우에도 실제 피검자의 체격에 어떤 데이터를 사용할 것인지 결정해야 하는 문제도 있다. 이 밖에도 실제 체내의 방사능은 핵종과 그 물리화학적 형태에 따라 불균일하게 분포하는데 대상체에서 이와 같은 불균일 특성을 반영하기 어렵다는 문제점도 있다.Second, there is a problem of determining which data to use for the actual subject's physique even when there are data corrected using more various objects. In addition, the actual radioactivity in the body is heterogeneously distributed according to the nuclide and its physicochemical form, but there is a problem that it is difficult to reflect such nonuniform characteristics in the subject.

따라서 내부피폭 평가를 위한 직접 생물분석 계측에서 피검자의 체격이나 체형 차이로 인한 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 다양한 피검자 체격을 고려한 보다 적절한 계수효율 데이터 세트를 확보하는 것이 필요하다. 여러 유형의 체격에 대해 효율 데이터를 결정하는 일차적인 접근은 그러한 규격을 갖는 실질 대상체 세트를 구비하여 각각에 대해 교정 측정을 실시하는 것이다. 이 목적으로 연령 군에 따른 체격차이를 반영한 패밀리 모의체가 개발되어 사용되고 있지만 특히 성인의 경우 폭넓은 체형 차이를 충실히 반영한 대상체를 두루 갖추는 것은 비용, 유지관리 측면에서 현실적으로 어려움이 있다. 이에 대한 하나의 대안은 정교한 시뮬레이션 계산으로 실측을 대신하는 것이다. 광자에 대한 수송계산이나 검출기 물질과 상호작용 모델과 그 시뮬레이션 수단이 충분히 개발되어 있으므로 이러한 수단을 이용하면 실측을 하지 않더라도 신체계수기의 효율 데이터를 만족할 수준의 정확도로 평가할 수 있기 때문이다. 그러면 실질 팬텀은 시뮬레이션을 통한 효율 데이터 산 출이 적절함을 입증하는데 사용할 대표적인 것으로 충분하게 된다.Therefore, it is necessary to secure a more appropriate counting efficiency data set considering various subject sizes in order to improve these problems caused by the size and shape of subjects in direct bioanalytical measurement for internal exposure evaluation. The primary approach to determining efficiency data for different types of physique is to have a set of real objects with such a specification and make calibration measurements for each. For this purpose, family mock-ups have been developed and used that reflect physique differences according to age groups, but in the case of adults, it is practically difficult in terms of cost and maintenance to have subjects that faithfully reflect wide body differences. One alternative to this is to replace actual measurements with sophisticated simulation calculations. Since transport calculations for photons, interactions with detector materials, and simulation tools have been developed, such means can be used to evaluate the efficiency data of body counters without satisfactory measurements. The real phantom will then be sufficient as a representative one to use to demonstrate that the efficiency data from the simulation is adequate.

본 발명은 방사성 물질이 유입된 환자의 내부피폭 정도를 측정하기 위한 전신계수기의 효율적인 교정 값을 산출하여 방사선을 측정하는 방법 및 시스템을 제공한다.The present invention provides a method and system for measuring radiation by calculating an effective calibration value of a systemic counter to measure the internal exposure of a radioactive material.

본 발명의 방사선 측정 시스템은, 방사능 섭취량을 알고 있는 대상체에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 3차원 영상 형성부; 상기 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 전산모사부; 상기 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하고, 상기 계수 효율을 이용하여 상기 3차원 영상에 대하여 계수 교정을 수행하는 계수교정부; 및 상기 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 선량 측정부를 포함한다.The radiation measuring system of the present invention includes a three-dimensional image forming unit for forming a three-dimensional image based on an optical image of an object having known radiation intake; A computer simulation unit for performing computer simulation on the 3D image; A coefficient correction unit for calculating a telegraph counter counting efficiency for the computerized 3D image and performing coefficient correction on the 3D image using the counting efficiency; And a dose measuring unit for measuring a radiation exposure dose with respect to the coefficient-corrected 3D image.

본 발명의 방사선 측정 방법은, a) 방사능 섭취량을 알고 있는 대상체에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 단계; b) 상기 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 단계; c) 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하는 단계; d) 상기 계수 효율을 이용하여 상기 3차원 영상에 대하여 계수 교정을 수행하는 단계; 및 e) 상기 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 단계를 포함한다.Radiation measuring method of the present invention comprises the steps of: a) forming a three-dimensional image based on an optical image of a subject with known radiation intake; b) performing computer simulation on the 3D image; c) calculating the systemic counter counting efficiency for the computerized 3D image; d) performing coefficient correction on the 3D image using the coefficient efficiency; And e) measuring a radiation exposure dose with respect to the coefficient corrected three-dimensional image.

본 발명에 따르면, 디지털 카메라를 이용해 정면과 측면의 사진을 촬영하여 대상체와 배경의 경계 값을 이용해 대상체를 3차원 영상으로 재구성할 수 있다. 그리고. 3차원으로 재구성된 대상체 영상은 MCNPX의 입력파일로 변환되어 전산모사에 이용될 수 있다. According to the present invention, the front and side pictures can be taken using a digital camera to reconstruct the object into a 3D image using the boundary values of the object and the background. And. The object image reconstructed in 3D may be converted into an input file of MCNPX and used for computer simulation.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions will not be described in detail if they obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환자맞춤형 방사선 측정 시스템의 구성을 보이는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 시스템의 구성을 보이는 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체를 가정한 BOMAB 대상체의 예시도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a patient-specific radiation measurement system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of a radiation measurement system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 An illustration of a BOMAB object assuming a human body according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 발명의 환자맞춤형 방사선 측정 시스템(100)은 방사능 섭취량을 이미 알고 있는 대상에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 3차원 영상 형성부(110), 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 전산 모사부(120), 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하고, 계수 효율을 이용하여 계수 교정을 수행하는 계수교정부(130) 및 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 선량 측정부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the patient-specific radiation measuring system 100 according to the present invention includes a three-dimensional image forming unit 110 and a three-dimensional image forming a three-dimensional image based on an optical image of an object for which radiation intake is already known. Computational simulation unit 120 for performing a computer simulation for the computerized, calculating the coefficient efficiency of the whole body counter for the computerized three-dimensional image, coefficient correction unit 130 for performing the coefficient calibration using the coefficient efficiency and the coefficient correction It includes a dose measuring unit 140 for measuring the radiation dose to the three-dimensional image.

