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투사 및 역투사 방법에 따른 컴퓨터단층촬영 영상 비교
Comparison Study on Projection and Backprojection Methods for CT Simulation 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.37 no.4, 2014년, pp.323 - 330  

오오성 (부산대학교 기계공학부) ,  이승욱 (부산대학교 기계공학부)

초록
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컴퓨터단층촬영에서 영상 재구성은 가장 중요한 과정 중 하나다. 그 중에서도 빠른 주사시간과 낮은 조사량을 위하여 반복적 재구성(iterative reconstruction)은 점점 중요시 되고 있다. 그리고 이러한 반복적 재구성을 적용하기 위해서 투사 및 역투사 과정은 필수적인 과정이 된다. 그로 인하여 최근 distance-driven approach가 투사 및 역투사 방법으로 제안되었고 주목받고 있다. 본 연구에서는 이 distance-driven approach의 특성을 이해하기 위한 여러 가지 시뮬레이션을 수행하였고 다른 두 가지의 투사 및 역투사 방법과 비교하였다. 우선, 정사각형 팬텀을 이용하여 한 각도에서 투사 및 역투사를 통한 기본적인 특성을 비교 및 분석하였다. 그 후, Shepp-Logan 팬텀을 이용하여 세 가지 투사 및 역투사 방법이 최종 재구성 영상화질에 미치는 영향을 분석하였다. 영상재구성법은 여과 후 역투사와 반복적 재구성(SART)의 두 가지 방법에 대하여 각각 세 가지 투사 및 역투사를 적용하였다. 시뮬레이션 결과 distance-driven approach는 투사 및 역투사시 최소의 아티팩트가 생가는 것을 정사각형 팬텀 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다. 그리고 이를 이용하여 Shepp-Logan 팬텀의 영상재구성 결과에 적용한 결과 여과 후 역투사와와 반복적 재구성 두 가지 방법 모두에서 distance-driven approach를 통한 재구성영상의 화질이 다른 방법에 비하여 가장 우수함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해서 distance-driven approach의 투사 및 역투사의 성능을 비교 분석 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Image reconstruction is one of the most important processes in CT (Computed tomography) technology. For fast scanning and low dose to the objects, iterative reconstruction is becoming more and more important. In the implementation of iterative reconstruction, projection and backprojection processes ...

주제어

#시스템행렬   #투사   #역투사   #영상재구성   #컴퓨터단층촬영  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • . 따라서 본 연구에서는 이 distance-driven approach를 통한 시스템행렬 구성을 전산시뮬레이션을 통하여 실제로 구현하고 투사 및 역투사를 통하여 획득한 영상을 위 두 가지 방법과 비교 및 평가하고자 한다.
  • 따라서 시스템 행렬을 만들기 위하여 가중치를 정하는 방법은 X선원과 검출기 소자를 지나는 면과 영상의 화소가 만나는 영역을 지정하는 것이 가장 좋은 방법이지만 시간의 간소화를 위하여 면이 아닌 선을 기준으로 정하고 계산이 이루어진다. 따라서 이를 토대로 제작된 시스템 행렬을 통하여 투과된 영상을 특정한 알고리즘을 통한 분석적 재구성 또는 반복적 재구성을 통하여 본래의 영상을 복원하는 것이 목표가 된다.
  • 본 연구는 컴퓨터단층촬영에서 영상 재구성에 따른 영상의 품질을 높이기 위하여 세 가지 방법에 따른 시스템행렬을 제시하였고 시스템행렬을 제작 및, 영상을 재구성하여 비교하였다. 그 결과, 정사각형 팬텀의 영상에서 검출기 영역에서 아티팩트가 발생하는 pixel-driven approach와 영상영역에서 아티팩트가 발생하는 ray-driven approach와는 달리 distance-driven approach에서 검출기 영역과 영상영역 전부에서 아티팩트가 가장 적게 발생함을 알 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
컴퓨터단층촬영이란? 컴퓨터단층촬영(CT)은 의료용 및 산업용에서 가장 많이 쓰이는 비파괴 3차원 영상을 획득하는 방법이다. 1971 년 첫 컴퓨터단층촬영을 이용한 영상이 나온 후, 하드웨어 및 소프트웨어 분야에서 급격한 발전을 이루고 있다.
컴퓨터단층촬영을 이용한 영상은 언제 처음 나왔는가? 컴퓨터단층촬영(CT)은 의료용 및 산업용에서 가장 많이 쓰이는 비파괴 3차원 영상을 획득하는 방법이다. 1971 년 첫 컴퓨터단층촬영을 이용한 영상이 나온 후, 하드웨어 및 소프트웨어 분야에서 급격한 발전을 이루고 있다. 컴퓨터단층촬영의 원리는 물체를 지나면서 물체의 두께와 선형감쇄계수에 의하여 발생하는 X선의 세기의 감소를 이용한다.
ray-driven approach는 무엇을 하는데 유용한가? 이것과 다른 방법으로는 ray-driven approach 가 있다. 이 방법은 생성된 수치팬텀을 투사하는데 있어서 뛰어난 능력을 가지고 있기 때문에 투사영상을 획득하는데 유용 하다 4,5) . 하지만 이 방법은 역투사에 있어서 아티팩트가 발생하는 문제점을 안고 있다 6) .
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참고문헌 (8)

  1. A. C. Kak and M. Slaney, "Principles of computerized tomographic imaging", IEEE Press, 1988 

  2. J. Hsieh: "Computed Tomography; Principles, Design, Artifacts, and recent Advances 2nd Edition", SPIE press, 110-111, 2009 

  3. G. L. Zeng and G. T. Gullberg, "A ray-driven bakcprojector for backprojection filtering and filtered backprojection algorithms", IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, 1199-1201, 1993 

  4. Peter M. Joseph, "An improved algorithm for reprojecting rays through pixel images", IEEE transaction on Medical Imaging, 1993 

  5. Robert L.Siddon, "Fast calculation of the exact radiological path for a three-dimensional CT array", Med. Phys. 12(2), 252-255, 1985 

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  6. B. De Man and S. Basu "Distance-driven projection and backprojection", IEEE Nuclear Science Symposium Medical Imaging Conference (Norfolk), 2002 

  7. B. De Man and S. Basu, "Distance-driven projection and backprojection in three dimensions", Phys. Med. Biol. 49, 2463-2475, 2004 

    상세보기 crossref

  8. G. Wang and M. Jiang, "Ordered-subset simultaneous algebraic reconstruction techniques (OS-SART)", Journal of X-Ray Science and Technology. 12(3):169-177. 2003 

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