흉추 측면검사에서의 T-spine breathing technique을 실제 임상에서 사용되고 있는 4가지 검출기인 computer radiography (CR), charge coupled device (CCD), indirect digital radiography (IDR)와 direct digital radiography (DDR)을 사용하여 임상 유용성을 넓히고자 하였다. 화질 평가는 흉추 측면검사의 평가요소 중 5곳 (극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간)을 Image J 프로그램을 이용하여 관심영역을 정하고 신호 평균값과 표준편차를 구하여 대조도 잡음비와 신호 대 잡음비를 측정하여 비교하였다. 실험결과 4가지 검출기에서 T-spine breathing technique에서 극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간의 5곳 구조에서 우수하게 나타났다. 기존의 T-spine exhalation technique에 비해 T-spine breathing technique으로 촬영한 영상은 우수한 화질을 제공하므로 추후 심호기가 어려운 고령환자들에게 유용한 방법이라 사료된다. 그리고 4가지 검출기에서 contrast to noise ratio (CNR)와 signal to noise ratio (SNR) 같은 정량적인 수치를 제시함으로써 T-spine breathing technique의 적용 가능성을 나타내었다.
흉추 측면검사에서의 T-spine breathing technique을 실제 임상에서 사용되고 있는 4가지 검출기인 computer radiography (CR), charge coupled device (CCD), indirect digital radiography (IDR)와 direct digital radiography (DDR)을 사용하여 임상 유용성을 넓히고자 하였다. 화질 평가는 흉추 측면검사의 평가요소 중 5곳 (극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간)을 Image J 프로그램을 이용하여 관심영역을 정하고 신호 평균값과 표준편차를 구하여 대조도 잡음비와 신호 대 잡음비를 측정하여 비교하였다. 실험결과 4가지 검출기에서 T-spine breathing technique에서 극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간의 5곳 구조에서 우수하게 나타났다. 기존의 T-spine exhalation technique에 비해 T-spine breathing technique으로 촬영한 영상은 우수한 화질을 제공하므로 추후 심호기가 어려운 고령환자들에게 유용한 방법이라 사료된다. 그리고 4가지 검출기에서 contrast to noise ratio (CNR)와 signal to noise ratio (SNR) 같은 정량적인 수치를 제시함으로써 T-spine breathing technique의 적용 가능성을 나타내었다.
This study was proven for the T-spine breathing technique in lateral projection, using computer radiography (CR), charge coupled device (CCD), indirect digital radiography (IDR) and direct digital radiography (DDR). All images were evaluated and compared with CNR and SNR measured with the mean pixel...
This study was proven for the T-spine breathing technique in lateral projection, using computer radiography (CR), charge coupled device (CCD), indirect digital radiography (IDR) and direct digital radiography (DDR). All images were evaluated and compared with CNR and SNR measured with the mean pixels and the standard deviation as setting ROI of spinous process, pedicle, vertebral body, intervertebral foramen and intervertebral disk using Image J. In experiment results of 4 type detectors, T-spine breathing technique was indicated as excellent in ROI of spinous process, pedicle, vertebral body, intervertebral foramen and intervertebral disk. As T-spine breathing technique indicated excellent images compared to the existing T-spine lateral radiography, this method would be useful for elderly patients who have difficulty in deep exhalation. This study was indicated the application possibility of T-spine breathing technique by presenting contrast to noise ratio (CNR) and signal to noise ratio (SNR) with quantitative value in 4 type detectors.
This study was proven for the T-spine breathing technique in lateral projection, using computer radiography (CR), charge coupled device (CCD), indirect digital radiography (IDR) and direct digital radiography (DDR). All images were evaluated and compared with CNR and SNR measured with the mean pixels and the standard deviation as setting ROI of spinous process, pedicle, vertebral body, intervertebral foramen and intervertebral disk using Image J. In experiment results of 4 type detectors, T-spine breathing technique was indicated as excellent in ROI of spinous process, pedicle, vertebral body, intervertebral foramen and intervertebral disk. As T-spine breathing technique indicated excellent images compared to the existing T-spine lateral radiography, this method would be useful for elderly patients who have difficulty in deep exhalation. This study was indicated the application possibility of T-spine breathing technique by presenting contrast to noise ratio (CNR) and signal to noise ratio (SNR) with quantitative value in 4 type detectors.
