현재, 한국의 대부분의 병원은 PACS(Picture Archiving and Comm- unication System)운영 환경으로 변화 되었으며, 진단용 X선장치에서 CR 또는 DR을 이용하여 디지털 방사선영상을 획득하고 있다. 디지털방사선 기술의 발전은 디지털 X선 영상의 수요를 증가 시켰으며 이에 따라 국민의 의료 방사선 피폭은 증가하는 추세에 있다. 디지털 X선 영상에서는 과노출이 영상의 품질을 저하시키지 않는 특징으로 인해 환자의 피폭을 증가시키는 경향이 있어 ...
현재, 한국의 대부분의 병원은 PACS(Picture Archiving and Comm- unication System)운영 환경으로 변화 되었으며, 진단용 X선장치에서 CR 또는 DR을 이용하여 디지털 방사선영상을 획득하고 있다. 디지털방사선 기술의 발전은 디지털 X선 영상의 수요를 증가 시켰으며 이에 따라 국민의 의료 방사선 피폭은 증가하는 추세에 있다. 디지털 X선 영상에서는 과노출이 영상의 품질을 저하시키지 않는 특징으로 인해 환자의 피폭을 증가시키는 경향이 있어 환자선량의 최적화가 요구되고 있으며, 최소의 방사선 피폭으로 진료의 목적을 충족시키는 좋은 영상을 획득 할 수 있도록 관리되어야 한다. 선량과 선질, 화질의 최적화는 X선장치와 디지털 검출기의 성능관리로부터 시작된다. 필름 증감지 시스템(Film Screen System)에서는 발생장치 또는 현상조건의 오류나 조작자의 오류에 의한 부적절한 변화는 현상 처리된 X선 사진의 필름 농도를 확인하여 이상 여부를 인지 할 수 있으나 디지털 검출기를 사용하는 X선장치에서는 필름이 아닌 모니터에 방사선 영상이 표시되며 대부분의 경우 필름 증감지 시스템처럼 이상 여부를 즉시 확인할 수 없다. 디지털 검출기 성능의 정량적 평가법인 DQE는 절대적 성능의 평가에는 적절하지만 성능 변화를 추적 관리하는 데는 적절하지 않아 디지털 검출기 또는 이와 결합된 X선장치의 성능 변화를 쉽게 측정, 평가하여 환자 피폭선량을 경감할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서 디지털 X선장치와 디지털 검출기의 성능을 평가하는 방법으로 Boot-strap법에 근거한 넓은 스텝웨지(Wide Step Wedge: WSW)영상 분석법을 고안하였으며 실험을 통하여 디지털 X선장치의 항구성 평가에 적용을 할 수 있는 요소들을 밝히고, 디지털 검출기를 사용하는 X선장치의 성능을 측정, 평가, 최적화시키는 항구성 시험법(Constancy Test)을 제시하는데 있다. 실험은 디지털 X선 영상 장치의 특성 검출양자효율의 결정 IEC 62220-1_2005의 실험 환경과 RQA5 기준의 X선을 광학농도 ±0.2, ±0.4에 해당하도록 관전압을 변화시켜 WSW영상분석법 촬영하여 영상을 얻는다. 같은 방법으로 관전류 변화 영상을 얻는다. 관전압 변화시켜 촬영한 알루미늄 두께(2㎜, 4㎜, 6㎜, 8㎜, 10㎜) 각각의 영상에서 ROI(Region Of Interest)의 화소값(Pixel Value)을 분석하고, 같은 방법으로 관전류 변화 시의 ROI 화소값을 분석하였다. 실험대상 DR 장치에서 조사조건 50㎸p, 5㎃s 일 때 평균 화소값은 2,604, SNR 13.98이며 조사조건 100㎸p 일 때 평균 화소값은 2,527, SNR 10.9 로 조사선량이 변하여도 출력 화소값이 거의 같은데 이는 영상처리시스템에서 원본데이터(Original Data)에 노출지수(Exposure Index: EI) 보정을 하기 때문이다. 12bit 영상에서 66㎸p, 10㎃s 일 때 SNR은 11.38, 70㎸p, 10 ㎃s 일 때 SNR은 10.82, 73㎸p, 10㎃s 일 때 SNR은 10.49로 관전압 관전류의 노출 부족 영상에서 표준 편차 즉 SNR은 증가한다. 