최근 국내에서는 원거리에 있는 응급환자에 대한 원격의료서비스를 제공하기 위한 이동형 응급 의료 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 응급구조 차에 탑재 할 수 있는 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하고 시스템으로부터 획득한 영상에 대하여 영상 성능평가의 주요인자인 MTF (modulation transfer function), NPS (noise power spectrum) 및 DQE (detective quantum efficiency)를 정량화함으로써 응급상황 시 임상적으로 효용성 있는 영상의 획득 가능성을 평가하는 것이었다. 이동형 X선 장치(Mobix-1000; LISTEM, Wonju, Korea)와 디지털 X선 detector 시스템 (Alpha-R4000; Teleoptic PRA, Kyiv, Ukraine)으로 구축된 영상시스템에 대하여 성능평가를 수행하였다. 측정결과로 10% MTF는 2.4 cycles/mm를 나타내었고, DQE (0)는 조건선량 0.19, 0.5 그리고 1.3 mR에 따라 각각 54%, 55%, 그리고 76%로 측정되었다. 본 연구에서 획득한 영상평가 결과는 연구 중인 이동형 디지털 X선 촬영 장치의 응급 원격 의료에의 사용가치를 확인 할 수 있는 기초자료로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
최근 국내에서는 원거리에 있는 응급환자에 대한 원격의료서비스를 제공하기 위한 이동형 응급 의료 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 응급구조 차에 탑재 할 수 있는 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하고 시스템으로부터 획득한 영상에 대하여 영상 성능평가의 주요인자인 MTF (modulation transfer function), NPS (noise power spectrum) 및 DQE (detective quantum efficiency)를 정량화함으로써 응급상황 시 임상적으로 효용성 있는 영상의 획득 가능성을 평가하는 것이었다. 이동형 X선 장치(Mobix-1000; LISTEM, Wonju, Korea)와 디지털 X선 detector 시스템 (Alpha-R4000; Teleoptic PRA, Kyiv, Ukraine)으로 구축된 영상시스템에 대하여 성능평가를 수행하였다. 측정결과로 10% MTF는 2.4 cycles/mm를 나타내었고, DQE (0)는 조건선량 0.19, 0.5 그리고 1.3 mR에 따라 각각 54%, 55%, 그리고 76%로 측정되었다. 본 연구에서 획득한 영상평가 결과는 연구 중인 이동형 디지털 X선 촬영 장치의 응급 원격 의료에의 사용가치를 확인 할 수 있는 기초자료로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
Current digital radiography systems are rapidly glowing in clinical applications. The purpose of this study was to evaluate the characteristics of a mobile digital radiographic system. The performance of the mobile DR system was evaluated by measuring the modulation transfer function (MTF), noise po...
Current digital radiography systems are rapidly glowing in clinical applications. The purpose of this study was to evaluate the characteristics of a mobile digital radiographic system. The performance of the mobile DR system was evaluated by measuring the modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE). Measurements were made on a LISTEM Mobix-1000 generator and a Teleoptic PRA Alpha-R4000 detector. Imaging characteristics were measured for these two systems using the IEC-61267 defined RQA5 (kVp: 74, additional filtration: 21 mmAl) radiographic condition. The MTF at 10% was measured as 2.4 cycles/mm and the DQE(0) values for radiation exposure 0.19, 0.5, and 1.3 mR were measured as 54%, 55%, and 76%, respectively. The NPS curves gradually decreased at high spatial frequencies. This high DQE at low frequencies, may be useful for low frequency information. The results suggested that mobile DR system could be integrated with emergency ambulance system in teleradiologic imaging applications.
Current digital radiography systems are rapidly glowing in clinical applications. The purpose of this study was to evaluate the characteristics of a mobile digital radiographic system. The performance of the mobile DR system was evaluated by measuring the modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), and detective quantum efficiency (DQE). Measurements were made on a LISTEM Mobix-1000 generator and a Teleoptic PRA Alpha-R4000 detector. Imaging characteristics were measured for these two systems using the IEC-61267 defined RQA5 (kVp: 74, additional filtration: 21 mmAl) radiographic condition. The MTF at 10% was measured as 2.4 cycles/mm and the DQE(0) values for radiation exposure 0.19, 0.5, and 1.3 mR were measured as 54%, 55%, and 76%, respectively. The NPS curves gradually decreased at high spatial frequencies. This high DQE at low frequencies, may be useful for low frequency information. The results suggested that mobile DR system could be integrated with emergency ambulance system in teleradiologic imaging applications.