본 발명에서는 환자 맞춤형 내부피폭선량 평가를 위하여 방사능 섭취량을 이미 알고 있는 대상체에 대한 전산모사를 이용하는 방법에 관해 살펴본다. 본 발명 의 대상체 촬영에 필요한 카메라는 30만 화소 정도면 충분하다. 그러나 색을 명확히 구분할 수 있는 카메라를 사용하여야 한다. 먼저 카메라를 대상체로부터 특정 거리에 위치하도록 고정시킨다. 카메라 셔터를 누를 때 카메라가 움직이기 때문에 카메라는 원격제어를 이용하여 동작하도록 한다. 카메라가 고정이 되면 대상체를 360도 회전이 가능한 회전판에 올려놓는다. 회전판은 대상체의 정면과 측면을 촬영할 때 각도를 정확히 측정하기 위해 사용한다. 카메라를 두 대 사용한다면 대상체의 정면방향과 측면방향에 하나씩 설치하여 촬영할 수 있다. 두 대의 카메라를 사용하는 경우에는 각도뿐만 아니라 대상체와의 거리, 카메라가 설치된 곳의 높이 또한 고려되어야 한다. 마치 한 대의 카메라로 사진을 찍는 것과 같이 두 대의 카메라가 대상체로부터 동일한 높이 및 동일한 거리에 설치되어야 한다. 대상체 촬영시 배경은 대상체의 경계면과 명확하게 구분이 가능한 색깔로 빛의 반사가 잘 일어나지 않는 소재를 이용해야 한다. 이는 카메라를 이용해 대상체를 3차원 영상(체적소 대상체)으로 재구성함에 있어서 대상체의 2차원 실루엣을 필요로 하기 때문이다. 적절하지 못한 배경은 배경과 대상체의 구분을 어렵게 한다.The present invention looks at a method of using computer simulation for a subject who already knows the radioactive intake to evaluate a patient-specific internal exposure dose. The camera required for photographing the object of the present invention is about 300,000 pixels. However, a camera that can clearly distinguish colors should be used. First, the camera is fixed to be positioned at a specific distance from the object. Since the camera moves when the camera shutter is pressed, the camera is operated using a remote control. When the camera is fixed, place the object on a rotating plate that can rotate 360 degrees. The rotating plate is used to accurately measure angles when photographing the front and side surfaces of an object. If two cameras are used, one can be installed in the front direction and the side direction of the object and photographed. When using two cameras, not only the angle but also the distance to the object and the height where the camera is installed should be considered. Just like taking a picture with one camera, two cameras should be installed at the same height and the same distance from the object. When photographing the object, the background should be made of a material that does not reflect light well in a color that can be clearly distinguished from the boundary of the object. This is because a 2D silhouette of the object is required to reconstruct the object into a 3D image (volume object) using a camera. Inadequate background makes it difficult to distinguish between the background and the object.

본 실시예에서 정면과 측면에서 대상체를 촬영한 광학영상으로부터 3차원 체적소 대상체를 재구성하는 프로그램의 코딩에는 LABVIEW 8.2를 이용하였다. 각각의 광학영상은 2차원 배열을 포함하고 각 배열의 원소는 색 정보를 포함한다. 500만 화소의 광학영상을 3차원 배열로 확장하면 약 10억 개의 원소를 포함하는 배열이 형성된다. 이러한 배열은 상당한 크기의 컴퓨터 메모리를 필요로 하며 연산시간의 증가를 가져오기 때문에 500 X 500정도의 화소수를 가진 광학영상을 사용한다. 본 실시예에서는 500만 화소로 광학영상을 촬영한 뒤 25만 화소로 축소시켜 사용한다.In this embodiment, LABVIEW 8.2 was used to code a program for reconstructing a 3D volumetric object from an optical image of the object taken from the front and side. Each optical image includes a two-dimensional array and the elements of each array contain color information. When an optical image of 5 million pixels is expanded into a three-dimensional array, an array containing about one billion elements is formed. This arrangement requires a significant amount of computer memory and increases the computation time, so we use optical images with a pixel count of 500 x 500. In this embodiment, the optical image is photographed at 5 million pixels, and then reduced to 250,000 pixels.

본 실시예에서는 메모리를 적게 사용하여 연산속도를 향상시키고자 광학영상에서 대상체를 제외한 배경을 가능한 제거하였다. 대상체를 제외한 배경을 제거하는 방법은 함수를 이용하여 배열을 잘라내는 방법을 이용한다. 광학영상에서 제거되는 영역은 사용자가 임의로 설정할 수 있지만 정면과 측면의 광학영상에서 동일한 부분을 제거하여야 한다. 광학영상에 대한 사전 처리는 광학영상에서 배경과 같은 불필요한 영상을 제거하고 화소수를 감소시켜 메모리 사용을 감소시킬 수 있다.In this embodiment, the background except for the object in the optical image is removed as much as possible to improve the operation speed by using less memory. The method of removing a background except an object uses a method of cutting an array using a function. The area to be removed from the optical image can be arbitrarily set by the user, but the same portion must be removed from the front and side optical images. Preprocessing for the optical image may reduce memory usage by removing unnecessary images such as a background from the optical image and reducing the number of pixels.

