[논문]요추디스크 수핵감압술을 위한 투시영상의 교정

윤영우; 강세식; 최석윤

doi:10.7742/jksr.2016.10.5.359

초록
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투시조영촬영은 인체 내부의 조직이나 장기를 검사할 때 시행하며 특히 척추 질환의 진단 및 시술에 사용된다. 영상증배관(image intensifier tube)을 사용하는 투시조영 촬영장비는 영상에서 중심부보다 주변부에 왜곡이 나타난다. 본 연구에서는 교정 알고리즘을 적용하여 교정전과 교정후의 수직길이비 왜곡비율과 대각길이비의 왜곡비율을 측정하였다. 수직길이비의 측정결과는 교정후의 표준편차가 교정전보다 0.04감소하였고 대각길이비의 측정결과는 교정후의 표준편차가 교정전보다 0.06감소하여 교정 후 투시영상의 왜곡이 감소되었다. 향후 교정 알고리즘의 적용과 성능향상을 통해서 영상왜곡을 감소시키면 요추디스크의 치료를 위한 수핵감압술시 요추천자의 정확한 위치를 찾는데 도움을 줄 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fluoroscopy is performed when tissue or organ in the human body is examined, and it is used for diagnosis and procedure in back ailments. With regard to fluoroscopy equipment, distortion occurs on the peripheral part of fluoroscopic image rather than on its central part. This study measured distorti...

Fluoroscopy is performed when tissue or organ in the human body is examined, and it is used for diagnosis and procedure in back ailments. With regard to fluoroscopy equipment, distortion occurs on the peripheral part of fluoroscopic image rather than on its central part. This study measured distortion factors of vertical spacing ratio and distortion factor of diagonal spacing ratio before and after correction by applying a correction algorithm. According to measuring the vertical spacing ratio, post-correction standard deviation decreased by 0.04 in comparison with pre-correction one. Also measuring the diagonal spacing ratio, post-correction standard deviation decreased by 0.06 in comparison with pre-correction one. Consequently, the distortion of fluoroscopic image decreased after correction. A decrease in the distortion of image through the application of correction algorithm and the improvement of performance will be helpful in finding a correct position of lumbar puncture in nucleoplasty to treat lumbar disc herniation in the future.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

방사왜곡은 X선 발생 후 가시광선이 영상증배관안의 어안렌즈로 인하여 발생되며 어안렌즈는 화각이 넓어질수록 가시광측 중심부로부터 멀어지는 외곽부에서 방사왜곡이 심해져 대칭적인 비선형 왜곡이 이루어지며 주로 술통형 왜곡이 발생한다.^[4] 본 연구에서는 왜곡된 영상으로 인하여 검사 및 시술, 판독에 방해가 되는 주변부의 왜곡된 영상을 교정 알고리즘을 이용하여 교정 후 영상을 비교하고자 한다.^[5,6]

제안 방법

X선촬영장비의 table위에 실험용 금속재료를 위치시킨 후 촬영조건은 100 kVp, 100 mA, 0.05 sec, FFD 130 cm로 설정 후 촬영하여 M-view로 전송시켜 영상을 획득한다. 다음으로 투시촬영장비의 table위에 실험용금속재료를 위치시킨 후 촬영조건은 100 kVp, 100 mA,0.
2와 같이 좌표1에서 좌표99까지 설정하여 각각의 지정된 번호를 M-view에서 각 칸의 가로길이, 세로길이, 대각길이1, 대각길이2를 point로 측정하여 산출표를 작성하였다. 그리고 point값의 수직길이비, 대각길이비의 왜곡비율을 계산하여 나타내었다.
05 sec, FFD 130 cm로 설정 후 촬영하여 M-view로 전송시켜 영상을 획득한다. 다음으로 투시촬영장비의 table위에 실험용금속재료를 위치시킨 후 촬영조건은 100 kVp, 100 mA,0.05 sec, FFD 130 cm로 설정 후 촬영한 영상을 M-view로 전송시켜 획득한다.^[8]
보정된 영상의 date 산출 방식 및 분석은 보정 알고리즘을 적용한 영상을 가로길이, 세로길이의 구역의 좌표를 Fig. 2와 같이 좌표1에서 좌표99까지 설정하여 각각의 지정된 번호를 M-view에서 각 칸의 가로길이, 세로길이, 대각길이1, 대각길이2를 point로 측정하여 산출표를 작성하였다. 그리고 point값의 수직길이비, 대각길이비의 왜곡비율을 계산하여 나타내었다.
실험장비는 투시 및 중재적 시술이 가능한 Medic 230XF model(Hitachi, Japan)를 X선 장비는 Indico 100 radmodel(Gold moutain medical system, Korea)을 사용하였다. 실험재료는 가로길이, 세로길이, 대각길이의 간격이 일정한 금속재료를 사용하여 일반 X선영상과 투시영상을 의료영상저장전송시스템(PACS; Picture Archingand Communication System)인 MAROSIS(M-view, Infiniti, Korea)프로그램 M-view로 전송하여 Fig. 1과 같은교정 전 투시영상의 왜곡이 많은 구역을 비교하였다.^[7]
획득영상의 좌표의 산출 방식 및 분석은 획득영상좌표 한 개의 가로길이, 세로길이의 구역의 좌표를 Fig. 2와 같이 설정하여 촬영영상에서 좌표1번에서 99까지 위치를 선정하여 각 칸의 가로길이, 세로길이, 대각길이1(좌상-우하방향), 대각길이2(우상-좌하방향)를 M-view에서 길이를 측정하여 위치에 따른 point값의 결과를 작성하였다. 가로길이의 point 값의 나누기 세로길이의 point값을 수직길이비로 나타내며, 대각길이1의 point 값의 나누기 대각길이2의 point값을 대각길이비로 나타낸다.