조사조건 70㎸p, 2㎃s일 때 EI는 2,000, 70㎸p, 8㎃s 일 때 EI는 400, 70㎸p, 16㎃s 일 때 EI는 200으로, 관전압과 관전류 변화에 대하여 EI는 선형적(Linear)으로 변한다. 조사선량에 대한 EI의 보정 단계는 장치의 제조 회사별로 다른데 Philips, Fuji, Siemens 장치는 선형적 보정 단계를, Agfa, Kodak은 대수적(logarithmic) 보정 단계를 갖고 있다. 디지털 영상의 DICOM(Medical Imaging and Communications Medicine) 헤더 정보에 표시된 EI는 미세한 선량의 변화에 대한 보정한 값과 같으며, 항구성 평가를 위한 기준 척도로 사용한다. WSW 영상분석법을 통해 얻은 SNR은 EI와 같이 미세한 선량 변화를 알 수 있으므로 항구성 평가의 기준 척도로 사용하며 EI 값보다 유용하다. 이는 EI를 정확하게 알 수 없는 장비에도 적용할 수 있기 때문이다. 항구성 시험법 가이드라인에서는 초기 기준영상을 얻기 위한 환경과 방법을 명시하였으며, 실험 결과 값의 해석에 관하여 언급하였는데 초기 측정한 EI 값과 SNR값을 기준으로 하여 일정 간격을 두고 측정한 값과 허용오차 ± 5∼10% 범위와의 관계를 관리한다. WSW 영상분석법은 Boot-Strap 법을 이론적 근거로 하며 장치의 항구성 평가의 척도로 EI 값과 SNR 값을 관리 척도로 사용하여 디지털 검출기와 X선장치의 성능 변화를 추적 관리할 수 있는 매우 쉽고 유용한 방법이다.
현재, 한국의 대부분의 병원은 PACS(Picture Archiving and Comm- unication System)운영 환경으로 변화 되었으며, 진단용 X선장치에서 CR 또는 DR을 이용하여 디지털 방사선영상을 획득하고 있다. 디지털방사선 기술의 발전은 디지털 X선 영상의 수요를 증가 시켰으며 이에 따라 국민의 의료 방사선 피폭은 증가하는 추세에 있다. 디지털 X선 영상에서는 과노출이 영상의 품질을 저하시키지 않는 특징으로 인해 환자의 피폭을 증가시키는 경향이 있어 환자선량의 최적화가 요구되고 있으며, 최소의 방사선 피폭으로 진료의 목적을 충족시키는 좋은 영상을 획득 할 수 있도록 관리되어야 한다. 선량과 선질, 화질의 최적화는 X선장치와 디지털 검출기의 성능관리로부터 시작된다. 필름 증감지 시스템(Film Screen System)에서는 발생장치 또는 현상조건의 오류나 조작자의 오류에 의한 부적절한 변화는 현상 처리된 X선 사진의 필름 농도를 확인하여 이상 여부를 인지 할 수 있으나 디지털 검출기를 사용하는 X선장치에서는 필름이 아닌 모니터에 방사선 영상이 표시되며 대부분의 경우 필름 증감지 시스템처럼 이상 여부를 즉시 확인할 수 없다. 디지털 검출기 성능의 정량적 평가법인 DQE는 절대적 성능의 평가에는 적절하지만 성능 변화를 추적 관리하는 데는 적절하지 않아 디지털 검출기 또는 이와 결합된 X선장치의 성능 변화를 쉽게 측정, 평가하여 환자 피폭선량을 경감할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서 디지털 X선장치와 디지털 검출기의 성능을 평가하는 방법으로 Boot-strap법에 근거한 넓은 스텝웨지(Wide Step Wedge: WSW)영상 분석법을 고안하였으며 실험을 통하여 디지털 X선장치의 항구성 평가에 적용을 할 수 있는 요소들을 밝히고, 디지털 검출기를 사용하는 X선장치의 성능을 측정, 평가, 최적화시키는 항구성 시험법(Constancy Test)을 제시하는데 있다. 