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문제 정의
- 특히 단층 촬영의 경우 영상 재구성 방법을 개선하여 영상의 질이 우수한 영상을 획득할 수 있게 되었다. Philips사의 PRECEDENCE 16 감마카메라를 이용해 보편적으로 시행하고 있는 분석법에 의한 FBP 방법과 반복법에 의한 Astonish, 3D OSEM 방법을 이용해 각각 영상을 재구성하여 정성적인 분석과 정량적인 분석을 통해 영상 획득시간을 다르게 한 영상 간의 비교와, 동일한 시간으로 획득한 영상을 비교하여 영상의 질이 우수한 재구성 방법에 대해 연구 하였다. 정성적인 분석을 위해 blind test를 한 결과, 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 거의 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다.
제안 방법
- 40초/Frame와 20초/Frame로 동시에 획득한 자료*를 Astonish, 3D OSEM, FBP의 방법으로 영상을 재구성하였다. 정성적 분석으로 각각의 재구성 방법에 따라 분석된 영상을 임상 판독의에게 blind test를 시행하여 영상 획득시간이 다른 두 영상 간에 영상의 질이 차이가 있는지 확인하고, 동일한 시간으로 획득한 영상을 비교하였을 때 영상의 질이 가장 좋은 재구성 방법은 무엇인지 확인하였다.
- 최근 발표된 문헌에는 단층 촬영을 시행할 때 영상 획득시간을 줄여서 검사하더라도 영상 재구성 방법의 개선에 의해 영상의 질에는 영향을 주지 않는다는 내용이 보고되고 있다. 단층 촬영 영상을 재구성함에 있어 보편적으로 사용하고 있는 분석법보다 반복법을 사용함으로써 이러한 단점을 보완하였다.
- 이 중 Astonish (Philips 사의 새로운 영상 재구성 방법(반복법), 3D OSEM (3-dimensional Ordered-Subsets Expection Maximization), FBP (Filtered Back Projection, 여과 후 역투영법)을 이용해 Phantom과 환자를 대상으로 획득한 영상을 재구성하여 영상 획득시간에 따른 영상의 질이 차이가 있는지 비교하였다. 또한 동일한 영상 획득시간으로 얻은 영상을 각각의 재구성 방법으로 분석하여 임상적 실효성에 관한 연구를 하였다.
- 정성적 분석으로 각각의 재구성 방법에 따라 분석된 영상을 임상 판독의에게 blind test를 시행하여 영상 획득시간이 다른 두 영상 간에 영상의 질이 차이가 있는지 확인하고, 동일한 시간으로 획득한 영상을 비교하였을 때 영상의 질이 가장 좋은 재구성 방법은 무엇인지 확인하였다. 또한 정량적 분석을 위해 병변을 중심으로 표적 대 비표적의 비율을 측정하여 비교하였다. 이때 각각의 영상은 동일한 위치에 같은 크기로 관심영역을 설정하여 분석하였다.
- 이 중 Astonish (Philips 사의 새로운 영상 재구성 방법(반복법), 3D OSEM (3-dimensional Ordered-Subsets Expection Maximization), FBP (Filtered Back Projection, 여과 후 역투영법)을 이용해 Phantom과 환자를 대상으로 획득한 영상을 재구성하여 영상 획득시간에 따른 영상의 질이 차이가 있는지 비교하였다. 또한 동일한 영상 획득시간으로 얻은 영상을 각각의 재구성 방법으로 분석하여 임상적 실효성에 관한 연구를 하였다.
- 그러나 현재 삼중 헤드 감마카메라는 그 수가 점점 줄어들고 있어 단층 촬영 시 검사시간 단축을 위한 역할이 줄어들고 있는 상황이다. 이에 각 장비 제조회사들은 영상 처리 기법을 개선하여 검사시간을 단축시키면서 영상의 질은 유지할 수 있는 여러 가지 방법을 개발하였다.