대상체의 광학영상을 촬영할 때 배경과 구분되도록 촬영하였으므로 배열에서 특정 배열값의 범위를 정하고 정해진 범위의 배열만을 불러내면 대상체와 배경을 손쉽게 분리할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학영상에서 배경을 분리한 영상을 보이는 예시도이다. 광학영상이 포함하는 배열 원소의 색 정보를 검색하여 논리연산을 통해 배열 원소의 색 정보가 소정값 이상 차이가 나는 배열 원소를 분리할 수 있다. 배열 원소를 분리하면서 대상체의 경계와 내부의 배열 원소에는 "1"의 값을 갖도록 설정하고, 배경부분의 배열 원소에는 "0"의 값을 갖도록 설정한다. 이러한 2차원 배열을 층층이 중복시켜 3차원 배열을 형성한다. 예를 들어 (3,5)의 행렬 위치에서 대상체 경계 내부를 뜻하는 "1"의 값을 갖는다면 2차원 행렬을 3차원행렬로 변환하기 위한 과정으로서 (3,5,0), (3,5,1), (3,5,2), (3,5,3),...,(3,5,600)의 값들을 단순히 중복시켜 2차원 배열내의 모든 값들에 대해서 반복하면 2차원배열을 층층이 쌓은 형태 즉, 3차원 배열이 형성된다. 정면과 측면 두 광학영상의 3차원 배열을 형성하고, 측면 광학영상의 3차원 배열을 회전행 렬에 의해 90도 회전시켜 측면 회전 배열을 형성한다. 예를 들면, 입체 조형물을 조각할 때 정육면체의 재료에서 시작해서 밑그림을 정면과 측면에 그리고 밑그림 외의 부분을 파내어 입체 조형물을 형성하는 개념과 유사하다. 즉, 2차원 정보의 합으로 3차원의 물체를 만드는 개념을 이용해 정면과 측면의 2차원 배열의 정보를 이용하여 3차원 배열을 형성할 수 있다.When the optical image of the object was taken, the image was taken to be distinguished from the background. Therefore, the object and the background can be easily separated by setting a range of a specific array value in the array and recalling only a predetermined range of arrays. Figure 4 is an exemplary view showing an image separated from the background in the optical image according to an embodiment of the present invention. The color information of the array elements included in the optical image may be searched, and logical arrays may be used to separate array elements having color information of the array elements different by a predetermined value or more. While the array elements are separated, the boundary elements of the object and the array elements inside the object are set to have a value of "1", and the array elements of the background portion are set to have a value of "0". These two-dimensional arrays overlap each other to form a three-dimensional array. For example, if the matrix position of (3,5) has a value of "1" representing the inside of the object boundary, the process of converting the two-dimensional matrix into a three-dimensional matrix is (3,5,0), (3, Simply repeat the values of 5,1), (3,5,2), (3,5,3), ..., (3,5,600) and iterate over all the values in the two-dimensional array. A layered form, that is, a three-dimensional array, is formed. A three-dimensional array of two front and side optical images is formed, and a three-dimensional array of side optical images is rotated 90 degrees by a rotation matrix to form a side rotation array. For example, when sculpting a three-dimensional sculpture, it is similar to the concept of forming a three-dimensional sculpture, starting with the material of the cube and digging out the sketch on the front and side, and the parts outside the sketch. That is, a three-dimensional array can be formed using two-dimensional array information of the front and side by using a concept of creating a three-dimensional object by the sum of two-dimensional information.

회전하는 부분의 코딩은 행렬번호를 좌표로 인식하고 회전행렬을 통과한 좌표에 회전하기 전의 값을 입력하는 방식을 사용한다. 정면 광학영상의 3차원 배열과 측면 회전 배열을 더하여 그 값이 2가 되는 배열을 찾으면 정면과 측면의 두 광학영상을 만족시키는 3차원 영상을 형성할 수 있다.The coding of the rotating part recognizes the matrix number as the coordinate and inputs the value before the rotation to the coordinate passed through the rotation matrix. If the 3D array of the front optical image and the side rotation array are added to find an array having a value of 2, a 3D image satisfying the front and side optical images may be formed.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대상체 재구성 프로그램을 보이는 예시도이다. 대상체 재구성 프로그램은 단면을 구성하는 과정을 확인할 수 있도록 코딩되었다. 우측하단의 "Count" 영역에서는 해당 대상체에서 몇 번째 단면을 나타내는지 확인할 수 있고, 좌측에는 해당 단면이 표시된다. 옅은색으로 표시된 영역은 각각의 광학영상에 의해 형성된 단면을 만족시키는 값이고 짙은색으로 표시된 부분은 정면과 측면의 광학영상에 의해 형성된 단면을 만족시키는 값이다. 대상체의 3차원 배열을 형성하기 위한 코딩은 동적메모리의 활용이 중요하다. 예를 들면, 3차원 배열을 한꺼번에 연산하지 않고 소정 크기로 분할하여 연산하는 방법을 사용할 수 있다. 5 is an exemplary view showing an object reconstruction program according to an embodiment of the present invention. The object reconstruction program was coded to confirm the process of constructing the cross section. In the "Count" area at the bottom right, it is possible to check the number of cross sections of the object, and the corresponding cross section is displayed on the left side. The area indicated in light color satisfies the cross section formed by each optical image, and the area indicated in dark color satisfies the cross section formed by the front and side optical images. In coding for forming a three-dimensional array of objects, the utilization of dynamic memory is important. For example, a method of dividing a three-dimensional array into a predetermined size without calculating all at once can be used.