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문제 정의
본 연구는 4가지 타입의 검출기에서 T-spine lateral 검사에 TBT, TET를 적용하여 CNR, SNR을 측정하여 임상 유용성을 제시하였다. 실험 결과 4가지 검출기 모두 TET영상보다 TBT 영상에서 우수한 CNR값과 SNR값을 나타냈다.
이런 이유 때문에 CR과 DR system을 동일한 조건으로 측정하여 noise 특성을 평가하는 것은 중요하다고 사료된다. 본 연구의 목적은 기존의 CR system, charge coupled device system (CCD), indirect digital radiography (IDR) system과 direct digital radiography (DDR) system의 TBT, TET 영상에서 CNR, SNR을 정량적으로 비교함으로써 임상 적용 가능성을 기반으로 연구 하려고 한다.
제안 방법
Figure 1.과 같이 T-Spine lateral 뒤의 하단에 ROI 0.3 × 0.3 cm2의 region of interest (ROI)를 선정하여 측정한 값을 백그라운드 표준편차로 정하였다.
ROI의 화소 (pixel) 신호 강도의 평균값과 표준편차를 측정한 후, ROI를 제외한 백그라운드의 신호강도 평균값과 표준편차를 구하여 다음과 같은 식(1)을 사용하여 CNR을 측정하였다. ROI의 화소 (pixel) 신호 강도의 평균값과 표준편차를 각각 측정하고, 백그라운드의 신호강도 평균값에서 ROI를 제외한 값을 측정한 후 백그라운드의 신호강도 표준편차를 구하여 ROI를 포함한 표준편차를 더한 다음 전체적으로 나누어 준다15,16).
과 같이 관심영역 (region of interest, 이하 ROI)으로 정하였다7). ROI의 화소 (pixel) 신호 강도의 평균값과 표준편차를 측정한 후, ROI를 제외한 백그라운드의 신호강도 평균값과 표준편차를 구하여 다음과 같은 식(1)을 사용하여 CNR을 측정하였다. ROI의 화소 (pixel) 신호 강도의 평균값과 표준편차를 각각 측정하고, 백그라운드의 신호강도 평균값에서 ROI를 제외한 값을 측정한 후 백그라운드의 신호강도 표준편차를 구하여 ROI를 포함한 표준편차를 더한 다음 전체적으로 나누어 준다15,16).
촬영 시 움직임에 의한 영상의 흐림을 방지하기 위하여 다리를 어깨 너비만큼 벌리게 하고, 어깨를 촬영대에 밀착시켜 최대한 척추가 움직이지 않도록 유지하였다. 검사 방법은 동일한 촬영자를 대상으로 자연스럽게 호흡하면서 촬영하는 TBT방법과 TET방법을 병행하였다15).
검출기 별로 기존의 TET로 촬영한 영상과 TBT로 촬영한 영상을 대상으로 CNR과 SNR을 측정하여 비교하였다. Figure 1.
검사장비는 Kodak CR plus system, CCD type IDR (VS500), 평판형 검출기가 장착된 IDR unit (discovery XR 650, GE healthcare)를 사용하였으며, DDR type unit (sonialvision safire 17, shimadzu Japan)등을 사용하였다. 노출조건은 두 기법 모두 90kV, 40mAs로 동일 노출량을 설정하였다. 노출량은 동일하지만, 관전류량 (mAs) 측면에서 TET는 90kV, 320mA, 0.
두 검사기법인 TET와 TBT 기법을 사용하여 각 4가지의 검출기 별로 얻은 영상을 이용하여 이전 CNR 측정과 동일하게 Figure 1.과 같이 ‘Image J’ 프로그램을 이용하여 ROI의 신호강도의 평균과 표준편차를 측정한 후, ROI를 제외한 백그라운드의 신호강도 평균과 표준편차를 구하여 다음과 같은 식(2)를 사용해 SNR을 측정하였다15).
두 검사기법인 TET와 TBT 기법을 사용하여 흉추 측면 검사에 대한 각 4가지의 검출기 별로 얻은 영상을 이용하여 극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간을 ‘Image J’ 프로그램을 이용하여 Figure 1.과 같이 관심영역 (region of interest, 이하 ROI)으로 정하였다7).
또한 CNR과 SNR을 측정하기 위해 0.3 × 0.3 cm2로 ROI를 지정하였다.
촬영자를 좌측면 선 자세 (left true lateral erect position)로 위치시킨 다음, 환자의 팔과 척추의 겹침 방지 및 안정적 자세 유지를 위해 wall bucky에 부착되어 있는 봉을 가볍게 잡게 하였다. 촬영 시 움직임에 의한 영상의 흐림을 방지하기 위하여 다리를 어깨 너비만큼 벌리게 하고, 어깨를 촬영대에 밀착시켜 최대한 척추가 움직이지 않도록 유지하였다.
