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문제 정의
- 만약 선질 변화에 따른 물리적 특성의 변화가 발생된다면 이를 정확하게 평가하기는 어려울 것이다. 이에 본 저자들은 indirect FPD(Pixium4600, Trixel)의 보다 정확한 영상 특성을 파악하고자 IEC에서 제시한 모든 선질(RQA3, RQA5, RQA7, RQA9 등)을 사용하여 선질 변화에 따른 영상의 물리적 특성을 평가하였다.
제안 방법
- 먼저 Edge Spread Function(ESF)을 구한 다음 미분하여 Line Spread Function(LSF)를 구하였다. LSF을 Fast Fourier Transform(FFT)를 실시하여 MTF를 획득하였다.
- 먼저 offset DATA를 획득하여 획득된 DATA로 교정을 실시하였다. 다음 Detector간 서로 다른 신호를 조절(gain)하여 교정을 하였다, 그 후에 남아 있는 영상 잡음은 결손보정을 실시하였다. 이렇게 작성된 영상 데이터를 사용하여 영상특성을 구하였다(Figure 2).
- . 먼저 Edge Spread Function(ESF)을 구한 다음 미분하여 Line Spread Function(LSF)를 구하였다. LSF을 Fast Fourier Transform(FFT)를 실시하여 MTF를 획득하였다.
- 실험에 의해 획득된 영상은 raw data로 이 데이터로 바로 영상의 물리적 특성을 측정하기에는 적합하지 않다. 먼저 offset DATA를 획득하여 획득된 DATA로 교정을 실시하였다. 다음 Detector간 서로 다른 신호를 조절(gain)하여 교정을 하였다, 그 후에 남아 있는 영상 잡음은 결손보정을 실시하였다.
- X선관과 Detector의 표면까지의 거리를 150cm로 맞추었다. 실험을 하면서 동시에 조사선량을 측정하였으며 산란선의 영향은 적게 받으려고 X선관으로부터 1 m거리(Detector로부터 50cm)에 선량계를 위치시켰다. 실험에 사용된 선질은 RQA3, RQA5, RQA7, RQA9로 사용하였으며 각 실험 조건마다 선량을 변화시켜가면서(Range 0.
- (Region of interest, ROI) 처음 관심영역을 설정한 후 다음 관심영역은 옆으로 128픽셀만큼 이동하여 관심영역을 설정하였다12,13)(Figure 3). 이러한 방식으로 가로, 세로 모든 방향에서 관심영역을 설정하여 100개 이상의 DATA를 확보하였다. 그리고 다음의 식 (1)을 적용하여 WS(NPS)를 하였다.
- 다른 실험조건 보다 RQA3는 이 부분의 에너지의 비율이 상대적으로 높아 특성곡선의 차이가 눈에 띠게 발생된다고 볼 수 있다. 이러한 특성을 분석 도구인 R21)을 사용하여 같은 경향인지 아니면 서로 분리되는 경향인지를 분석 하였다. 두 그래프를 같은 분산으로 가정하여 분석한 결과 p-value가 2.
- 다음 Detector간 서로 다른 신호를 조절(gain)하여 교정을 하였다, 그 후에 남아 있는 영상 잡음은 결손보정을 실시하였다. 이렇게 작성된 영상 데이터를 사용하여 영상특성을 구하였다(Figure 2).
- 관능적 평가는 ROC로 대표되는 평가법으로 평가자의 주관적 평가를 나타낸 것이며, 물리적 평가는 응답특성(Response Function), Modulation Transfer Funcrtion(MTF), Wiener Spectrum(WS, 혹은 Noise Power Spectrum, NPS), 및 Detective Quantum Efficiency(DQE)로 평가하게 된다9~12). 하지만, 초기 디지털 방사선 영상시스템은 동일한 검사 기준이 정해져 있지 않아 연구자들마다 서로 다른 기준으로 측정, 평가하였다. 이에 국제전자기술위원회 (IEC, International Electrotechnical Commission)에서는 보고서를 발행하여 표준적인 실험기준을 제시하였다13).
대상 데이터
- Edge test device를 Detector 위치하고 중심축으로부터 2~3°기울여 영상을 획득하였다18,19).
