[논문]X-ray 흉부영상 FIlm/Screen, CR, DR Resolution과 Density 비교평가

안병주

doi:10.7742/jksr.2010.4.1.025

초록
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이 연구 목적은 흉부영상의 진단에 적절한 해상력과 음영에 대한 적절한 평가를 위해서다. 해상력을 비교하기 위해서, linear 해상력 팬텀을 사용하여 film/screen(선생님이 원하시는 conventional radiography : film/screen), CR, DR, 촬영했다. 해상력을 비교하기 위해 2명의 영상의학과 전문의와 3명의 방사선사가 블라인드 테스트를 통하여 평가했다. DR 은 3.95 필름/ 스크린은 3.58, CR은 3.48의 평가가 나왔다. 음영에 대해 분석은, CR, DR의 film/screen의 정상적인 흉부영상 50장을 선택했다. 이 흉부영상에서 7부위(폐야, 폐야 윤곽, 종격동 I, 종격동 II, 심장 음영 I, 심장음영 II, 횡격막)을 정하여 덴시토미터(농도계)을 사용하여 음영을 평가했다. 우리의 분석 방법은 낮은 영상(음영)을 0에서부터 가장 우수한 영상(음영) 2를 정한 일본의 흉부 x-ray 평가 방법을 적용했다. DR의 경우 종격동 1, 종격동2, 심장 1, 심장2, 횡격막에서 2점을 기록하여 우수했다. 이와 반대로 CR에서는 폐부위와 폐음영 부위에서 2점으로 우수했다. 결론적으로, 해상력과 음영에 비교하면 후처리 알고리즘과 작은 픽셀 사이즈에 의한 DR은 CR과 film/screen 보다 우수하다고 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to compare the resolution and density appropriate to diagnosis in chest PA radiography. In comparing the resolution, we radiographed with conventional radiography, computed radiography(CR) and digital radiography(DR) using the linear resolution phantom(Nuclear Associa...

The objective of this study was to compare the resolution and density appropriate to diagnosis in chest PA radiography. In comparing the resolution, we radiographed with conventional radiography, computed radiography(CR) and digital radiography(DR) using the linear resolution phantom(Nuclear Associates-Carle Place. N.Y.). 2 radiologists and 3 radiological technologists read the resolution value by the blind test. DR, conventional radiography and CR measured 3.95, 3.58, 3.48 resolution value respectively. In analysing the density, we chose the fifty normal chest CR and DR and conventional film. We estimated the density using by densitometer(X-rite company-Model 301) in seven regions(lung field, lung field margine, mediastinum I, mediastinum II, heart shadow I, heart shadow II, diaphragm) of chest film. We adapted to analysis the Japanese chest X-ray evaluating method and table. It was scored 0(farthest density value) to 2(nearest density value). DR scored 2 at mediastinum I, mediastinum II, heart shadow I, heart shadow II and diaphragm. On the contrary with, CR scored 2 at lung field and lung field margine. Consequently, DR superior than CR and conventional radiography film compairing density and resolution. It was due to small pixel size and post processing algorithm with digital radiography.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 진단방사선 분야에서 고식적 방법과 CR, DR과 같은 Digital 방식이 혼재되어 이용되고 있는 현재의 추세에서 가장 일반적이면서도 높은 영상의 질을 요구하는 흉부 X-선 사진을 통해 conventional, CR 그리고 DR방식의 resolution과 density를 비교하여 영상의 특성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

