MRI System은 각종 여러 가지 Parameter들로 구성되어 있다. 그중 MRI 영상의 화질을 빼놓고 MRI를 논한다는 것은 어려운 일이다. 각종 Parameter들이 개발되고 발전되어오면서 MRI영상에서도 예전 System에서 보여지는 영상과는 비교 할 수 없을 정도의 고화질을 출력하고 있다. 그리고 방사선 영상 System이 고식적인 Film방식에서 digital방식으로 전환되어가고 있고 그에 따른 병원의 모든 시스템이 전산화가 되어가고 있다. 방사선 영상의 관리에 있어서 저장 이라는 부분이 아주 중요한 ��을 차지하고 있다. 그 방대한 자료를 Server에 저장하는 방법으로는 압축을 이용 하여 저장하는 방법을 사용하게 된다. 이 때 발생한 문제점은 원본 영상에 비해 압축시 영상의 화질 저하가 발생한다는 것이다. 의료 영상에서는 조그마한 화질저하도 오진의 우려가 있으므로 각별히 주의해야할 사항이다. 본 논문에서는 병원에서 진료중인 영상을 대상으로 각각의 파일 변환과 원본과의 비교, 원본 영상과 진료에 사용되어지는 모니터에서의 MRI 영상의 화질을 PSNR을 이용한 평가와 영상 평가방법에 의한 평가를 하였다. 실험결과 원본과 각종 영상 압축방법을 이용하여 압축한 영상을 비교 분석 하였는데 화질저하가 거의 나타나지 않았다. 하지만 원본영상을 display하는 모니터의 화질 에서 상당한 문제점이 드러났다. 판독용 모니터 와 의료용 모니터에서는 손색없는 고해상도의 영상을 출력해 냈는가 반면 일반 CRT, LCD 모니터에서는 각종 노이즈, 영상왜곡등 많은 문제점들이 나타났다.
MRI System은 각종 여러 가지 Parameter들로 구성되어 있다. 그중 MRI 영상의 화질을 빼놓고 MRI를 논한다는 것은 어려운 일이다. 각종 Parameter들이 개발되고 발전되어오면서 MRI영상에서도 예전 System에서 보여지는 영상과는 비교 할 수 없을 정도의 고화질을 출력하고 있다. 그리고 방사선 영상 System이 고식적인 Film방식에서 digital방식으로 전환되어가고 있고 그에 따른 병원의 모든 시스템이 전산화가 되어가고 있다. 방사선 영상의 관리에 있어서 저장 이라는 부분이 아주 중요한 ��을 차지하고 있다. 그 방대한 자료를 Server에 저장하는 방법으로는 압축을 이용 하여 저장하는 방법을 사용하게 된다. 이 때 발생한 문제점은 원본 영상에 비해 압축시 영상의 화질 저하가 발생한다는 것이다. 의료 영상에서는 조그마한 화질저하도 오진의 우려가 있으므로 각별히 주의해야할 사항이다. 본 논문에서는 병원에서 진료중인 영상을 대상으로 각각의 파일 변환과 원본과의 비교, 원본 영상과 진료에 사용되어지는 모니터에서의 MRI 영상의 화질을 PSNR을 이용한 평가와 영상 평가방법에 의한 평가를 하였다. 실험결과 원본과 각종 영상 압축방법을 이용하여 압축한 영상을 비교 분석 하였는데 화질저하가 거의 나타나지 않았다. 하지만 원본영상을 display하는 모니터의 화질 에서 상당한 문제점이 드러났다. 판독용 모니터 와 의료용 모니터에서는 손색없는 고해상도의 영상을 출력해 냈는가 반면 일반 CRT, LCD 모니터에서는 각종 노이즈, 영상왜곡등 많은 문제점들이 나타났다.
The Magnetic Resonance Imaging (MRI) systems consist of various parameters. Among them, the image quality can be arguably the most important part of the systems. As the other components in MRI systems have been developed and evolved, the MRI image quality has been advanced remarkably. And, the radia...
The Magnetic Resonance Imaging (MRI) systems consist of various parameters. Among them, the image quality can be arguably the most important part of the systems. As the other components in MRI systems have been developed and evolved, the MRI image quality has been advanced remarkably. And, the radiation imaging system is being converted from the Film to the digital method, which drives the computerization of many hospitals. The management of the tremendous radiation images becomes more critical. The data compression is used to store such large data in a network server. When the image files are compressed, the image quality degrades comparing to its original images. Even slight quality degradation of a medical image could cause an erroneous diagnosis, so the images must be handled carefully. This thesis studied the image assessment methods of comparing the quality of the compressed image to its original, and the quality of the original and the displayed images of the MRI systems via PSNR with actual medical images used in hospitals. As a result, no noticeable quality degradation was found comparing the compressed images with various digital compression methods and the original images. However, it was a different story comparing the original images and the displayed images on MRI monitors. Some noise or image distortion was visible using any regular CRT or LCD monitors were used while the special monitors designed for the MRI imaging and medical images displayed high definition images.