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문제 정의
본 연구에서는 응급구조 차에 탑재 할 수 있는 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하고 시스템의 영상 성능평가를 통하여 응급상황 시 효용성 있는 임상영상의 획득 가능성 여부를 평가해 보고자 하였다. 이동형 디지털 X선 촬영 장치로부터 IEC 표준규약에 따른 RQA5 실험조건에서 X선 영상을 획득하고, 영상 성능평가 지표인 MTF, NPS, DQE를 계산하여 그 화질을 평가 하였다.
이에 본 연구에서는 응급 구조 차에 탑재 할 수 있는 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하고 시스템으로부터 획득한 영상의 평가를 통해 영상평가의 주요인자인 MTF(modulation transfer function), NPS (noise power spectrum), L 리고 DQE (detective quantum efficiency) 를 이용하여 정량적인 값을 도출함으로써 구축된 이동형 디지털 X선 촬영 장치가 응급상황 시 효용성 있는 임상영상의 획득가능성여부를 평가해 보고자 하였다.2)
제안 방법
5) 영상을 획득하였다. 또한 산란을 최소화하기 위해 추가적으로 slit camera위에 납을 놓아 collimation 시켰다. 구한 LSF곡선을 식(1)과 같이 Fourier 변환하여 영상 시스템의 MTF를 구하였다.
본 연구에서 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 구축하기 위해 연동한 시스템은 이동형 X선 촬영 장치 (Mobix-1000; LISTEM, Wonju, Korea)와 디지털 X선 detector 시스템 (Alpha-R4000; Teleoptic PRA, kyiv, Ukraine)으로써 구축한 .시스템을 통해 얻은 영상을 이용하여 성능평가를 수행하였다.
각 조건에서 8장의 영상을 획득하였고 이들을 평균하였다. 영상 중앙의 1, 280x1, 280 pixel을 ROI로 설정하고 각 R0I 가 겹치도록 512x512 크기의 16개의 구역으로 나누었다. 각분할 영상을 식 (2), (3)을 이용하여 NPS를 구하였다.
여부를 평가해 보고자 하였다. 이동형 디지털 X선 촬영 장치로부터 IEC 표준규약에 따른 RQA5 실험조건에서 X선 영상을 획득하고, 영상 성능평가 지표인 MTF, NPS, DQE를 계산하여 그 화질을 평가 하였다. 영상의 선예도를 나타내는 MTF는 응답 10%에서 2.
사용되어 진다. 이와 같이 변조전달함수는 영상 시스템의 정량적 인 분해능을 관측할 수 있고, 고주파 성 분의 응답이 많을수록 선예도가 우수한 시스템이라고 평가한다° 여러 MTF 측정 방법 중 본 연구에서는 폭이 10 m, 길이가 5.5 mm, 그리고 두께 1.5 mm의 텅스텐으로 만들어진 slit camera를 이용하였다(Fig. 2). Detector의 pixel간의 거리보다 더 미세한 sampling간격을 가지는 finely sampled LSF (Line Spread Function) 곡선을 구하기 위해 slit camera를 약간 기울여(2.
대상 데이터
2). Detector의 pixel간의 거리보다 더 미세한 sampling간격을 가지는 finely sampled LSF (Line Spread Function) 곡선을 구하기 위해 slit camera를 약간 기울여(2.5) 영상을 획득하였다. 또한 산란을 최소화하기 위해 추가적으로 slit camera위에 납을 놓아 collimation 시켰다.
3 mR 조건에서 아무 물체 없이 flat-field영상을 획득하였다. 각 조건에서 8장의 영상을 획득하였고 이들을 평균하였다. 영상 중앙의 1, 280x1, 280 pixel을 ROI로 설정하고 각 R0I 가 겹치도록 512x512 크기의 16개의 구역으로 나누었다.
4). 본 연구에서 평가하고자 했던 이동형 디지털 X-선 촬영 장치에 대한 MTF 곡선 10% 응답에서의 공간주파수는 약 2.4cycles/mm로 측정되었다(Fig. 4).
잡음의 분산 값 분포를 공간주파수 상에 표현한 것이다. 본 연구에서는 IEC표준규약에 따라 0.19 mR, 0.5 mR, 1.3 mR 조건에서 아무 물체 없이 flat-field영상을 획득하였다. 각 조건에서 8장의 영상을 획득하였고 이들을 평균하였다.
