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문제 정의
- 그리고 텅스텐의 엣지는 픽셀의 배열에 대해서 약 2° 정도 경사지게 배열하여 edge spread function (ESP)작성 시 엘리어싱(alising)을 최소화하고자 하였다[10].
- 따라서 본 연구에서는 MTF를 이용한 컴퓨터 방사선 영상의 EC에 따른 공간분해능을 평가하여 컴퓨터방사선 영상 획득의 기초자료로 제시하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 영상평가 항목 중 F/S 방식에서 사용된 MTF 측정법을 사용하여 감도 노출 분류에 따라 공간분해능을 평가하고자 하였다. 박지군[14] 외의 연구에서 F/S 방식에서는 2.
제안 방법
- MTF에서 측정된 공간분해능 중 가장 우수한 EC와 가장 저조한 EC를 선택하여 육안적 평가와 히스토그램 평가를 실시하였다. 인체부위의 요추 정면상은 동일한 조사조건인 86 kVp, 10 mAs로 영상을 획득하였다.
- X-선이 조사된 IP의 EC를 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1200에 대하여 MTF를 측정하였다. MTF 측정법 중 IEC에서 표준으로 사용하는 엣지법을 이용하여 측정하였다[12].
- 방사선 선질은 IEC 61267에서 권고하고 있는 RQA5를 이용하기 위하여 관전압 70 kVp, 관전류량 1 mAs로 설정하였다. [Fig. 1]과 같이 X-선원과 IP간의 거리는 임상에서 표준으로 사용하고 있는 100 cm로 하였으며 산란선에 의한 영향을 최소화하기 위해 텅스텐판 양측에 납차폐체를 설치하였다. 그리고 텅스텐의 엣지는 픽셀의 배열에 대해서 약 2° 정도 경사지게 배열하여 edge spread function (ESP)작성 시 엘리어싱(alising)을 최소화하고자 하였다[10].
- 따라서 골절 등과 같이 높은 공간분해능을 요구하는 질병진단에 유용할 것으로 사료된다. 또한 실제 팬톰영상에서 확인한 것처럼 같은 X-선 조사조건임에도 불구하고 EC를 조절함으로서 영상품질을 개선시킬 수 있었으므로 방사선량 저감화 방법으로 제안한다. 이러한 결과는 향후 EC와 관련된 연구에 기초자료로 기대된다.
- 본 실험에서는 디지털화된 영상의 원데이터와 근사화하기 위해서 MUSICA parameter의 MUSI 대비값, 가장 장리 대비값, 관용도 감소값 그리고 잡음 감소값을 모두 제로화하였다. 또한 영상의 감광도 변환은 선형(linear) 특성을 적용하였다[11][Fig. 2].
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2.2 영상획득 방법
방사선 선질은 IEC 61267에서 권고하고 있는 RQA5를 이용하기 위하여 관전압 70 kVp, 관전류량 1 mAs로 설정하였다. [Fig.
- 본 실험에서는 디지털화된 영상의 원데이터와 근사화하기 위해서 MUSICA parameter의 MUSI 대비값, 가장 장리 대비값, 관용도 감소값 그리고 잡음 감소값을 모두 제로화하였다. 또한 영상의 감광도 변환은 선형(linear) 특성을 적용하였다[11][Fig.
- 본 연구에서는 MTF를 이용하여 CR 시스템에서 EC 에 따른 공간분해능을 평가하여 EC 200에서 가장 우수한 MTF 50%와 10%의 응답 공간주파수를 구하였다. 따라서 골절 등과 같이 높은 공간분해능을 요구하는 질병진단에 유용할 것으로 사료된다.
- 산출된 LSF을 공식 (3)과 같이 고속 퓨리에 변환(fast fourier transform, FFT)하여 MTF를 얻은 후 핏팅(fitting)하였다.
- 인체 해부학적 방사선영상을 얻기 위해 Whole Body Phantom (PBU-50, kyotokaku, Japan)을 사용하였다. 얻어진 영상자료는 디지털 표준의료영상(digital imaging and communications in medicine, DICOM) 파일로 획득하였으며, 저장과 전송은 의료영상 저장전송시스템(picture archiving and communication system, PACS)을 이용하였다. 최종 획득된 영상들은 미국 국립보건원(national institutes of health, NIH)에서 공인된 영상분석 프로그램인 image J와 Origin version 8.
- 그리고 텅스텐의 엣지는 픽셀의 배열에 대해서 약 2° 정도 경사지게 배열하여 edge spread function (ESP)작성 시 엘리어싱(alising)을 최소화하고자 하였다[10]. 이때 X-선이 조사된 IP판은 EC를 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1200으로 각각 설정한 후 디지털 영상화하였으며 재현성과 반복성을 확보하기 위해 3 회 반복하여 측정하였다.
- 최종 측정된 MTF곡선에서 선예도를 나타내는 MTF 50%와 해상력을 나타내는 MTF 10%의 값을 측정하여 각각 EC들의 공간분해능을 평가하였다. 이 중 MTF 10%의 값은 인간의 가시능력의 한계와 거의 같다.
- 측정된 ESF은 공식 (2)과 같이 미분하고 합성하여 line spread function(LSF)을 만들었다. 이때 LSF의 폭이 넓어질수록 고주파성분의 전달 특성은 떨어진다.
- MTF 측정법 중 IEC에서 표준으로 사용하는 엣지법을 이용하여 측정하였다[12]. 텡스텐 엣지 부분의 영상에 관심영역(region of interest, ROI) 설정한고 이용하여 공식 (1)과 같이 ESF을 측정하였다.