- 40초/Frame와 20초/Frame로 동시에 획득한 자료*를 Astonish, 3D OSEM, FBP의 방법으로 영상을 재구성하였다. 정성적 분석으로 각각의 재구성 방법에 따라 분석된 영상을 임상 판독의에게 blind test를 시행하여 영상 획득시간이 다른 두 영상 간에 영상의 질이 차이가 있는지 확인하고, 동일한 시간으로 획득한 영상을 비교하였을 때 영상의 질이 가장 좋은 재구성 방법은 무엇인지 확인하였다. 또한 정량적 분석을 위해 병변을 중심으로 표적 대 비표적의 비율을 측정하여 비교하였다.
대상 데이터
- 2008년 6월부터 7월까지 서울아산병원 핵의학과에서 Bone SPECT를 시행한 환자 32명(남:여=13:19, 평균 나이: 34.9±12.4)을 대상으로 하였다.
성능/효과
- 40초와 20초로 검사하여 획득한 영상을 비교한 결과, 영상 획득 시간에 따른 영상의 질은 차이가 크지 않았지만 재구성 방법에 따른 영상의 질은 차이가 있음을 확인하였다. 10개의 의료기관에서 Bone SPECT 검사에 사용 중인 영상 재구성 방법 및 검사 소요시간 등을 조사한 결과(Table 3), 대부분의 의료기관에서 영상 재구성 방법으로 FBP를 주로 사용하고 있었다. 의료기관마다 단층 촬영의 영상 재구성 방법이 다르므로 보다 향상된 영상 획득을 위한 표준화된 지침을 설정하는데 반복법에 의한 재구성 방법이 도움이 될 것으로 판단된다.
- 발표된 문헌에 따르면 심근 단층 촬영에 있어 분석법에 의한 영상보다 반복법에 의한 영상으로 진단을 하였을 때 비정상 부분을 찾아내는데 있어 약 5% 정도 우수한 것으로 보고되었다.2) 본 연구에서도 분석법과 반복법에 의한 영상 재구성 방법으로 Phantom과 실제 환자를 비교한 결과, 반복법에 의해 재구성 된 영상의 질이 더 우수한 것을 확인하였다. 40초와 20초로 검사하여 획득한 영상을 비교한 결과, 영상 획득 시간에 따른 영상의 질은 차이가 크지 않았지만 재구성 방법에 따른 영상의 질은 차이가 있음을 확인하였다.
- 40초로 획득한 영상을 각각의 방법으로 재구성하여 분석한 결과(Fig. 5), 통계적으로 유의한 차이가 있었고(F=11.96, p=0.000), 20초로 획득한 영상을 40초 영상과 동일하게 분석한 결과 역시 통계적으로 유의한 차이가 있었다(F=11.91, p=0.000).
- 469). 40초와 20초 영상의 표적 대 비표적 비율의 차이를 분석한 결과, 세 가지 방법 모두에서 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 통계적으로 유의한 차이가 없었다(Table 2). 하지만 FBP는 통계적 차이는 없었으나 여러 요인에 의해 일부 영상에서 극단치가 나타나는 등 40초와 20초 영상에서 차이가 있는 것으로 분석되었다(Fig.
- 2) 본 연구에서도 분석법과 반복법에 의한 영상 재구성 방법으로 Phantom과 실제 환자를 비교한 결과, 반복법에 의해 재구성 된 영상의 질이 더 우수한 것을 확인하였다. 40초와 20초로 검사하여 획득한 영상을 비교한 결과, 영상 획득 시간에 따른 영상의 질은 차이가 크지 않았지만 재구성 방법에 따른 영상의 질은 차이가 있음을 확인하였다. 10개의 의료기관에서 Bone SPECT 검사에 사용 중인 영상 재구성 방법 및 검사 소요시간 등을 조사한 결과(Table 3), 대부분의 의료기관에서 영상 재구성 방법으로 FBP를 주로 사용하고 있었다.
- 40초와 20초의 영상으로 영상 재구성 방법을 다르게 하여 각각의 표적 대 비표적 비율에 대해 분석한 결과(Table 2, Fig. 4), Astonish는 평균과 표준편차가 40초 영상에서 13.91±5.62, 20초 영상에서 13.88±5.92로 통계적으로 유의한 차이가 없었으며(t=0.16, p=0.87), 3D OSEM은 평균과 표준편차가 40초 영상에서 10.60±3.55, 20초 영상에서 10.55±3.64로 통계적으로 유의한 차이가 없었다(t=0.51, p=0.61).