데이터처리
Teleoptic PRA, kyiv, Ukraine)으로써 구축한 .시스템을 통해 얻은 영상을 이용하여 성능평가를 수행하였다. IEC 62220-1 표준규약3)에 따라 MTF, NPS, DQE등을 계산하여 detector 화질평가 실험을 수행하였고, 사용된 X선은 IEC 61267표준규약의 RQA 5 실험조건(Additional filtration: 2.
응급상황에서 발생률이 높은 흉부 손상의 경우, 대부분 120 kVp 3 mAs의 조건에서 촬영하며 이때의 선량은 약 17mR이므로 다른 환경의 영향이 없다고 가정하면 영상에 대한 잡음의 영향이 더욱 적을 것으로 예측할 수 있다. 최종적으로 앞에서 구한 MTF, NPS를 이용하여 전체적인 시스템의 성능평가를 DQE로 하였다. DQE는 DR 시스템의 양자 효율을 나타낸다.
이론/모형
시스템을 통해 얻은 영상을 이용하여 성능평가를 수행하였다. IEC 62220-1 표준규약3)에 따라 MTF, NPS, DQE등을 계산하여 detector 화질평가 실험을 수행하였고, 사용된 X선은 IEC 61267표준규약의 RQA 5 실험조건(Additional filtration: 2.5A1+21A1 [mm], HVL: 7.1 [mm]Al, kVp: 74, Eave:54[keV])에서 정의된 평균에너지를 사용하였다(Fig. 1), 5)
본 연구에서는 q값을 계산하기 위해 SRS-78 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 사용된 X-선의 스팩트럼을 획득하였다. 스팩트럼을 이용하여 계산한 q 값은 261, 147 photons/mm였다.
성능/효과
3 mR에서 계산된 DQE를 나타낸다. 공간 주파수가 증가할수록 DQE 값은 감소하는 것을 알 수 있으며, 0~1 cycles/mm 영역에서 급격히 감소하였다. DQE(0) 값은 선량조건 0.
3 mR 선량 조건으로 측정한 NPS 곡선은 세 경우 모두 공간주파수가 증가할수록 점진적으로 감소함을 보였다. 또한 선량이 증가함에 따라 잡음이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 응급상황에서 발생률이 높은 흉부 손상의 경우, 대부분 120 kVp 3 mAs의 조건에서 촬영하며 이때의 선량은 약 17mR이므로 다른 환경의 영향이 없다고 가정하면 영상에 대한 잡음의 영향이 더욱 적을 것으로 예측할 수 있다.
DQE는 DR 시스템의 양자 효율을 나타낸다. 본 연구에서 구축한 이동형 디지털 X선 촬영장치의 DQE(0)값은 선량조건 0.19, 0.5, 그리고 1.3 mR에서각각 54%, 55%, 그리고 16%로 측정되었다. 이를 통해 조사 선량이 클수록 양자검출효율이 증가함을 알 수 있었다.
3 mR에서각각 54%, 55%, 그리고 16%로 측정되었다. 이를 통해 조사 선량이 클수록 양자검출효율이 증가함을 알 수 있었다. 모든 조사조건의 0~1 cycles/mm 영역에서 DQE 값이 급격히감소함을 보이는데, 이는 측정된 MTF값이 저주파 영역에서 급격히 떨어지기 때문이다.
7). 조사선량이 증가함에 따라 DQE 값이 증가하는 것을 알 수 있으며, 이는 조사선량이 많을수록 detector의 양자검출효율이 증가함을 나타내는 것이다.
후속연구
모든 조사조건의 0~1 cycles/mm 영역에서 DQE 값이 급격히감소함을 보이는데, 이는 측정된 MTF값이 저주파 영역에서 급격히 떨어지기 때문이다. 본 연구에서 얻은 영상평가 결과는 응급구조 차에 탑재하기 위해 연구 중인 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 실용화하기 위한 기초자료가 될 것으로 사료된다.
환자의 생체신호, 의무기록 등의 정보를 실시간으로 전송하는 것뿐만 아니라 응급구조 차에 이동형 디지털 X선 촬영 장치를 탑재하여 응급환자의 영상을 PACS를 이용하여 가까운 병원에서 미리 확인하게 된다면 환자의 응급조치에 효율성을 제공 할 것으로 기대된다.')
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