정면과 측면의 광학영상을 만족시키는 재구성된 3차원 영상은 직사각형의 단면을 포함한다. 그런데 실제 대상체의 단면은 많은 부분이 곡선으로 이루어져 있기 때문에 직사각형을 타원으로 변환하면 인체를 더욱 정확하게 모사할 수 있다. 직사각형의 세로와 가로 중 긴 쪽이 타원의 장축이 되고 짧은 쪽이 타원의 단축이 되도록 설정한다. 구체적인 코딩방법은 행과 열에서 논리연산을 만족하는 배열집합 중 행 번호의 최대값과 최소값의 차이와 열 번호의 최대값과 최소값의 차이 중 큰 쪽이 장축, 작은 쪽이 단축이 되도록 설정한다. 또한 열 번호 차이와 행 번호 차이에 최소값을 갖는 열 번호와 최소값을 갖는 행 번호를 더하면 타원의 중심점을 찾을 수 있다. 인체의 특정 단면은 팔 부분, 몸통 부분 등 서로 근접하지 않는 부분들을 포함하므로 중심점을 찾는 과정에서 다수의 중심점을 찾을 수 있도록 코딩해야 한다. 대상체의 광학영상은 다수의 직사각형을 포함하므로 연속되지 않는 직사각형을 구분할 수 있어야 하고, 이미지 프로세싱과정에서 노이즈(noise) 즉, 작은 타원들이 발생하는데 단축이 최소한 3개의 배열 원소를 포함하지 않으면 노이즈로 간주하여 삭제되도록 한다.The reconstructed three-dimensional image that satisfies the front and side optical images includes a rectangular cross section. However, since the cross section of the actual object is composed of many curves, the human body can be more accurately simulated by converting the rectangle into an ellipse. Set the long side of the rectangle to be the long axis of the ellipse, and the short side to be the short axis of the ellipse. Specifically, the coding method is set such that the long side is shorter and the shorter one is the difference between the maximum value and the minimum value of the row number and the difference between the maximum value and the minimum value of the column number among the array sets satisfying the logical operation in the row and column. You can also find the center of the ellipse by adding the column number with the minimum value and the row number with the minimum value to the column number difference and the row number difference. Certain cross-sections of the human body include parts that are not close to each other, such as the arm and torso, so it must be coded to find a number of center points in the process of finding the center point. Since the optical image of the object contains a number of rectangles, it must be able to distinguish non-contiguous rectangles, and noise is regarded as noise if the short axis does not contain at least three array elements while noise, or small ellipses, occurs during image processing. To be deleted.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 재구성된 3차원 영상의 단면과 노이즈 발생, 팔부분의 부피증가를 나타낸다. 팔부분의 부피 증가는 대상체와 배경의 경계면을 이용하는 알고리즘에서 팔이 몸통 안에 포함되기 때문에 발생한다. 재구성된 3차원 영상은 실물에 비해 약 4-5cm의 앉은 키 차이를 보이며 팔부분의 부피가 증가하고 허벅지 부분의 모사가 정확하지 않다. 앉은키는 실물에 비해 4-5cm가 작은데 이것은 무게를 우선으로 복셀을 정의했기 때문이다. 복셀을 정의하는 것을 예로 들면 광학영상만을 보면 실제 크기를 쉽게 정의하지 못하는 것과 동일하다. 사진 속 물체의 실제크기를 가늠하기 위해선 정확한 크기를 알고 있는 눈금자 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 재구성된 3차원 영상이 기하학적으로 정확하기 보다는 전체 복셀의 부피 즉, 무게를 정확히 묘사하는 것이 중요하다고 판단되어 무게를 중심으로 복셀의 크기를 정의한다. 구체적인 방법은 후술한다. 재구성된 3차원 영상의 완성도는 육안으로 판단할 수밖에 없다.6 is a cross-sectional view of a reconstructed three-dimensional image according to an embodiment of the present invention, noise generation, and volume increase of an arm portion. The increase in volume of the arm occurs because the arm is included in the body in an algorithm that uses the interface between the object and the background. The reconstructed 3D image has a sitting height difference of about 4-5cm compared to the real one, the volume of the arm increases, and the thigh simulation is inaccurate. The sitting height is 4-5cm smaller than the real thing because it defines the voxel by weight first. For example, the definition of a voxel is the same as that of the optical size alone, which does not easily define the actual size. To measure the actual size of an object in the picture, you can use a ruler that knows the exact size. However, in the present embodiment, it is determined that it is important to accurately describe the volume of the entire voxel, that is, the weight, rather than the geometrically accurate 3D image, thereby defining the size of the voxel based on the weight. The specific method will be described later. The completeness of the reconstructed three-dimensional image can only be judged by the naked eye.

도 7은 성인 남성 대상체를 3차원 영상으로 재구성한 결과를 보이는 예시도로서 대상체를 정확하게 3차원 영상으로 재구성 하였다고 판단된다. 본 발명은 최종적으로 인체에 적용함을 목적으로 하고 있으므로 도 8과 같이 인체에도 동일하게 적용하여 체격과 체형이 다른 인체에서도 인체의 모양을 잘 모사하고 있음을 볼 수 있다. 도 9는 검증을 위해 제안된 BOMAB 대상체 패밀리의 광학영상과 그를 이용한 재구성 영상을 보이는 예시도이다. 본 발명에서 제안한 방식이 여러 종류의 대상체를 만족시키는 모습을 볼 수 있다. 도 9에서 (a)는 성인 대상체, (b)는 성인 여성 대상체, (c)는 10세 아동 대상체, (d)는 4세 아동 대상체와 각각의 재구성된 3차원 영상을 포함한다. 성인 여성과 남성 대상체의 경우 재구성된 3차원 영상은 거의 차이가 나지 않았기 때문에 여성 대상체에 대한 3차원 영상은 생략하였다. 여러 종류의 대상체를 만족시키는 검증을 하는 것은 본 발명의 가치를 용이하게 파악할 수 있는 한 방법으로서 구체적인 검증값은 후술하도록 한다.7 is an exemplary view showing a result of reconstructing an adult male object into a 3D image, and it is determined that the object is accurately reconstructed into a 3D image. Since the present invention aims to finally apply to the human body, it can be seen that the same applies to the human body as shown in FIG. 9 is an exemplary view showing an optical image of a BOMAB object family proposed for verification and a reconstruction image using the same. It can be seen that the method proposed in the present invention satisfies several kinds of objects. In FIG. 9, (a) is an adult subject, (b) is an adult female subject, (c) is a 10 year old child subject, (d) is a 4 year old child subject, and each reconstructed three-dimensional image. In the adult female and male subjects, since the reconstructed three-dimensional images showed little difference, the three-dimensional images of the female subjects were omitted. Verification that satisfies various kinds of objects is a method of easily grasping the value of the present invention, and specific verification values will be described later.