Conventional 방식의 영상 획득에는 흉부전용 X-선 촬영장비(Siemens Thoramat)와 자동현상기(Agfa Curix 402T)를 사용하였고, CR의 영상획득은 digitizer(Agfa ADC Compact)와 image plate(Agfa ADC Phosphor plate, MD30)를 사용하였으며, DR 영상획득은 flat panel detector(Trixell Pixium 4600)가 장착된 흉부전용 DR장치를 사용하였다.
Conventional 흉부 X-선 촬영과 CR의 경우 125KV, 200mA, 12:1의 grid를 사용하여 촬영하였으며, DR의 경우 125KV, 400mA, 15:1의 grid 조건으로 촬영하였다.
분해능 측정을 위해 resolution phantom(Nuclear Associates-Carle Place. N.Y.)을 사용하였으며, film의 농도를 측정하기 위해 densitometer(X-rite company - Model 301)를 사용하였다.
분해능 측정을 위해 resolution phantom을 수평과 수직방향으로 하여 중심부와 주변부 4군데에서 각각 촬영한 후 conventional 방법은 현상을 거쳐 film으로 출력하였고, CR과 DR의 경우 digitizing후 바로 PACS로 전송하여 laser printer에서 film으로 출력하였다.
영상의 resolution 평가는 7,000 Lux의 view box에서 방사선과 의사 2명과 방사선사 3명이 blind test로 시행하였다.
흉부영상의 density의 평가는 densitometer로 목적부(폐야부, 폐주변부, 종격부I, 종격부II, 심장음영부I, 심장음영부II, 횡격막내)의 농도를 3회 측정하여 평균 값을 취하였으며 농도의 평가기준은 일본 결핵예방회의 직접 X-선 사진 평가기준 농도를 기준으로 하여 측정하였다(Table 1, Fig. 1).

대상 데이터

Density의 측정은 2007년 11월부터 2008년 1월중에 촬영된 conventional 흉부 X-선 film과 2007년 11월부터 2008년 1월중에 CR과 DR로 촬영된 흉부 X-선 film중 정상으로 판명된 환자 film을 무작위 추출하여 일본의 결핵예방회의 직접 X-선 사진 평가기준에 따라 늑골과 중복되지 않은 폐야부의 농도가 1.6~1.8인 film 50매를 대상으로 하였다.
Film의 획득시 CR과 DR은 laser printer(Agfa Scopix LR 5200)를 사용하였다.
본 연구에서 사용한 DR장비는 CsI를 방사선 검출물질로 사용한 amorphous- Silicon type의 평판형 검출기(FPD : Flat Panel Detector)를 내장하고 있는데 detector에 9백만개(3,001 × 3,001)의 pixel이 밀집되어 있으며, Pixel size가 143μm로 높은 공간 해상도의 영상 획득이 가능하다.

성능/효과

본 연구에서도 방사선과의사 2명, 방사선사 3명이 평가한 density 점수에서 DR이 12점으로 conventional radiography와 CR의 5점보다 우수하였다.
높은 분해능과 적정한 농도를 요구하는 흉부 X-선 사진을 conventional radiography, CR, DR film상에서 농도와 분해능을 비교 평가한 결과 DR이 분해능과 농도 모두에서 conventional radiography와 CR에 비해 우수함을 알 수 있었으며, 특히 흉부 X-선 사진의 density 평가에서 DR은 conventional radiography와 CR보다 종격부와 심장음영부에서 진단영역의 확대를 가져온 것으로 나타났다.
본 연구의 resolution 평가 결과에서도 DR이 3.95 LP/mm로 CR의 3.48 LP/mm와 conventional radiography 의 3.58 LP/mm에 비해 우수하여 기존의 연구와 일치하였다.
일본의 결핵예방회의 직접 X-선 사진 평가표와 평가기준을 기준으로 한 흉부 X-선사진의 density 평가에 서 폐야부와 폐주변부는 CR 2점, DR 1점이었고, 종격부I, 종격부II, 심장음영부I, 횡격막내에서는 DR 2점, conventional radiography 1점이었으며 심장음영부II 에서는 DR 2점, conventional radiography와 CR 1점으로 나타났다.