The Magnetic Resonance Imaging (MRI) systems consist of various parameters. Among them, the image quality can be arguably the most important part of the systems. As the other components in MRI systems have been developed and evolved, the MRI image quality has been advanced remarkably. And, the radiation imaging system is being converted from the Film to the digital method, which drives the computerization of many hospitals. The management of the tremendous radiation images becomes more critical. The data compression is used to store such large data in a network server. When the image files are compressed, the image quality degrades comparing to its original images. Even slight quality degradation of a medical image could cause an erroneous diagnosis, so the images must be handled carefully. This thesis studied the image assessment methods of comparing the quality of the compressed image to its original, and the quality of the original and the displayed images of the MRI systems via PSNR with actual medical images used in hospitals. As a result, no noticeable quality degradation was found comparing the compressed images with various digital compression methods and the original images. However, it was a different story comparing the original images and the displayed images on MRI monitors. Some noise or image distortion was visible using any regular CRT or LCD monitors were used while the special monitors designed for the MRI imaging and medical images displayed high definition images.
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문제 정의
본 논문에서는 빠르게 발전하고 있는 MRI Parameter에 비해 영상의 화질은 어떠한가를 평가해 보았다. 그리고 MRI 영상의 진단적 가치가 매겨지고 결론이 내려지는 각각의 Monitor에서의 MRI 영상을 비교,평가하여 보았다.
본 연구에서는 Brain MRI의 영상을 PSNR분석법을 이용하여 원본 영상과 압축영상 그리고 모니터에 display 되는 MRI영상의 화질을 비교, 분석, 평가하고자 한다.
현재 널리 보급중이고 방사선과 전문의가 아닌 일반 의사들이 사용하고 있는 CRT 모니터와 LCD 모니터에 대해서도 비교 실험을 해 보았다.
제안 방법
2. DICOM 파일의 raw파일과 실제 CRT 모니터에서 display 되는 dcm파일을 이용하여 PSNR에 의한 평가 및 분석을 실행해 보았다.
3.DICOM파일의 raw파일과 실제 LCD Monitor에서 display되는 dcm 파일을 이용하여 PSNR 평가 및 분석을 실행해 보았다.
4. CRT Monitor 영상과 LCD Monitor영상을 서로 비교하여 보았다.
MRI 팬텀영상검사는 MRI의 화질을 결정하는 주된요소중 기하학적 정확도, 공간분해능, 절편두께 및 위치의 정확도, 영상강도 균일성, 고스트인공물, 대조도분해능을 객관적으로 평가 한다.
dcm영상 -> convert -> JPEG -> raw파일로변경 한 영상과 dcm영상 -> convert -> bmp -> raw파 일로 변경한 영상을 PSNR에의한 화질을 평가하였 고 영상평가방법에의한 평가도 해보았다.
dcm영상, bmp영상 그리고 raw영상을 MRI영상 평가방법에의한 평가를 해보았다.
그 문제점중 검사영상의 화질과 그 영상을 표현해내는 모니터에서의 화질을 비교 측정 해보았다.
3Tesla 기종으로서 검사시 가장 적절한 Parameter를 이용하여 영상을 Scan하였다. 그 영상을 가지고 가장먼저 방사선과 전문의가 사용하는 판독용 모니터 (CRT-바코) 와 현재 개발 판매중인 의료용 모니터(LCD) 에서의 화질을 평가하여 보았다. 영상을 본 논문에 싫지는 않았지만 영상진단학적으로 전혀 손색이 없는 고 해상도에 영상을 표현해 낸다는 것을 알아낼수 있었다.
그래서 실험을 끝으로 Brain MRI 영상을 자주 접하는 의사, 방사선사, 간호사 에 의한 CRT Monitor 와 LCD Monitor의 Brain MRI 영상의 화질을 비교 평가하여 보았다.
본 논문에서는 빠르게 발전하고 있는 MRI Parameter에 비해 영상의 화질은 어떠한가를 평가해 보았다. 그리고 MRI 영상의 진단적 가치가 매겨지고 결론이 내려지는 각각의 Monitor에서의 MRI 영상을 비교,평가하여 보았다.
그림5)에서 MRI Brain T2강조 Coronal영상을 대상으로 좌측의 DICOM파일의 raw영상과 우측의 실제 LCD Monitor에서 display되는 dcm영상을 이용하여 PSNR을 측정해 보았다.
영상 MRI 장비는 HITACH AIRISⅡ 0.3Tesla 기종으로서 검사시 가장 적절한 Parameter를 이용하여 영상을 Scan하였다. 그 영상을 가지고 가장먼저 방사선과 전문의가 사용하는 판독용 모니터 (CRT-바코) 와 현재 개발 판매중인 의료용 모니터(LCD) 에서의 화질을 평가하여 보았다.