몬테칼로 전산모사는 방사선에 관한 실험할 수 없는 부분들을 대체하는 수단이 된다. 즉, 실험을 통해 확인할 수 없는 결과를 양산하게 되지만 유사한 실험을 전산모사로 구현해내면서 비교실험을 하면 실험할 수 없는 부분들에 대한 전사모사 결과는 신뢰성을 얻게 된다. 본 실시예에서는 인체의 모양을 카메라로 촬영하여 3 차원 영상을 형성하고, 전산모사된 3차원 영상을 이용하여 계수 효율을 산출하고 해당 계수 효율을 이용하여 계수 교정을 수행한다. 이는 인체를 이용하여 검증할 수 없기 때문에 여러 종류의 대상체를 비교하는 것으로 대신한다. 전산 모사부(120)는 3차원 영상의 전산모사 시 시뮬레이션 수행속도를 향상시키기 위하여 소정 개수의 주변의 체적소들을 병합하여 전산모사를 수행할 수 있다. 전산모사에는 예를 들어, MCNPX(Monte Carlo N-Particle eXtended)를 사용할 수 있다. Monte Carlo simulation is a means of replacing the unexplored parts of radiation. In other words, the results can not be confirmed through experiments, but if you perform similar experiments by implementing similar experiments with computer simulations, the results of transcription simulations for the untestable parts will be obtained. In the present embodiment, the shape of the human body is photographed by a camera to form a three-dimensional image, the coefficient efficiency is calculated using the computerized three-dimensional image, and the coefficient correction is performed using the coefficient efficiency. This can be replaced by comparing different types of objects because they cannot be verified using the human body. The computer simulation unit 120 may perform computer simulation by merging a predetermined number of surrounding volume elements in order to improve a simulation execution speed during computer simulation of a 3D image. For example, Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) may be used for the computer simulation.

정면과 측면의 광학영상을 이용하여 대상체를 재구성하면 타원의 단축과 장축에 해당되는 원소수가 결정되고 중심위치의 행렬번호가 결정되었을 때 하나의 원소가 갖는 실제 크기를 곱해주면 대상체의 크기를 계산할 수 있다. 즉, 정육면체 모양의 복셀의 한 변의 길이와 대상체의 머리끝부터 발끝까지의 복셀 개수를 곱하면 해당 대상체의 크기를 알 수 있다. 또한 대상체를 구성하는데 사용된 복셀의 개수를 이용해 대상체의 부피를 산출할 수 있다. 이는 가상의 공간 안에서 물리적으로 정확하게 대상체의 위치를 정의해 줌으로서 MCNPX 전산모사를 가능케 한다. 예를 들어 복셀의 크기를 결정하기 위한 방법으로는 대상체의 광학영상을 촬영할 때 눈금자 등의 기준을 마련하는 방법이 있다. 그러나 본 실시예에서는 대상체의 체중을 측정하여 재구성된 3차원 영상이 정확한 체중을 갖기 위해 복셀 크기를 실제 크기로 설정하였다. 대상체와 눈금을 맞추어 주는 과정보다 대상물체의 체중을 측정하는 것이 용이하다는 장점과 재구성된 3차원 영상이 정확한 체중을 갖는 장점이 있다. 방사선 측정 시스템(100)은 BOMAB과 같은 물로 이루어진 대상체로 교정을 하므로 재구성된 3차원 영상 역시 물로 이루어졌다고 가정한 뒤 대상체의 체중을 부 피로 변환하고 대상체의 부피를 재구성된 3차원 영상이 포함하는 복셀 수로 나누어준다. 이 값의 3 제곱근을 계산하여 복셀의 한 변의 길이를 산출할 수 있다.When the object is reconstructed using the front and side optical images, the size of the object can be calculated by multiplying the actual size of one element when the number of elements corresponding to the short axis and the long axis of the ellipse is determined and the matrix number of the central position is determined. have. That is, multiplying the length of one side of a cube-shaped voxel by the number of voxels from the head to the toe of the object may determine the size of the object. In addition, the volume of the object may be calculated using the number of voxels used to construct the object. This enables MCNPX simulation by defining the position of the object physically and accurately in the virtual space. For example, as a method for determining the size of a voxel, there is a method of preparing a criterion such as a ruler when capturing an optical image of an object. However, in the present embodiment, the voxel size is set to the actual size in order to measure the weight of the subject so that the reconstructed 3D image has the correct weight. There is an advantage that it is easier to measure the weight of the object than the process of adjusting the scale with the object, and the reconstructed three-dimensional image has the advantage of having the correct weight. Since the radiation measuring system 100 corrects an object made of water such as BOMAB, the reconstructed three-dimensional image is also made of water, and then, the weight of the object is changed to fatigue and the volume of the object is a voxel including the reconstructed three-dimensional image. Divide by the number. The square root of this value can be calculated to calculate the length of one side of the voxel.

재구성된 3차원 영상의 실제크기를 정의하려면 대상체의 실제 위치를 가상의 공간 안에서 정의해야 한다. 전산모사 시 납 차폐 의자와 계수기 콜리메이터 등은 항상 같은 조건으로 정의되기 때문에 입력 데이터 상에서 한번만 정의하면 되지만 재구성된 3차원 영상은 대상에 따라 바뀌는 값을 갖기 때문에 올바른 위치를 잡을 수 있도록 보정해 주어야 한다. 더욱이 본 실시예에서는 카메라 위치를 대상에 따라 다르게 사용하였으므로 꼼꼼하게 확인하여야 한다. 확인하는 방법은 좌표에 관한 데이터를 직접 보고 몸통부분의 중심이 계수기 중앙 부분과 일치하는가 여부, 골반부분이 의자와 밀착하는가 여부, 몸통부분의 후면이 의자 등받이와 밀착하는가 여부를 확인하는 방법 및 MCNPX의 기하학적인 형태를 확인 할 수 있는 상용 프로그램을 이용하는 방법이 있다. To define the actual size of the reconstructed 3D image, the actual position of the object must be defined in the virtual space. Lead simulation chairs and counter collimators are always defined under the same conditions in computer simulations, so they need to be defined only once in the input data, but the reconstructed three-dimensional images have values that change according to the target, so they need to be corrected to ensure correct positioning. Furthermore, in this embodiment, the camera position is used differently according to the object, so it must be checked carefully. The method of checking the data about the coordinates is to check whether the center of the torso is in line with the center of the counter, whether the pelvis is in close contact with the chair, whether the back of the torso is in close contact with the chair back, and MCNPX. There is a method using a commercial program that can identify the geometric shape of the.