후속연구

둘째, 실제 임상에서 중환자와 같이 병변을 가진 환자에서의 비교가 이루어지지 않아 향후 병변이 있는 환자에서의 진단능에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 영상의 resolution 및 density 비교시 digital 영상을 film으로 출력할 때 영상 정보의 손실을 구체적으로 고려할 수 없었다는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CR system이란 무엇인가?	1980년대에 일본 Fuji사에 의해 처음으로 일반촬영 분야에 도입된 CR system은 film/screen 대신 IP(Image Plate)를 이용하여 감약된 투과 X-선의 강도를 저장하 였다가, laser를 가해 저장된 에너지 강도를 빛으로 변하게 하고, 이를 디지털 영상으로 획득하는 방법으로서 1990년대 후반 일반촬영의 디지털화에 획기적인 발전을 가져왔지만 기존의 film/screen 방식과 비교했을 때, 해상력 및 진단영역의 확대를 보장하지는 못하였다. 그러나 1990년대 후반 반도체 소자를 사용한 평판형 검출기를 이용하여 디지털 영상을 얻는 DR이 등장함에 따라 일반촬영 분야의 디지털 영상의 질적 향상에 직접적인 영향을 미치고 있다.
	방사선 영상분야에서 일반 촬영분야의 변화는 어떻게 바뀌고 있는가?	방사선 영상분야에서 PACS(Picture Archiving and Communication System)의 도입은 대형병원 뿐만 아니라 중 · 소병원으로 빠르게 확산되고 있다. 그 중 일반 촬영분야의 변화는 기존의 film/screen 방식에서 CR(Computed Radiography) 그리고 DR(Digital Radiography)로의 비중이 점차 높아지고 있다[6].
	흉부 X-선 사진의 density 평가에서 DR은 conventional radiography와 CR보다 종격 부와 심장음영부에서 진단영역의 확대를 가져온 것으로 나타났는데 이는 무엇에 기인하는 것으로 생각되는가?	높은 분해능과 적정한 농도를 요구하는 흉부 X-선 사진을 conventional radiography, CR, DR film상에서 농도와 분해능을 비교 평가한 결과 DR이 분해능과 농도 모두에서 conventional radiography와 CR에 비해 우수함을 알 수 있었으며, 특히 흉부 X-선 사진의 density 평가에서 DR은 conventional radiography와 CR보다 종격 부와 심장음영부에서 진단영역의 확대를 가져온 것으로 나타났다. 이는 DR의 작은 pixel size에 따른 높은 공간 해상력과 digital영상의 filtering과 영상 후처리 그리고 알고리즘 적용에 따른 적정농도 표출에 기인하는 것으로 생각된다. 따라서 DR은 향후 digital 환경에 가장 적합한 system이라 하겠다.

참고문헌 (9)

김영일 외 18인 : Analog & Digital 의료영상정보학, 도서출판대학서림, 2001
김진배, 강충환, 강성진 등 : Digital Radiography 환경하에서 일반촬영시 적정노출조건에 따른 CR과 DDR의 Image Quality 비교, 대한방사선사협회, 2001 ; 27 : 22-34
대한PACS기술학회, 대한의료영상기술연구회 : Textbook of PACS and Digital Imaging, 청구문화사, 2003
이선숙 : 최첨단 Trixell Detector가 내장된 디지털 촬영장비 StingRay DR 소개, 대한방사선사협회, 2001 ; 27 : 283-284
이인자 : 흉부X-선사진의 평가 방법 : 산업안전보건연구원, 진폐정도관리 -흉부방사선사진-, 한국산업안전공단, 2001 ; 37-49
Carey E. Floyd, Richard J. Warp, James T. Dobbins III, et al. : Imaging Characteristics of an Amorphous silicon Flat-Panel Detector for Digital Chest Radiography, Radiology 2001 ; 218 : 683-688

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Fischbach F, Ricke J, Freund T, et al. : Flat panel digital radiography compared with storage phosphor computed radiography: Assessment of dose versus image quality in phantom studies, Invest Radiol 2002 ; 37 : 609-614

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Harrell G. Chotas, Carl E. Ravin : Digital Chest Radiography with a Solid-state Flat-Panel X-ray Detector: contrast-Detail Evaluation with Processed Images Printed on Film Hard Copy, Radiology 2001 ; 218 : 679-682

상세보기
Marietta Garmer, Svenja P. Hennigs, Horst J. Jager, et al. : Digital Radiography Versus Conventional Radiography in Chest Imaging: Diagnostic Performance of a Large-Area Silicon Flat-Panel Detector in a Clinical CT-Controlled Study, AJR 2000 ; 174 : 75-80

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