실험은 디지털 X선 영상 장치의 특성 검출양자효율의 결정 IEC 62220-1_2005의 실험 환경과 RQA5 기준의 X선을 광학농도 ±0.2, ±0.4에 해당하도록 관전압을 변화시켜 WSW영상분석법 촬영하여 영상을 얻는다. 같은 방법으로 관전류 변화 영상을 얻는다. 관전압 변화시켜 촬영한 알루미늄 두께(2㎜, 4㎜, 6㎜, 8㎜, 10㎜) 각각의 영상에서 ROI(Region Of Interest)의 화소값(Pixel Value)을 분석하고, 같은 방법으로 관전류 변화 시의 ROI 화소값을 분석하였다. 실험대상 DR 장치에서 조사조건 50㎸p, 5㎃s 일 때 평균 화소값은 2,604, SNR 13.98이며 조사조건 100㎸p 일 때 평균 화소값은 2,527, SNR 10.9 로 조사선량이 변하여도 출력 화소값이 거의 같은데 이는 영상처리시스템에서 원본데이터(Original Data)에 노출지수(Exposure Index: EI) 보정을 하기 때문이다. 12bit 영상에서 66㎸p, 10㎃s 일 때 SNR은 11.38, 70㎸p, 10 ㎃s 일 때 SNR은 10.82, 73㎸p, 10㎃s 일 때 SNR은 10.49로 관전압 관전류의 노출 부족 영상에서 표준 편차 즉 SNR은 증가한다. 조사조건 70㎸p, 2㎃s일 때 EI는 2,000, 70㎸p, 8㎃s 일 때 EI는 400, 70㎸p, 16㎃s 일 때 EI는 200으로, 관전압과 관전류 변화에 대하여 EI는 선형적(Linear)으로 변한다. 조사선량에 대한 EI의 보정 단계는 장치의 제조 회사별로 다른데 Philips, Fuji, Siemens 장치는 선형적 보정 단계를, Agfa, Kodak은 대수적(logarithmic) 보정 단계를 갖고 있다. 디지털 영상의 DICOM(Medical Imaging and Communications Medicine) 헤더 정보에 표시된 EI는 미세한 선량의 변화에 대한 보정한 값과 같으며, 항구성 평가를 위한 기준 척도로 사용한다. WSW 영상분석법을 통해 얻은 SNR은 EI와 같이 미세한 선량 변화를 알 수 있으므로 항구성 평가의 기준 척도로 사용하며 EI 값보다 유용하다. 이는 EI를 정확하게 알 수 없는 장비에도 적용할 수 있기 때문이다. 항구성 시험법 가이드라인에서는 초기 기준영상을 얻기 위한 환경과 방법을 명시하였으며, 실험 결과 값의 해석에 관하여 언급하였는데 초기 측정한 EI 값과 SNR값을 기준으로 하여 일정 간격을 두고 측정한 값과 허용오차 ± 5∼10% 범위와의 관계를 관리한다. WSW 영상분석법은 Boot-Strap 법을 이론적 근거로 하며 장치의 항구성 평가의 척도로 EI 값과 SNR 값을 관리 척도로 사용하여 디지털 검출기와 X선장치의 성능 변화를 추적 관리할 수 있는 매우 쉽고 유용한 방법이다.
Most hospitals in Korea have now installed the PACS(Picture Archiving and Communication System), so they can get digital X-ray images with the diagnostic X-ray system using CR or DR. The advancement in digital radiography technology has increased the demand for digital X-ray images. As a result, mor...