PSNR측정이 대표적으로 널리 사용되어지는 부분은 영상압축의 형식에 대한 평가이다. 원본영상과 각종 압축방법을 이용하여 압축한 영상과의 화질손실의 차이를 측정한다.
대상 데이터
1. 현재 서버에 있는 DICOM영상중 normal 영상을 사용하였다.
먼저 팬텀을 이용한 영상평가에는 American College of Radiology MRI phantom을 표준팬텀으로 사용한다. 표준팬텀은 길이가 짧고 속이빈 실린더 모양의 아크릴 플라스틱 이며 양쪽 끝이 막혀있다.
의료용 CRT는 주사선이 1049개~2100개 정도이며 고화질을 출력할수있다.
확대한 영상은 MRI Image 의 T2 Coronal Brain Image이다.
성능/효과
[3]1946년 미국의 블락과 퍼셀에의해서 NMR 현상이 발견된 이후 MR system은 매우빠른속도로 발전하고 있다. 현재 7 Tesla 이상의 MRI가 개발이 된 상태이고 그에 따른 코일, 각종 Parameter 등이 눈부시게 발전하고 있다.
white matter 와 gray matter의 구분, Brain 실질에 세밀한 구조의 표현에 있어서는 CRT Monitor 가 LCD Monitor보다 영상의 흐림없이 더 선명하게 나타남을 알수있었다. 하지만 CRT 모니터에서 크게 발생하는 계단현상은 영상진단시 주의해야하는 큰 문제점으로 드러났다.
대조도 평가에서도 white matter, gray matter의 구분, 기저핵의 세부구조등 대체적으로 영상진단학적 가치가 충분이 있다고 평가되었다.
두 영상을 영상평가방법으로 평가를 하면 CRT Monitor에서 확대로인한 영상의 계단현상이 우측의 LCD Monitor보다 더 많이 나타난다는 것을 알수 있다.
그 영상을 가지고 가장먼저 방사선과 전문의가 사용하는 판독용 모니터 (CRT-바코) 와 현재 개발 판매중인 의료용 모니터(LCD) 에서의 화질을 평가하여 보았다. 영상을 본 논문에 싫지는 않았지만 영상진단학적으로 전혀 손색이 없는 고 해상도에 영상을 표현해 낸다는 것을 알아낼수 있었다. 하지만 일반적으로 영상진단에 사용하기에는 상당히 고가라는 부분이 보급화에 가장 큰 문제점으로 보인다.
전반적으로 영상평가의 결론은 진단영상학적으로 사용하기에는 영상의 화질이 현저히 낮다는 결론을 내릴 수 있었다.
측정결과 PSNR 수치가 15.27dB, MSE 수치가 1930 으로 CRT Monitor보다 약간의 화질저하가 더 나타났다.
하지만 우측의 LCD Monitor의 dcm영상은 영상에 전체적으로 둔탁함이 보이고 세밀한 구조의 표현에 있어서는 흐린정도가 진단영상으로 사용하기에는 적절치 않다는 결론을 내릴수 있었다.
후속연구
MRI Parameter 중 화질에 큰 영향을 미치는 TR, TE, NEX 등 검사시 환자상태가 좋은 경우라면 시간을 늘리더라도 해상력 높은 영상을 만들어 내도록 노력해야 할 것이다. 해상력은 어떠한 조직에서의 구별능력을 의미한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
MRI란 무엇인가?
[2][3]MRI는 자장과 라디오파를 이용하여 인체내 수소양자에 핵자기공명 현상을 발생하게 하여 이를 영상화하는 것을 MRI라고 한다.
MR영상화에 사용되는 변수로는 무엇이 있는가?
[7]MR영상화에는 여러개의 변수가 사용된다. 전자파를 흡수한 수소원자핵이 주위조직으로 에너지를 방출하는 시간(T1이완시간)과 또 다른수소 원자핵에 에너지를 주어 그 스핀에 영향을 미치는 시간(T1이완시간), 그리고 얼마나 많은 수소핵들이 존재하는가를 나타내는 Photon density등이 있다. MR신호는 정적인 자기장에서 자장내의 수소가 세차운동을 하는 주파수에 상응하는 고주파 펄스로 인체내의 수소원자들을 흥분시키고 이 흥분된 수소원자가 평형 상태로 돌아가는 과정에서 얻게된다.
MRI의 장점은?
[2][3]MRI는 비침습적으로 조직의 병변부를 기하학적,생리학적 양질의 대조도를 얻을수 있다는 장점이 있다. 그리고 T2 이완 , T1이완, 혈류등 각종 Parameter를 이용하여 충추신경계 검사나 형태기능학적 검사 axial, coronal, sagittal, oblique 등 환자의 이동없이 원하는 방향의 영상을 손쉽게 얻을수 있는 장점이 있다.
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