부가필터 사용 시 전방 산란선량에 따른 화질 영향에 대한 연구 The Study of Affecting Image Quality according to forward Scattering Dose used Additional Filter in Diagnostic Imaging System원문보기
현 임상에서는 저에너지 광자를 감소시키기 위한 알루미늄 재질의 부가필터를 이용하고 있다. 하지만, 부가필터의 이용은 X-ray 경화현상으로 인하여 발생하는 산란선량이 화질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 부적절한 필터 두께를 이용은 환자에게 불필요한 노출이 발생하는 선량 크리프 현상이 나타날 수 있다. 이에 본 연구에서는 부가필터 사용 시 X선 빔 경화현상으로 인한 평균 에너지 증가에 따른 전방 산란선량 발생이 영상 화질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 RMS 및 RSD를 측정하였다. 연구 결과, 부가필터 두께가 증가할수록 전방산란율과 더불어 상대표준편차가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 상대표준편차는 평균값에 대한 표준편차가 상대적 크기를 의미한다. 평균값을 신호로 표준편차를 노이즈 성분으로 판단할 때 영상의 해상력에 지표인 신호 대 잡음비가 감소하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 부가필터 사용에 따른 전방산란율과 화질의 상관관계가 있음을 정량적으로 검증하였다. 결과적으로, 북미방사선방호측정위원회에서 70 kVp 이상의 관전압에서 권고하는 2.5 mmAl 두께의 필터 사용 시 사용하지 않았을 때에 비해 14.6%가 증가되었다. 이러한 연구 결과는 영상 품질 개선을 위한 필터 연구 시 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
현 임상에서는 저에너지 광자를 감소시키기 위한 알루미늄 재질의 부가필터를 이용하고 있다. 하지만, 부가필터의 이용은 X-ray 경화현상으로 인하여 발생하는 산란선량이 화질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 부적절한 필터 두께를 이용은 환자에게 불필요한 노출이 발생하는 선량 크리프 현상이 나타날 수 있다. 이에 본 연구에서는 부가필터 사용 시 X선 빔 경화현상으로 인한 평균 에너지 증가에 따른 전방 산란선량 발생이 영상 화질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 RMS 및 RSD를 측정하였다. 연구 결과, 부가필터 두께가 증가할수록 전방산란율과 더불어 상대표준편차가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 상대표준편차는 평균값에 대한 표준편차가 상대적 크기를 의미한다. 평균값을 신호로 표준편차를 노이즈 성분으로 판단할 때 영상의 해상력에 지표인 신호 대 잡음비가 감소하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 부가필터 사용에 따른 전방산란율과 화질의 상관관계가 있음을 정량적으로 검증하였다. 결과적으로, 북미방사선방호측정위원회에서 70 kVp 이상의 관전압에서 권고하는 2.5 mmAl 두께의 필터 사용 시 사용하지 않았을 때에 비해 14.6%가 증가되었다. 이러한 연구 결과는 영상 품질 개선을 위한 필터 연구 시 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
Recent clinical field utilizes the aluminium filter in order to reduce the low-energy photons. However, the usage of the filter can cause adverse effect on the image quality because of the scattered dose that is generated by X-ray hardening phenomenon. Further, usage of filter with improper thicknes...
Recent clinical field utilizes the aluminium filter in order to reduce the low-energy photons. However, the usage of the filter can cause adverse effect on the image quality because of the scattered dose that is generated by X-ray hardening phenomenon. Further, usage of filter with improper thickness can be a reason of dose creep phenomenon where unnecessary exposure is generated towards the patient. In this study, the author evaluated the RMS and the RSD analysis in order to have a quantitative evaluation for the effect of forward scattering dose by the filter on the image. as a result of the study, the FSR and the RSD was increased together with the increasing of thickness of the filter. In this study the RSD means the standard deviation of the mean value is relatively size. It can be understood that the signal-to-noise ratio decreases when the average value is taken as a signal and the standard deviation is judged as a noise. The signal-to-noise ratio can understanding as index of resolution at image. Based on these findings, it was quantitatively verified that there is a correlation of the image quality with the FSR by using an additional filter. The results, a 2.5 mmAl which is as recommended by NCRP in the tube voltage of 70 kVp or more showed the 14.6% on the RSD when the filter was not in used. these results are considered able to be utilized as basic data for the study about the filter to improve the quality of the image.