도 10은 X_Deep_32 4.0을 사용하여 재구성된 3차원 영상이 입력파일에서 정의되는 모습을 보이는 예시도이다. 재구성된 3차원 영상은 다수의 복셀들로 이루어져 있지만 타원안의 복셀들 이라는 특성을 이용해 입력파일을 생성하면 보다 쉽고 빠르게 전산모사를 수행할 수 있다. 즉, 정육면체의 반복이 아닌 타원의 반복이 되는 것이다. 전산모사에서 방사선이 출발하는 위치와 방사능의 양을 정의하는 소스텀을 모사하기 위해 복셀에 대한 정보를 포함하고 복셀의 대상체 내부의 위치를 정의하는 셀(cell)들의 모든 위치에서 방사선이 나오도록 유도하기 위해 셀(cell)소스라는 MCNPX 옵션을 사용 하였다. 몬테카를로 전산모사를 수행하기 위해선 입력문 을 작성한다. 입력문이 포함하는 글자 수를 word라 한다. 재구성된 3차원 영상은 대략 1000개의 타원을 포함하고 한 개의 타원을 정의하기 위한 MCNPX 입력문내의 글자 수는 약 10-14개정도 이다. 따라서 한 개의 셀에서 위치를 정의한다면 10000~14000개의 word수를 필요로 하지만 MCNPX는 한 셀에 2000개 이상의 글자 수(word)를 사용할 수 없기 때문에 5-7개의 셀로 재구성된 3차원 영상을 분할해야 할 필요가 있다. 예를 들어 1번부터 200번까지의 타원은 1번셀, 201번부터 400번까지의 타원은 2번셀, ... ,801번부터 1000번까지의 타원은 5번셀에 입력문을 작성할 수 있다. 즉, 한 개의 셀에 글자 수 제한이 있어 여러 개의 셀을 사용하도록 해야 한다. 이는 MCNPX의 특성중의 하나로서 반드시 염두에 두어야 한다. 이때 대상체의 다리부분에 해당되는 셀이 전체대비 낮은 소스비중을 가지게 되면서 선원저효율(source efficiency low) 오류가 발생할 수 있다. 따라서 다리부분에 해당되는 셀은 가능한 2000 단어까지 채워준다. 몬테칼로 기법에 의한 반복 횟수는 4×106번이며 F8 평가옵션(Tally)[(Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM)(2000)]을 사용하여 에너지별 효율을 산출하였다. 반복횟수는 통계적 오차가 각 에너지대별로 5%미만을 유지하도록 설정되었다.FIG. 10 is an exemplary view showing how a 3D image reconstructed using X_Deep_32 4.0 is defined in an input file. The reconstructed 3D image is composed of a plurality of voxels, but computer simulation can be performed more easily and quickly by generating an input file using the characteristics of voxels in an ellipse. That is, the repetition of the ellipse is not the repetition of the cube. In computer simulation, radiation is emitted from all positions of cells that contain information about the voxel and define the position inside the object of the voxel to simulate the source from which radiation originates and the amount of radiation. To do this, MCNPX option called cell source was used. In order to perform Monte Carlo simulation, an input statement is written. The number of characters included in the input statement is called word. The reconstructed three-dimensional image contains approximately 1000 ellipses and the number of characters in the MCNPX input sentence for defining one ellipse is about 10-14. Therefore, if you define the position in one cell, you need 10000 ~ 14000 words, but since MCNPX cannot use more than 2000 words in one cell, you need to split the 3D image reconstructed into 5-7 cells. Needs to be. For example, an ellipse from 1 to 200 can write an input statement in cell 1, an ellipse from 201 to 400 cell 2, and an ellipse from ..., 801 to 1000 cell 5 can be written. In other words, there is a limit on the number of characters in one cell, so it is necessary to use multiple cells. This is one of the characteristics of MCNPX and must be kept in mind. In this case, as the cell corresponding to the leg of the object has a low source weight as a whole, a source efficiency low error may occur. Therefore, the cell corresponding to the leg fills up to 2000 words as much as possible. The number of iterations by the Monte Carlo technique was 4 × 10 6 and the energy efficiency was calculated using the F8 evaluation option (Tally) (Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM) (2000). The number of iterations was set so that the statistical error was less than 5% for each energy band.

계수 교정부(130)는 대상체의 방사능 섭취량을 이미 알고 있기 때문에 대상체의 방사능 섭취량에 대한 신체계수기를 통한 측정값의 비율을 계산하여 계수 효율을 산출할 수 있다. 신체계수기의 측정단위는 단위시간당 값인 'count'를 사용할 수 있다. 예를 들어, 대상체가 섭취한 방사성 물질의 양이 200g이고, 신체계수기를 통한 측정값이 100 count라고 하면, 해당 대상체의 계수 효율은 0.5(1/2)가 된다. 그리고, 계수 교정부(130)는 산출된 계수 효율을 해당 대상체에 대한 계수 효율로 설정하여 계수 효율 교정을 수행한다.Since the coefficient corrector 130 already knows the radioactive intake of the object, the coefficient correction unit 130 may calculate the coefficient efficiency by calculating a ratio of the measured value through the body counter with respect to the radioactive intake of the object. The unit of measurement of the body counter can use 'count', which is a value per unit time. For example, if the amount of radioactive material ingested by the subject is 200 g and the measured value through the body counter is 100 count, the counting efficiency of the subject becomes 0.5 (1/2). In addition, the coefficient correction unit 130 sets the calculated coefficient efficiency as the coefficient efficiency for the corresponding object to perform coefficient efficiency correction.

이후 선량 측정부(140)는 교정된 계수 효율을 이용하여 대상체의 내부피폭을 선량 측정한다. Thereafter, the dose measuring unit 140 measures the dose of the internal exposure of the object by using the corrected counting efficiency.