- IEC에서 제시한 부가 필터를 구현하기 위하여 Aluminum Filter (100 mm×100 mm×1 mm×5, 100 mm×100 mm×19 mm×2)를 제작 사용하였다.
- MTF측정용 Edge Test Device는 텅스텐 (Tungsten 100 mm×100 mm×1 mm, Nilaco)으로 제작하여 본 실험에 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 의료 영상 시스템은 UNI-DR(Listem, korea)이다. Image Device는 Indirect FPD인 Pixium 4600 (Trixell, France)을 사용하였다.
- MTF측정용 Edge Test Device는 텅스텐 (Tungsten 100 mm×100 mm×1 mm, Nilaco)으로 제작하여 본 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 선량계는 전리조형(Ionization chamber 50cc, Capintec, USA)을 사용하였다.
- 실험을 하면서 동시에 조사선량을 측정하였으며 산란선의 영향은 적게 받으려고 X선관으로부터 1 m거리(Detector로부터 50cm)에 선량계를 위치시켰다. 실험에 사용된 선질은 RQA3, RQA5, RQA7, RQA9로 사용하였으며 각 실험 조건마다 선량을 변화시켜가면서(Range 0.01mR ~30mR) 영상을 획득하였다13~14,17)(Figure 1).
데이터처리
- 획득된 영상 및 데이터의 분석을 위해 Matlab 7.0(Mathwork, USA), Excel 2007(Microsoft, USA), 및 R2.15(R Foundation for Statistical Computing, Austria)를 사용하였으며, Spectrum의 simulation을 위해 SRS-78(IPEM, UK)을 사용하였다.
성능/효과
- RQA3, 5, 7, 9 모든 선질에서 DQE는 0.5mR에서 최고치를 이루다가 선량이 증가하면서 점차 감소하였으며, Spatial Frequency 2.5(cycles/mm)에서 부분적으로 DQE가 감소하였다.(Figure 8) RQA3에서 1.
- 5(cycles/mm)에서 부분적으로 DQE가 감소하였다.(Figure 8) RQA3에서 1.0mR, 1.5mR 일 때 가장 높은 DQE를 나타내었으며 Spatial frequency 0.5(cycles/mm)일 때 최고 0.8을 나타내었다. RQA5에서는 0.
- Spatial frequency 가 증가하면서 각 선질별로 점차 다른 MTF를 나타내었다. Spatial frequency 0.2(cycles/mm)에서는 RQA5가 2.59로 가장 작고 RQA3는 2.56으로 가장 좋은 값으로 나타났다. Spatial frequency 0.
- RQA3에서는 WS(NPS), DQE에서는 좋은 특성을 나타내었으나 특성곡선에서 다른 선질들과는 다른 특성이 나타났기에 실제 검사에 사용될 경우 피폭선량 및 영상의 질에 대한 주의가 필요하다. WS(NPS)와 DQE를 가지고 평가한 결과 RQA3를 제외하고는 RQA5가 가장 우수한 선질 특성을 나타내었다(Figure 7,8).
- 5(cycles/mm)에서 일시적 증가에 기인한 현상이라 판단된다. 또한, 선질의 증가함에 따라 그 효율성이 감소하였다.
- 47를 나타내었다. 선질이 증가함에 영향을 맡아 DQE가 점차 감소하였다. 하지만, 이러한 DQE는 점차 그 값이 줄어 3.
- Figure 5는 선질별로 특성곡선은 나타낸 것이다. 신호를 표시하는 최저 선량 0.04mR이고 최고 선량 8mR이며 선량의 지수적 증가에 비례한 이산적 신호의 증가가 나타났다. 0.
후속연구
- 이러한 실험 결과를 통해 보면, 각 검사 및 Detector의 특성에 맞는 정확한 X선 선질의 선택이 중요하다고 할 수 있다. 또한 영상 장비마다 동일한 detector를 사용한다 하더라도 영상처리 알고리즘에 따라 서로 다른 물리적 특성을 나타낼 수 있으므로 각 장비를 사용함에 있어서 정확한 영상장비의 특성을 파악해야 할 것이다.
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