Recent clinical field utilizes the aluminium filter in order to reduce the low-energy photons. However, the usage of the filter can cause adverse effect on the image quality because of the scattered dose that is generated by X-ray hardening phenomenon. Further, usage of filter with improper thickness can be a reason of dose creep phenomenon where unnecessary exposure is generated towards the patient. In this study, the author evaluated the RMS and the RSD analysis in order to have a quantitative evaluation for the effect of forward scattering dose by the filter on the image. as a result of the study, the FSR and the RSD was increased together with the increasing of thickness of the filter. In this study the RSD means the standard deviation of the mean value is relatively size. It can be understood that the signal-to-noise ratio decreases when the average value is taken as a signal and the standard deviation is judged as a noise. The signal-to-noise ratio can understanding as index of resolution at image. Based on these findings, it was quantitatively verified that there is a correlation of the image quality with the FSR by using an additional filter. The results, a 2.5 mmAl which is as recommended by NCRP in the tube voltage of 70 kVp or more showed the 14.6% on the RSD when the filter was not in used. these results are considered able to be utilized as basic data for the study about the filter to improve the quality of the image.
[5] 하지만, X선관에서 발생한 연속에너지의 X선은 부가필터를 통과시 X선 빔 경화현상으로 인하여 평균 에너지가 증가하게 되며, 이로 인해 피사체 내에서 발생하는 전방 산란 선량의 증가에 따른 영상 품질에 관한 영향은 간과되고 있다. 이에 본 연구에서는 부가필터 사용 시 피사체 내에서의 전방 산란선량이 영상의 화질에 미치는 영향을 평균제곱근 (RMS; Root Mean Square) 분석을 통해 고찰하고자 하였다. ;
제안 방법
본 연구에서는 부가필터에 의해 발생하는 전방 산란 선량을 측정하여 전방산란율 (FSR; Forward Scattering Rate)을 산출하였다. 또한, 전방 산란선량이 영상에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 획득된 X선 영상을 바탕으로 관심영역 (ROI; Region of Interest) 내 화소의 평균값과 RMS 값을 산출하여 화질 영향을 분석하였다. ;
본 연구에서는 부가필터에 의해 발생하는 전방 산란 선량을 측정하여 전방산란율 (FSR; Forward Scattering Rate)을 산출하였다. 또한, 전방 산란선량이 영상에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 획득된 X선 영상을 바탕으로 관심영역 (ROI; Region of Interest) 내 화소의 평균값과 RMS 값을 산출하여 화질 영향을 분석하였다.
대상 데이터
ANSI 흉부 팬텀은 동일한 4개의 아크릴 시트 (Acryli c Sheet, Size : 30.5 × 30.5 × 2.54 cm3 , USA)와 두께가 상이한 2개의 알루미늄 시트(Aluminum Sheet, Size : (1) 30.5 × 30.5 × 0.1 cm3 / (2) 30.5 × 30.5 × 0.2 cm3 , USA)로 구성하였다. 또한, 흉부 폐야를 재현하기 위하여 ANSI 흉부 팬텀 중간에 5.
성능/효과
본 연구에서는 부가필터 사용 시 발생하는 전방 산란선량의 증가가 영상 화질에 미치는 영향을 RMS 및 RSD 분석을 통해 그 영향을 검증하였다. 그 결과는 부가필터 두께 증가 시 FSR이 증가함에 따라 RSD 값은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 부가필터 두께의 증가에 따른 신호 대 잡음비가 저하될 것으로 평가되었다.
이를 바탕으로 부가필터 두께의 증가에 따른 신호 대 잡음비가 저하될 것으로 평가되었다. 이는 NCRP에서 제시하는 70 kVp 이상의 조사 조건에서 권고되는 2.5 mmAl 부가필터를 사용할 경우 사용하지 않을 때 보다 약 14.6% RSD 값의 차이가 나타나는 것으로 확인되었다. ;
그 결과는 부가필터 두께 증가 시 FSR이 증가함에 따라 RSD 값은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 부가필터 두께의 증가에 따른 신호 대 잡음비가 저하될 것으로 평가되었다. 이는 NCRP에서 제시하는 70 kVp 이상의 조사 조건에서 권고되는 2.