본 발명의 목적은 현행 신체계수기법을 대체하는 기법을 개발하는 것이므로 현행 신체계수기법을 기반으로 여러 종류의 대상체를 측정하였고, 이를 본 발명이 제안하는 환자맞춤형 모의체를 제작하여 측정하는 방식과 비교해 보았다. 본 발명의 환자맞춤형 방사선 측정 시스템(100)에서 측정 장비로는 의자형 신체계수기를 사용하였다. 신체계수기는 납으로 차폐된 의자, HPGe 계측기(CANBERRA Model GC9021) 및 90도의 원뿔 꼭지각을 갖는 콜리메이터를 포함한다. 주요계수기의 위치는 조정될 수 있지만 표준 대상체에 최적화된 상태에서 움직이지 않도록 한다. 계수기는 의자 등받이로부터 38cm 의자 바닥으로부터 35cm에 위치한다. 측정의 우연오차를 줄이기 위해 측정시간은 1시간으로 한다. 실측에 의한 데이터는 Genie 2000을 이용해 분광분석 하였으며 남성 표준 대상체에 대한 측정 결과는 도 11에서 보이는 바와 같다. Since the object of the present invention is to develop a technique that replaces the current body counting technique, various types of subjects were measured based on the current body counting technique, and compared with the method of manufacturing and measuring a patient-specific mockup proposed by the present invention. saw. In the patient-specific radiation measuring system 100 of the present invention, as a measuring device, a chair type body counter was used. Anthropometry includes a lead-shielded chair, an HPGe meter (CANBERRA Model GC9021), and a collimator with a cone angle of 90 degrees. The position of the main counter can be adjusted but not moved while optimized for standard objects. The counter is located 38cm from the bottom of the chair and 35cm from the bottom of the chair. In order to reduce the chance of measurement error, the measurement time is 1 hour. The measurement data was analyzed by Genie 2000 and the measurement results for the male standard subjects are shown in FIG. 11.

패밀리 모의체 실험에 의한 계수 효율 값을 참값이라고 가정하고 본 발명에 의하여 산출한 계수 효율이 참값에 근사한지 살펴보면, 패밀리 모의체 실험 결과 여성과 남성 대상체의 경우는 거의 차이가 나지 않았기 때문에 여성 대상체에 대한 실험은 생략하였다. 모든 대상체에서 참값과의 상대오차가 27%를 넘지 않고, 통계 적 오차는 8%를 넘지 않는다.Assuming that the coefficient efficiency value obtained by the family simulation experiment is a true value and the coefficient efficiency calculated by the present invention is approximated to the true value, the results of the family simulation experiment showed that the female and male subjects were hardly different from each other. The experiment was omitted. In all subjects, the relative error from the true value does not exceed 27%, and the statistical error does not exceed 8%.

27%의 오차는 큰 수치이지만 재구성된 3차원 영상을 이용한 계수 효율 교정기법은 체격에 따른 오차가 발생하지 않으므로 결과적으로는 기존 성인 표준 모의체만 가지고 계수 효율 교정 했을 경우의 잠재 오차 즉, 체격에 따른 오차(패밀리 모의체 실험에 의거 최대 70%)를 발생시키지 않으므로 약 43%의 오차를 감소시킨 효과가 있다. 또한 27%는 에너지별 대상체별 최대오차이며 평균적으로는 8%내외를 만족한다. 패밀리 모의체에 의해 에너지별 잠재 오차를 산출하고 이를 재구성된 3차원 영상을 이용해 오차를 감소시킨 데이터는 도 13와 도 15에서 볼 수 있다. 도 12에서는 4세 어린이 대상체를 측정해야 하는 상황을 가정하였다. 도 12에서 기존 데이터는 남성 대상체 에 관한 것만 존재하므로 남성 대상체를 기준으로 4세 대상체와의 차이를 잠재 오차로 표시하였다. 따라서 방사성 핵종의 에너지에 따른 잠재오차 전체는 색칠된 넓이가 된다. 도 13에서 볼 수 있는 본 발명의 시스템에서는 4세 측정의 경우 4세의 재구성 3차원 영상을 이용해 교정하므로 잠재오차는 4세의 재구성 3차원 영상을 기준으로 오차를 산출하였다. 전체 잠재오차인 색칠된 넓이가 확연히 줄어든 것을 볼 수 있다. 마찬가지로 10세를 측정해야 하는 경우는 도 14과 도 15에서 볼 수 있다. 도 14에 비하여 도 15에서 오차가 줄어들었음을 볼 수 있다. The 27% error is a large number, but the coefficient efficiency correction method using the reconstructed three-dimensional image does not generate an error due to the physique, and as a result, the potential error when the coefficient efficiency is corrected using only the existing adult standard mockup, It does not generate the error (up to 70% based on the family mock experiment), thereby reducing the error of about 43%. In addition, 27% is the maximum error of each object by energy, and satisfies around 8% on average. Data for calculating the potential error for each energy by the family model and reducing the error using the reconstructed 3D image can be seen in FIGS. 13 and 15. In FIG. 12, it is assumed that a 4 year old child subject needs to be measured. In FIG. 12, since only existing data exist for male subjects, the difference with the 4-year-old subject based on the male subject is represented as a potential error. Therefore, the entire potential error due to the energy of the radionuclide is colored. In the system of the present invention, which can be seen in FIG. 13, the 4 year old measurement is calibrated using a 4 year old reconstructed 3D image, and thus the potential error is calculated based on the 4 year old reconstructed 3D image. You can see that the painted area, the overall potential error, is significantly reduced. Similarly, the case of measuring age 10 can be seen in FIGS. 14 and 15. It can be seen that the error is reduced in FIG. 15 compared to FIG. 14.

상기 방법들은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있 는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.While the above methods have been described through specific embodiments, the methods may also be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily deduced by programmers of the present invention.

또한, 본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.In addition, while the present invention has been described in connection with some embodiments, it is to be understood that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as will be understood by those skilled in the art. You will need to know It is also contemplated that such variations and modifications are within the scope of the claims appended hereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환자맞춤형 방사선 측정 시스템의 구성을 보이는 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a patient-specific radiation measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환자맞춤형 방사선 측정 시스템의 구성을 보이는 예시도.Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of a patient-specific radiation measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체를 가정한 BOMAB 대상체의 예시도.3 is an exemplary view of a BOMAB object assuming a human body according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학영상에서 배경을 분리한 영상을 보이는 예시도.Figure 4 is an exemplary view showing an image separated from the background in the optical image according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BOMAB 대상체를 재구성하는 프로그램의 예시도.5 is an exemplary diagram of a program for reconstructing a BOMAB object according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 BOMAB 대상체의 특정 단면을 보이는 예시도.6 is an exemplary view showing a specific cross section of the BOMAB object according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 BOMAB 대상체의 3차원 재구성 영상을 보이는 예시도.7 is an exemplary view showing a three-dimensional reconstruction image of a BOMAB object according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인체의 3차원 재구성 영상을 보이는 예시도.8 is an exemplary view showing a three-dimensional reconstructed image of the human body according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 패밀리 BOMAB 대상체와 재구성 영상을 보이는 예시도.9 is an exemplary view showing a family BOMAB object and a reconstructed image according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 몬테카를로 전산모사를 보이는 예시도.10 is an exemplary view showing a Monte Carlo simulation according to an embodiment of the present invention.