대상 데이터
- CR 시스템의 영상판독기(CR85-X, Agfa, Germany)와 8˝ × 10˝ 영상판(image plate, IP)을 이용하여 100 μmm 픽셀(pixel)의 디지털방사선영상을 획득하였다.
- MTF 측정을 위한 실험기구는 100 × 75 × 1.0 mm 크기의 순도 90% 이상의 텅스텐을 이용하였다.
- 본 실험에서는 X-선원으로 진단용 방사선발생장치(MCM-901R, MIS, Korea)를 사용하였고 타깃각도는 12°에 0.9 mmAl의 고유여과와 2.4 mmAl의 부가여과가 더해져 총 여과는 3.3 mmAl이다.
- 0 mm 크기의 순도 90% 이상의 텅스텐을 이용하였다. 인체 해부학적 방사선영상을 얻기 위해 Whole Body Phantom (PBU-50, kyotokaku, Japan)을 사용하였다. 얻어진 영상자료는 디지털 표준의료영상(digital imaging and communications in medicine, DICOM) 파일로 획득하였으며, 저장과 전송은 의료영상 저장전송시스템(picture archiving and communication system, PACS)을 이용하였다.
- MTF에서 측정된 공간분해능 중 가장 우수한 EC와 가장 저조한 EC를 선택하여 육안적 평가와 히스토그램 평가를 실시하였다. 인체부위의 요추 정면상은 동일한 조사조건인 86 kVp, 10 mAs로 영상을 획득하였다.
데이터처리
- 얻어진 영상자료는 디지털 표준의료영상(digital imaging and communications in medicine, DICOM) 파일로 획득하였으며, 저장과 전송은 의료영상 저장전송시스템(picture archiving and communication system, PACS)을 이용하였다. 최종 획득된 영상들은 미국 국립보건원(national institutes of health, NIH)에서 공인된 영상분석 프로그램인 image J와 Origin version 8.0 software (OriginLab Corp, Northampton, MA, USA)을 이용하였다.
이론/모형
- X-선이 조사된 IP의 EC를 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1200에 대하여 MTF를 측정하였다. MTF 측정법 중 IEC에서 표준으로 사용하는 엣지법을 이용하여 측정하였다[12]. 텡스텐 엣지 부분의 영상에 관심영역(region of interest, ROI) 설정한고 이용하여 공식 (1)과 같이 ESF을 측정하였다.
성능/효과
- CR 시스템의 종류와 IP 크기에 따른 정량적 영상특성을 평가한 선행연구에 의하면 픽셀크기가 100 μmm 인 경우 MTF 10%의 응답 공간주파수는 3.93 lp/mm로 본 실험 결과와 유사한 형태를 보여주고 있었지만 150 μmm 인 경우 2.8 lp/mm을 나타내 픽셀의 크기가 MTF에 영향을 주고 있었다.
- MTF곡선은 공간주파수의 함수로써 입력 함수에 대한 출력함수의 비율로 기록되므로 Y축의 정규화된 MTF 값이 1일 때 입력 신호와 출력신호가 동일함을 의미한다. 본 실험 결과에서 EC 값에 따라 MTF곡선이 변화가 있음을 알 수 있었고 공간분해능에 영향을 주고 있음을 확인하였다.
- 본 연구에서는 평가가 미흡한 EC에 대한 품질 평가를 MTF로 수행함으로서 정량적인 값을 얻을 수 있었으며 EC에 변화에 의해서 MTF 측정값이 변함을 알 수 있었다. 특히, 육안적인 평가를 시행하여 실제 영상의 변화를 확인할 수 있었으며 히스토그램의 평균 농도 값이 증가하여 영상품질에 영향을 주었다.
- 선예도를 나타내는 MTF 50%는 EC 200에서 1.979 ±0.114 lp/mm의 공간분해능으로 측정되어 가장 우수한 것으로 나타났으며 EC 50에서 1.517 ± 0.674 lp/mm의 공간분해능으로 측정되어 가장 저조하였다.
- 본 연구에서는 평가가 미흡한 EC에 대한 품질 평가를 MTF로 수행함으로서 정량적인 값을 얻을 수 있었으며 EC에 변화에 의해서 MTF 측정값이 변함을 알 수 있었다. 특히, 육안적인 평가를 시행하여 실제 영상의 변화를 확인할 수 있었으며 히스토그램의 평균 농도 값이 증가하여 영상품질에 영향을 주었다. 이는 정밀하게 영상을 판독하여 정확한 진단을 내려야하는 영상의학적 관점에서 작은 변화도 매우 중요한 의미를 갖는다.
- 해상력을 나타내는 MTF 10%에서도 EC 200에서 3.932 ± 0.041 lp/mm의 공간분해능으로 측정되어 가장 우수한 것으로 나타났으며 EC 50에서 3.223 ± 1.050 lp/mm의 공간분해능으로 측정되어 가장 저조하였다.
후속연구
- 또한 실제 팬톰영상에서 확인한 것처럼 같은 X-선 조사조건임에도 불구하고 EC를 조절함으로서 영상품질을 개선시킬 수 있었으므로 방사선량 저감화 방법으로 제안한다. 이러한 결과는 향후 EC와 관련된 연구에 기초자료로 기대된다.
- 향후 EC에 평가에 있어 MTF 이외에 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum, NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency, DQE) 등과 같은 추가적인 영상평가 인자들에 대한 연구가 진행되어야 하며 영상의학 전문의로부터 임상적인 평가를 받아 CR 시스템에서 검사부위별 최적의 영상 감도 노출 분류를 진행해야 할 것으로 사료된다.
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