- IEC phantom으로 획득한 영상을 각각의 방법으로 재구성하여 비교한 결과, Astonish에 의해 재구성 된 영상이 다른 방법에 의해 재구성한 영상보다 해상력이 우수한 것을 확인하였고(Fig. 1), 표적 대 비표적 비율 값을 비교한 결과 역시 Astonish에 의해 재구성 된 영상이 가장 높았다(Table 1).
- 정성적인 분석을 위해 blind test를 한 결과, 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 거의 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다. 또한 정량적인 분석을 통해서도 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 하지만 영상 획득시간이 동일한 영상을 재구성 방법에 따라 분석한 결과는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
- 또한, FBP는 평균과 표준편차가 40초 영상에서 8.30±4.44, 20초 영상에서 8.19±4.20로 통계적으로 유의한 차이가 없었다(t=0.73, p=0.469).
- 영상 획득시간이 동일한 영상을 비교하였을 때 Astonish로 재구성한 영상이 선예도가 우수하여 병소 부위와 주변 부위간 구별이 가장 좋은 것으로 확인되었다(Fig. 3).
- 영상의 질은 반복법을 이용하는 Astonish에 의해 재구성된 영상이 해상력이 좋고 임상적으로 진단적 정보를 제공하는데 우수한 영상으로 판단된다. 영상을 재구성하기 위한 소요시간이 길고 저장 공간의 부족 등으로 현재까지 많이 사용되지 않던 반복법에 의한 재구성 방법이 영상의 질은 향상시키고 검사시간은 단축할 수 있는 방법이 될 수 있음을 확인하였다.
- 하지만 영상 획득시간이 동일한 영상을 재구성 방법에 따라 분석한 결과는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 영상의 질은 반복법을 이용하는 Astonish에 의해 재구성된 영상이 해상력이 좋고 임상적으로 진단적 정보를 제공하는데 우수한 영상으로 판단된다. 영상을 재구성하기 위한 소요시간이 길고 저장 공간의 부족 등으로 현재까지 많이 사용되지 않던 반복법에 의한 재구성 방법이 영상의 질은 향상시키고 검사시간은 단축할 수 있는 방법이 될 수 있음을 확인하였다.
- 임상 판독의에게 blind test를 시행한 결과, 각각의 재구성 방법에 의해 분석한 40초 영상과 20초 영상 간의 질적인 차이가 거의 없는 것을 확인하였다(Fig. 2).
- Philips사의 PRECEDENCE 16 감마카메라를 이용해 보편적으로 시행하고 있는 분석법에 의한 FBP 방법과 반복법에 의한 Astonish, 3D OSEM 방법을 이용해 각각 영상을 재구성하여 정성적인 분석과 정량적인 분석을 통해 영상 획득시간을 다르게 한 영상 간의 비교와, 동일한 시간으로 획득한 영상을 비교하여 영상의 질이 우수한 재구성 방법에 대해 연구 하였다. 정성적인 분석을 위해 blind test를 한 결과, 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 거의 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다. 또한 정량적인 분석을 통해서도 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 통계적으로 유의한 차이가 없었다.
- 또한 정량적인 분석을 통해서도 영상 획득시간에 따른 영상의 질은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 하지만 영상 획득시간이 동일한 영상을 재구성 방법에 따라 분석한 결과는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 영상의 질은 반복법을 이용하는 Astonish에 의해 재구성된 영상이 해상력이 좋고 임상적으로 진단적 정보를 제공하는데 우수한 영상으로 판단된다.
후속연구
- 10개의 의료기관에서 Bone SPECT 검사에 사용 중인 영상 재구성 방법 및 검사 소요시간 등을 조사한 결과(Table 3), 대부분의 의료기관에서 영상 재구성 방법으로 FBP를 주로 사용하고 있었다. 의료기관마다 단층 촬영의 영상 재구성 방법이 다르므로 보다 향상된 영상 획득을 위한 표준화된 지침을 설정하는데 반복법에 의한 재구성 방법이 도움이 될 것으로 판단된다.
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