Most hospitals in Korea have now installed the PACS(Picture Archiving and Communication System), so they can get digital X-ray images with the diagnostic X-ray system using CR or DR. The advancement in digital radiography technology has increased the demand for digital X-ray images. As a result, more people have been exposed to medical radiation for their treatment. The over-exposure in digital X-ray images doesn’t lower the quality of the images and this fact is likely to increase the level of patients' exposure to the radiation. To solve this problem, the digital X-ray system should be managed to get high quality images at the cost of minimum medical radiation. For optimizing the level and quality of radiation and the image quality, you should check the performance of X-ray system and digital detector. Film Screen System can detect an irregularity caused by the error of the producer or the conditions of the development or the operator through developed X-ray film consistency. However, X-ray system using digital detector presents the radiation images not on the film but on the monitor, so that in most cases it cannot detect any irregularity immediately. DQE(Detective Quantum Efficiency) is adequate for the evaluation of absolute performance but not appropriate for monitoring and managing digital detector system. So the method which can reduce the radiation level on patients for a medical treatment is needed by measuring and evaluating easily the performance variation of digital detector or X-ray system combined with it. This study proposes Boot-strap based Wide Step Wedge method, which can be applied in evaluating the performance of the digital X-ray system and the digital detector. And it also proves the factors that can be used in evaluating the constancy of the digital X-ray system through experiments. The study further presents the Constancy Test that measures, evaluates and optimizes the performance of the X-ray system. The tube-voltage is changed so that RQA5 X-ray level can be at ± 0.2 and ± 0.4 optical density as presented at IEC 62220-1_2005 and then WSW is filmed to obtain images. Using the same method, the images of changes in the tube-current can be obtained. When the tube-voltage is changed, pixel values of the ROI(Regions Of Interest) are analyzed in each image of aluminum 2㎜, 4㎜, 6㎜, 8㎜, 10㎜. Using the same method, the pixel values are analyzed when changes occur in the tube-current. In the experiment of DR, when the irradiation condition was RQA3, 50㎸p, 5㎃s, the average pixel value was 2,604, SNR 13.98. When irradiation condition was RQA9, 100㎸p, the average pixel value was 2,527, SNR 10.9. The pixel values are almost same even when the level of irradiation changed. It is because the image processing system modifies Exposure Index of Original Data. In a 12bit image, when the condition is 66㎸p, 10㎃s, SNR is 11.38. When it was 70㎸p, 10㎃s, SNR is 10.82. And under 73㎸p 10㎃s, SNR was 10.49. It shows an increase of SNR, standard deviation in underexposure images of ㎸p and ㎃s. In case of preceding condition of RQA5, when the condition was 70㎸p 2㎃s, EI is 2,000. When it was 70㎸p 8㎃s, EI is 400, and under 70㎸p 16㎃s, EI is 200. It shows that EI changes linearly as ㎸p and ㎃s change. There were differences in the correction stage of the Exposure Index about irradiation level among the products made by various manufacturers. While the products of Philips, Fuji and Siemens had a linear correction stage, the products of Agfa, Kodak had a logarithmic correction stage. The Exposure Index marked in the DICOM (Medical Imaging and Communications Medicine) header information of digital images is the same as the corrected value according to a minute change in the radiation dose. And the Exposure Index is used as the standard value for the Constancy Test. Through SNR obtained by the analysis of WSW images, we can detect a minute change of radiation level and we can also use it as a barometer for a Constancy Test. It is more useful than EI, for it can be applied to devices which don't show accurate EI. In a Constancy Test guideline, I stated the environment and method to obtain the initial standard image. And I mentioned about the analysis of the experiment results, it manages the tolerance level ±5∼10% between the initial EI and SNR values as a standard and the values measured at regular intervals. The WSW image analysis method based on the Boot-strap principle use Exposure Index and SNR values for a Constancy Evaluation. And the method is very simple and useful in monitoring the changes in the performance of the digital detector and the X-ray system.