대상 데이터
검사장비는 Kodak CR plus system, CCD type IDR (VS500), 평판형 검출기가 장착된 IDR unit (discovery XR 650, GE healthcare)를 사용하였으며, DDR type unit (sonialvision safire 17, shimadzu Japan)등을 사용하였다. 노출조건은 두 기법 모두 90kV, 40mAs로 동일 노출량을 설정하였다.
성능/효과
IP cover plate와 interaction을 해서 fast electron을 생성하고, 생성된 fast electron은 다시 scintillator에서 interaction을 하여 energy를 전달하고, 전달된 에너지가 빛으로 변환, vidicon 또는 photodiode array로 변환된 빛을 측정하여 x-ray image를 획득하는 시스템 흐름을 보면 어느 정도의 화질에 대한 영향을 줄 것이라는 것은 이미 예측된 결과이다. 결론적으로 발생원리에 따라서 검출기들간의 차이가 있으며, 방법에 따라서 정량적인 평가에 대한 이야기는 할 수 있지만 이들 검출기의 좋고 나쁘다는 것은 말 할 수 없다는 것이다.
실험 결과 4가지 검출기 모두 TET영상보다 TBT 영상에서 우수한 CNR값과 SNR값을 나타냈다. 그리고 4가지 검출기에서 T-spine breathing technique에서 극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간의 5곳 구조에서 우수하게 나타났다. 이는 기존의 TET 에 비해 TBT 으로 촬영한 영상은 화질을 향상 시킨다.
설정한 5가지의 모든 ROI에서 TBT영상이 TET영상보다 높은 CNR, SNR 값을 보여주었다. 극돌기에서 TBT 와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 15.61, 14.37로 TBT가 8.63% 높은 수치를 보였으며 SNR에서도 20.23, 19.90으로 TBT가 1.66% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 11.
설정한 5가지의 모든 ROI에서 TBT영상이 TET영상보다 높은 CNR, SNR 값을 보여주었다. 극돌기에서 TBT 와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 6.27, 5.75로 TBT가 9.07% 높은 수치를 보였으며 SNR에서도 11.26, 6.62으로 TBT가 70.17% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 5.
설정한 5가지의 모든 ROI에서 TBT영상이 TET영상보다 높은 CNR, SNR 값을 보여주었다. 극돌기에서 TBT 와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 6.54, 6.13으로 TBT가 6.60% 높은 수치를 보였으며 SNR에서도 6.54, 6.13으로 TBT가 6.60% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 9.
설정한 5가지의 모든 ROI에서 TBT영상이 TET영상보다 높은 CNR, SNR 값을 보여주었다. 극돌기에서 TBT 와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 9.92, 9.07로 TBT가 9.45% 높은 수치를 보였으며 SNR에서도 10.00, 9.10으로 TBT가 9.94% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.
이는 기존의 TET 에 비해 TBT 으로 촬영한 영상은 화질을 향상 시킨다. 또한, 4가지 검출기에서 CNR과 SNR 같은 정량적인 수치를 제시함으로써 T-spine breathing technique의 적용 가능성을 나타내었다.
CR 검출기를 이용한 TBT, TET촬영방법의 CNR, SNR 측정 결과는 Table 2와 같다. 설정한 5가지의 모든 ROI에서 TBT영상이 TET영상보다 높은 CNR, SNR 값을 보여주었다. 극돌기에서 TBT 와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 6.
본 연구는 4가지 타입의 검출기에서 T-spine lateral 검사에 TBT, TET를 적용하여 CNR, SNR을 측정하여 임상 유용성을 제시하였다. 실험 결과 4가지 검출기 모두 TET영상보다 TBT 영상에서 우수한 CNR값과 SNR값을 나타냈다. 그리고 4가지 검출기에서 T-spine breathing technique에서 극돌기, 추궁근, 추체, 추간공, 추간의 5곳 구조에서 우수하게 나타났다.
05% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 2.17, 2.02로 TBT가 7.07% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 5.23, 2.26로 TBT가 131.03% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 4.
23% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 5.07, 4.74로 TBT가 6.94% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 5.07, 4.75로 TBT가 6.67% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.
84% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 5.44, 5.31로 TBT가 2.43% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 6.13, 5.42로 TBT가 13.00% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 4.
13% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.07, 6.28로 TBT가 12.54% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 9.00, 7.85로 TBT가 14.75% 높은 수치를 보 였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.
03% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 4.02, 3.32로 TBT가 21.34% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 8.23, 4.28로 TBT가 92.14% 높은 수치를 보였다.
00% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 4.91, 4.62로 TBT가 6.19% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 5.29, 4.70로 TBT가 12.56% 높은 수치를 보였다. 그리고 Figure 2-5와 같이 4가지 검출기에 대한 CNR, SNR 값을 표현하였다.
67% 높은 수치를 보였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.07, 6.70로 TBT가 5.53% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 7.07, 6.72로 TBT가 5.23% 높은 수치를 보였다.
75% 높은 수치를 보 였다. 추간의 경우 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.29, 5.63로 TBT가 29.53% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 8.96, 7.12로 TBT가 25.90% 높은 수치를 보였다.
66% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 11.00, 9.46로 TBT가 16.33% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 14.07, 11.30로 TBT가 24.49% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.
17% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 5.90, 5.82로 TBT가 1.44% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 7.37, 6.32로 TBT가 16.64% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 5.
94% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.25, 6.67로 TBT가 8.63% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 7.43, 6.75로 TBT가 10.07% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.
60% 높은 수치를 보였다. 추궁근에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 9.25, 8.82로 TBT가 4.86% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 9.25, 8.84로 TBT가 4.66% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 8.
64% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 5.74, 5.65로 TBT가 1.70% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 7.72, 6.03로 TBT가 28.05% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 2.
49% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.13, 6.61로 TBT가 7.93% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 8.31, 7.68로 TBT가 8.13% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 7.
07% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 7.88, 7.06로 TBT가 11.68% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 8.54, 7.31로 TBT가 16.84% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 5.
66% 높은 수치를 보였다. 추체에서 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서는 8.96, 8.16로 TBT가 9.70% 높은 수치를 보였으며 SNR에서는 8.96, 8.20로 TBT가 9.23% 높은 수치를 보였다. 추간공에서는 TBT와 TET 영상의 비교 결과 CNR에서 5.
후속연구
내용을 종합해 보면, 본 연구에서 동일한 촬영 조건, 실험 대상 등으로 실험하여 동등한 조건에서의 평가를 제시 하였지만, 각 검출기간의 매트릭스 배열과, 영상 변환 방식, 표현되는 비트수 차이점의 한계가 존재한다. 또한, 각각의 디텍터에 대한 장 단점의 한계가 있다는 것이며, 정량적 평가를 위해서 CNR과 SNR이 필요한 것은 사실이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
방사선 영상 진단 영역이 높은 수준으로 성장한 원인은?
방사선 영상 진단 영역은 computed radiography (CR) 시스템과 digital radiography (DR) 시스템의 개발 이후 높은 수준으로 성장하였다1-4). 방사선 영상 진단 영역의 발전과 더불어 영상 화질 평가, 즉 noise에 대한 관심도 높아졌으며, 질 높은 영상과 정확한 진단을 위한 필수적인 요소로 자리 잡았다.
영상의 noise란?
방사선 영상 진단 영역의 발전과 더불어 영상 화질 평가, 즉 noise에 대한 관심도 높아졌으며, 질 높은 영상과 정확한 진단을 위한 필수적인 요소로 자리 잡았다. 영상의 noise는 영상신호에서의 불확정성 또는 부정확성을 의미하며 크게 영상정보를 구성하는 광자수에 기인한 잡음과 영상신호처리 회로에 의한 잡음으로 구분된다. 따라서 전자는 영상정보를 구성하는 광자수가 적을 때 그 불확정성의 정도가 증가하는 반면 광자수가 증가하면 영상신호로서의 검출될 확률이 높아져 영상신호에 대한 잡음이 감소한다5).
광자수에 기인한 잡음의 특징은?
영상의 noise는 영상신호에서의 불확정성 또는 부정확성을 의미하며 크게 영상정보를 구성하는 광자수에 기인한 잡음과 영상신호처리 회로에 의한 잡음으로 구분된다. 따라서 전자는 영상정보를 구성하는 광자수가 적을 때 그 불확정성의 정도가 증가하는 반면 광자수가 증가하면 영상신호로서의 검출될 확률이 높아져 영상신호에 대한 잡음이 감소한다5). 그러므로 영상 진단 영역에 있어서 화질평가는 중요한 요소이며, noise에 대한 중요성이 대두 되고 있는 것이 현실이다.
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