후속연구
최근 환자 피폭선량의 저감화를 위하여 저에너지 광자의 비율을 감소시키는 필터 연구가 재조명되고 있으나, X선 빔 경화현상에 의한 평균 에너지 증가로 인한 산란선 증가에 따른 의료영상 품질에 대한 연구는 간과되고 있는 실정이다. 이에 본 연구 결과는 부가필터 사용 시 영상 품질 개선을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. ;
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선량 크리프 현상을 방지하기 위해 권고되는 필터의 기준은 무엇인가?
[3] 하지만, 부적절한 필터 두께를 이용할 경우 의료 영상의 적정 농도를 획득하기 위한 조사선량의 증가를 초래하므로 환자에게 불필요한 노출이 발생하는 선량 크리프 현상이 나타날 수 있다. [4] 그러므로 적절한 필터 두께의 활용을 위하여 미국방사선방호측정위원회 (NCRP; National Council on Radiation Protection and Measurements)에서는 50 kVp 이하, 50 - 70 kVp, 70 k Vp 이상의 관전압에 대하여 각 각 0.5 mmAl, 1.5 mm Al, 2.5 mmAl의 필터를 권고하고 있다. [5] 하지만, X선관에서 발생한 연속에너지의 X선은 부가필터를 통과시 X선 빔 경화현상으로 인하여 평균 에너지가 증가하게 되며, 이로 인해 피사체 내에서 발생하는 전방 산란 선량의 증가에 따른 영상 품질에 관한 영향은 간과되고 있다.
진단용 방사선 발생장치의 X선의 특징은 무엇인가?
진단용 방사선 발생장치의 X선은 연속 에너지의 분포를 가지며, 특히 저에너지 광자는 영상 대조도를 저해할 뿐만 아니라 환자 피폭선량에 기여한다. [1] 이에 현 임상에서는 저에너지 X선을 제거시켜 환자 피폭선 량을 저감시키고 영상의 대조도를 증가시킬 목적으로 알루미늄 (Al; Aluminum) 재질의 부가필터를 이용하고 있다.
알루미늄 (Al; Aluminum) 재질의 부가필터의 사용 목적은 무엇인가?
진단용 방사선 발생장치의 X선은 연속 에너지의 분포를 가지며, 특히 저에너지 광자는 영상 대조도를 저해할 뿐만 아니라 환자 피폭선량에 기여한다. [1] 이에 현 임상에서는 저에너지 X선을 제거시켜 환자 피폭선 량을 저감시키고 영상의 대조도를 증가시킬 목적으로 알루미늄 (Al; Aluminum) 재질의 부가필터를 이용하고 있다. [2] 이러한 필터의 이용은 평균 에너지 증가로 인한 투과력의 증가를 통하여 환자피폭을 저감할 수 있다.
참고문헌 (10)
I. H. Choi, K. T. Kim, Y. J. Heo, S. S. Kang, S. C. Noh, B. J. Jung, S. H. Nam, J. K. Park, "The Study of Forward Scattering Dose according to the Thickness of Filter in General Radiography", Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 9, No. 7, pp. 445 - 448, 2015.
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J. K. Park, K. T. Kim, I. C. Yoon, I. H. Choi, H. J. Jung, S. S. Kang, S. C. Noh, B. J. Jung, "A Study on the Optimization of Exposure condition at Lumbar projection Using Blind Test", Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 7, No. 6, pp. 389 - 395, 2013.
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S. K. Na, S. H. Han, "A Study on the Factors of Spatial Scattered Ray Occurrence in the X-ray Radiography Room", Journal of Radiological Science and Technology, Vol. 32, No. 4, pp. 393 - 399, 2009.
J. S. Lee, S. J. Ko, S. S. Kang, J. H. Kim, D. H. Kim, C. S. Kim, "Quantitative Evaluation of Image Quality using Automatic Exposure Control & Sensitivity in the Digital Chest Image", International Journal of Contents, Vol 13, No 8, pp. 275-283, 2013.
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