Most hospitals in Korea have now installed the PACS(Picture Archiving and Communication System), so they can get digital X-ray images with the diagnostic X-ray system using CR or DR. The advancement in digital radiography technology has increased the demand for digital X-ray images. As a result, more people have been exposed to medical radiation for their treatment. The over-exposure in digital X-ray images doesn’t lower the quality of the images and this fact is likely to increase the level of patients' exposure to the radiation. To solve this problem, the digital X-ray system should be managed to get high quality images at the cost of minimum medical radiation. For optimizing the level and quality of radiation and the image quality, you should check the performance of X-ray system and digital detector. Film Screen System can detect an irregularity caused by the error of the producer or the conditions of the development or the operator through developed X-ray film consistency. However, X-ray system using digital detector presents the radiation images not on the film but on the monitor, so that in most cases it cannot detect any irregularity immediately. DQE(Detective Quantum Efficiency) is adequate for the evaluation of absolute performance but not appropriate for monitoring and managing digital detector system. So the method which can reduce the radiation level on patients for a medical treatment is needed by measuring and evaluating easily the performance variation of digital detector or X-ray system combined with it. This study proposes Boot-strap based Wide Step Wedge method, which can be applied in evaluating the performance of the digital X-ray system and the digital detector. And it also proves the factors that can be used in evaluating the constancy of the digital X-ray system through experiments. The study further presents the Constancy Test that measures, evaluates and optimizes the performance of the X-ray system. The tube-voltage is changed so that RQA5 X-ray level can be at ± 0.2 and ± 0.4 optical density as presented at IEC 62220-1_2005 and then WSW is filmed to obtain images. Using the same method, the images of changes in the tube-current can be obtained. When the tube-voltage is changed, pixel values of the ROI(Regions Of Interest) are analyzed in each image of aluminum 2㎜, 4㎜, 6㎜, 8㎜, 10㎜. Using the same method, the pixel values are analyzed when changes occur in the tube-current. In the experiment of DR, when the irradiation condition was RQA3, 50㎸p, 5㎃s, the average pixel value was 2,604, SNR 13.98. When irradiation condition was RQA9, 100㎸p, the average pixel value was 2,527, SNR 10.9. The pixel values are almost same even when the level of irradiation changed. It is because the image processing system modifies Exposure Index of Original Data. In a 12bit image, when the condition is 66㎸p, 10㎃s, SNR is 11.38. When it was 70㎸p, 10㎃s, SNR is 10.82. And under 73㎸p 10㎃s, SNR was 10.49. It shows an increase of SNR, standard deviation in underexposure images of ㎸p and ㎃s. In case of preceding condition of RQA5, when the condition was 70㎸p 2㎃s, EI is 2,000. When it was 70㎸p 8㎃s, EI is 400, and under 70㎸p 16㎃s, EI is 200. It shows that EI changes linearly as ㎸p and ㎃s change. There were differences in the correction stage of the Exposure Index about irradiation level among the products made by various manufacturers. While the products of Philips, Fuji and Siemens had a linear correction stage, the products of Agfa, Kodak had a logarithmic correction stage. The Exposure Index marked in the DICOM (Medical Imaging and Communications Medicine) header information of digital images is the same as the corrected value according to a minute change in the radiation dose. And the Exposure Index is used as the standard value for the Constancy Test. Through SNR obtained by the analysis of WSW images, we can detect a minute change of radiation level and we can also use it as a barometer for a Constancy Test. It is more useful than EI, for it can be applied to devices which don't show accurate EI. In a Constancy Test guideline, I stated the environment and method to obtain the initial standard image. And I mentioned about the analysis of the experiment results, it manages the tolerance level ±5∼10% between the initial EI and SNR values as a standard and the values measured at regular intervals. The WSW image analysis method based on the Boot-strap principle use Exposure Index and SNR values for a Constancy Evaluation. And the method is very simple and useful in monitoring the changes in the performance of the digital detector and the X-ray system.
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