도 11은 실제 방사선원을 이용한 비교 측정실험의 예시도.11 is an exemplary view of a comparative measurement experiment using an actual radiation source.

도 12는 기존 방식을 이용한 4세 어린이의 내부피폭 측정시 발생하는 오차를 보이는 예시도. 12 is an exemplary view showing an error occurring when measuring the internal exposure of a 4 year old child using the conventional method.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 4세 어린이의 내부피폭 측정시 발생하는 오차를 보이는 예시도. 13 is an exemplary view showing an error occurring when measuring the internal exposure of a 4 year old child according to an embodiment of the present invention.

도 14는 기존 방식을 이용한 10세 어린이의 내부피폭 측정시 발생하는 오차를 보이는 예시도. 14 is an exemplary view showing an error occurring when measuring the internal exposure of a 10-year-old child using the conventional method.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 10세 어린이의 내부피폭 측정시 발생하는 오차를 보이는 예시도. 15 is an exemplary view showing an error occurring when measuring the internal exposure of a 10-year-old child according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

환자맞춤형 방사선 측정 시스템에 있어서,In patient-specific radiation measuring system, 방사능 섭취량을 알고 있는 대상체에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 3차원 영상 형성부;A three-dimensional image forming unit configured to form a three-dimensional image based on an optical image of an object of which radiation intake is known; 상기 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 전산모사부;A computer simulation unit for performing computer simulation on the 3D image; 상기 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하고, 상기 계수 효율을 이용하여 상기 3차원 영상에 대하여 계수 교정을 수행하는 계수교정부; 및 A coefficient correction unit for calculating a telegraph counter counting efficiency for the computerized 3D image and performing coefficient correction on the 3D image using the counting efficiency; And 상기 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 선량 측정부Dose measuring unit for measuring the radiation dose to the coefficient-corrected three-dimensional image 를 포함하는 환자맞춤형 방사선 측정 시스템.Patient-specific radiation measurement system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 3차원 영상 형성부는,The 3D image forming unit, 상기 대상체에 대한 정면 및 측면 광학영상을 촬영하여 2차원 배열을 형성하고, 상기 2차원 배열에 대한 제1축 및 제2축에 수직한 축 방향으로 상기 2차원 배열을 층층이 중복시켜 3차원 배열을 형성하고, 상기 측면 광학영상에 대응하는 3차원 배열을 회전시켜 측면 회전 배열을 형성하며, 상기 정면 광학영상에 대응하는 3차원 배열과 상기 측면 회전 배열을 합성하여 상기 3차원 영상을 형성하도록 더 동작하는 환자맞춤형 방사선 측정 시스템. Taking a front and side optical image of the object to form a two-dimensional array, and the two-dimensional array layered in the axial direction perpendicular to the first axis and the second axis for the two-dimensional array to form a three-dimensional array And forming a lateral rotation array by rotating a three-dimensional array corresponding to the side optical image, and synthesizing the three-dimensional array and the lateral rotation array corresponding to the front optical image to form the three-dimensional image. Customized radiation measurement system. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전산 모사부는,The computer simulation unit, 시뮬레이션 수행속도 향상을 위하여 소정 개수의 체적소를 병합하여 전산모사를 수행하는 환자맞춤형 방사선 측정 시스템.A patient-specific radiation measurement system that performs computer simulation by merging a certain number of volumes to improve the speed of simulation. 환자맞춤형 방사선 측정 방법에 있어서,In the patient-specific radiation measurement method, a) 방사능 섭취량을 알고 있는 대상체에 대한 광학영상에 근거하여 3차원 영상을 형성하는 단계; a) forming a three-dimensional image based on an optical image of a subject whose radiation intake is known; b) 상기 3차원 영상에 대한 전산모사를 수행하는 단계;b) performing computer simulation on the 3D image; c) 상기 전산모사된 3차원 영상에 대하여 전신계수기 계수 효율을 산출하는 단계;c) calculating a systemic counter counting efficiency for the computerized 3D image; d) 상기 산출된 계수 효율을 이용하여 상기 3차원 영상에 대하여 계수 교정을 수행하는 단계; 및d) performing coefficient correction on the three-dimensional image using the calculated coefficient efficiency; And e) 상기 계수 교정된 3차원 영상에 대하여 방사능 피폭 선량을 측정하는 단계e) measuring the radiation dose to the coefficient corrected three-dimensional image 를 포함하는 환자맞춤형 방사선 측정 방법.Patient-specific radiation measurement method comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 단계 a)는,Step a) is 상기 대상체에 대한 정면 및 측면 광학영상을 촬영하여 2차원 배열을 형성하는 단계;Photographing the front and side optical images of the object to form a two-dimensional array; 상기 2차원 배열에 대한 제1축 및 제2축에 수직한 축 방향으로 상기 2차원 배열을 층층이 중복시켜 3차원 배열을 형성하는 단계;Forming a three-dimensional array by layering the two-dimensional array in the axial direction perpendicular to the first axis and the second axis with respect to the two-dimensional array; 상기 측면 광학영상에 대응하는 3차원 배열을 회전시켜 측면 회전 배열을 형성하는 단계; 및Forming a lateral rotation array by rotating a three-dimensional array corresponding to the lateral optical image; And 상기 정면 광학영상에 대응하는 3차원 배열과 상기 측면 회전 배열을 합성하여 상기 3차원 영상을 형성하는 단계Synthesizing the three-dimensional array corresponding to the front optical image and the side-rotation array to form the three-dimensional image 를 포함하는 환자맞춤형 방사선 측정 방법. Patient-specific radiation measurement method comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 단계 b)는,Step b), 시뮬레이션 수행속도 향상을 위하여 소정 개수의 체적소를 병합하여 전산모사를 수행하는 환자맞춤형 방사선 측정 방법.Patient-specific radiation measurement method that performs a computer simulation by merging a predetermined number of volumes to improve the speed of the simulation.
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