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[국내논문] 표적이 규칙적으로 움직일 때 생기는 4DCT 영상의 모션 아티팩트(Motion Artifact) 관련된 원인분석
Analysis of Acquisition Parameters That Caused Artifacts in Four-dimensional (4D) CT Images of Targets Undergoing Regular Motion 원문보기

Progress in Medical Physics = 의학물리, v.24 no.4, 2013년, pp.243 - 252  

신희순 (성균관대학교 의과대학 생명의공학협동과정) ,  한영이 (성균관대학교 의과대학 생명의공학협동과정) ,  신은혁 (삼성서울병원 방사선종양학과)

초록
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본 연구는 표적이 규칙적으로 움직일 때 생기는 4DCT 영상의 모션 아티팩트(motion artifact) 관련된 원인들인 partial volume effect (PVE), partial projection effect (PPE), 각각의 프레임의 시작점 사이에 불일치(MMimph)의 원인들은 조사 및 분석을 목적으로 했다. 본 기관에서 제작된 흉부팬텀과 아크릴의 두개의 원기둥팬텀(반지름: 2 cm, 길이: 0.5 cm/ 반지름: 2 cm, 길이: 10 cm)이 규칙적인 움직이는 동안 CT을 이용하여 4D 영상을 획득했다. 촬영은 자동시작과 각각의 프레임의 시작점을 일치시키기 위해 매뉴얼로 두 가지 방법으로 시작하였다. 첫번째 실험에서는 CT 캔트리 rotation time은 5초와 8초가 이용되었다. 각 프레임은 다른 위상으로 시작되었다. 두번째 실험에서는 각 프레임에서 같은 위상으로 시작되게 하기 위해 매뉴얼로 시작했다. 세번째 실험에서는 원기둥팬텀을 2초와 6초를 주기로 움직였다. 각각의 4DCT의 영상에서 표적의 부피를 구했다. 영상으로부터 구한 표적의 부피와 표적의 실제 부피와 비교를 통해 관계를 분석했다. 흉부팬텀 실험에서는 CT의 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 PVE와 PPE의 영향이 적어짐에 따라 영상에서 얻은 표적부피는 실제에 근접했다. 각각의 프레임의 시작점이 일치할수록 움직임의 속도와 표적의 부피와 상관관계가 높았다. 원기둥팬텀에서는 흉부팬텀의 경우와 같이 갠트리 속도가 팬텀의 움직임보다 빠를수록 영상으로부터 구한 표적부피는 실제 표적부피에 근접했다. 특히 한 slice의 두께가 2.5 mm을 고려 할 때 axial방향의 PVE, PPE, 각각의 프레임의 시작점이 일치가 되는 상태를 시뮬레이션한 길이 10 cm의 원기둥팬텀 실험에서는 영상에서 얻은 표적부피는 표적이 정지되었을 때 영상에서 얻은 부피와 거의 일치했다. 팬텀이 느리게 움직일수록, CT 갠트리의 rotation 시간이 짧을수록 영상에서 얻은 표적부피는 실제 부피에 근접했다. CT 촬영 시 각각의 프레임의 시작점이 같을수록 표적의 속도와 영상에서 의한 표적의 부피는 상관관계가 높게 나타났다. CT 갠트리의 rotation 속도를 팬텀의 움직임보다 빠르게 하고, CT 촬영시 각의 프레임의 시작점을 일치시킬수록 실제의 팬텀부피에 근접하리라고 예상된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study was to clarify the impacts of acquisition parameters on artifacts in four-dimensional computed tomography (4D CT) images, such as the partial volume effect (PVE), partial projection effect (PPE), and mis-matching of initial motion phases between adjacent beds (MMimph) in cine m...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • All CT data were acquired by a 16-slice CT scanner with an 80 cm bore size (LightSpeed RT16: General Electric Healthcare, Waukesha, WI). First, the static scan data were acquired as references, and then the respiratory-gated cine CT scan was performed. The respiratory phase was detected using a realtime position management (RPM) system (Varian, Palo Alto, CA).
  • To maintain consistency, the window level and width were fixed at 1601 and 300, respectively. For cylindrical phantoms, both static images and the 4D CT images were analyzed, and the measured volume to true volume ratio (MsTrueV) was calculated as a measure of imaging accuracy. The true volumes of the cylindrical phantom were calculated, and the true target volume in the thoracic phantom was measured.
  • In order to investigate the effect of MMimph on image quality, the thoracic phantom in motion was scanned twice using the following motion parameters: 1A4P (1 cm peak amplitude and 4 sec period), 1A6P (1 cm peak amplitude and 6 sec period), 2A4P (2 cm peak amplitude and 4 sec period), and 2A6P (2 cm amplitude and 6 sec period).
  • The initial phase, p0, at the initiation of gantry rotation of each bed was defined as the percent phase of the first slice of each bed, and Vdifference (%) was computed only for the center bed which was the main part of the whole lesion volume. The relationship among MsTrueV, its velocity, and ABS(Vdifference (%)) was analyzed.
  • Further research of causes of artifacts and interrelationships among them is required in order to understand the limitations of current 4D CT technology and to achieve better imaging of moving organs. Therefore, we designed and conducted a series of experiments to explore the partial volume effect (PVE), PPE, and MMimph in 4D CT scans of a target with regular motion.

대상 데이터

  • All CT data were acquired by a 16-slice CT scanner with an 80 cm bore size (LightSpeed RT16: General Electric Healthcare, Waukesha, WI). First, the static scan data were acquired as references, and then the respiratory-gated cine CT scan was performed.
  • Two types of phantoms, a thoracic phantom and three cylindrical phantoms, were used in our experiments. An irregularly shaped target object of approximately 15 cc was inserted into the lung section of the thoracic phantom.
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참고문헌 (14)

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  11. Keall PJ, Starkschall G, Shukla H, et al: Acquiring 4D thoracic CT scans using a multislice helical method. Phys Med Biol 49(10):2053-2067 (2004) 

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  13. Nakamura M, Narita Y, Sawada A, et al: Impact of motion velocity on four-dimensional target volumes: a phantom study. Med Phys 36(5):1610-1617 (2009) 

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