이론/모형

실험장비는 투시 및 중재적 시술이 가능한 Medic 230XF model(Hitachi, Japan)를 X선 장비는 Indico 100 radmodel(Gold moutain medical system, Korea)을 사용하였다.
3 (b)와 같은 Pincushion의 왜곡이 나타난다. 본 연구에서는 왜곡교정을 위하여 harry 의 방법을 사용하였다.^[9]

성능/효과

투시조영 영상의 왜곡의 정도를 보정 알고리즘 적용 전과 적용 후의 결과값을 분석하면 각각의 좌표의 영상 왜곡의 분포가 육안으로 구별되어 다르게 나타남을 알 수 있다. 보정 알고리즘을 적용 후 영상의 왜곡된 좌표들의 평균과 표준편차가 낮아져 영상 왜곡이 개선되었다. 임상에서 연관이 있는 검사는 척수강조영검사, 척추관 협착증의 진단과 치료 및 요추사이원반 탈출증, 요추의 추간판 협착 및 탈출증의 증상을 완화하거나 치료하기 위한 디스크 감압술등이 있다.
06으로 교정 후에 감소하였다. 수직길이비의 분석와 대각길이비의 분석은 모두 표준편차가 감소되는 결과가 나타났다.
01로 가장 작게 측정되었다. 투시영상의 교정후 표준편차가교정전보다 0.04 감소하였으며 이는 교정후 수직길이비의 분석으로 영상의 왜곡이 감소됨을 나타내고 있다.
투시조영 영상의 왜곡의 정도를 보정 알고리즘 적용 전과 적용 후의 결과값을 분석하면 각각의 좌표의 영상 왜곡의 분포가 육안으로 구별되어 다르게 나타남을 알 수 있다. 보정 알고리즘을 적용 후 영상의 왜곡된 좌표들의 평균과 표준편차가 낮아져 영상 왜곡이 개선되었다.
5에서 나타난다. 표준편차는 교정 전 0.07로 가장 크며 교정 후가 0.01로 가장 적게 측정되었고 교정 후 표준편차가 0.06감소되었으며 이는 교정 후대각길이비의 분석을 통하여 영상의 왜곡이 감소됨을 나타내고 있다.

후속연구

본 연구의 보정 알고리즘을 이용한 영상의 왜곡 평가방식에서 수직길이비의 왜곡비율과 대각길이비의 왜곡비율은 비슷한 결과값을 나타내고 있다. 장비의 종류에 따라 조금씩 측정한 좌표값이 다르게 나타날 수 있어 본 실험장비 이외 여러 투시조영장비에도 적용하여 대각길이의 왜곡비율과 평균값, 표준편차의 값을 적용하는 것이 중요하며 지속적인 교정 알고리즘의 적용과 정기적인 교정 연구를 통하여 영상왜곡을 감소시킨다면 요추디스크의 치료를 위한 디스크 수핵 감압술시 요추천자의 정확한 위치를 찾는데 도움을 줄 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	투시조영촬영은 어디에 사용되는가?	투시조영촬영은 인체 내부의 조직이나 장기를 검사할 때 시행하며 특히 척추 질환의 진단 및 시술에 사용된다. 영상증배관(image intensifier tube)을 사용하는 투시조영 촬영장비는 영상에서 중심부보다 주변부에 왜곡이 나타난다.
	투시장치에 사용되는 어안렌즈의 장점 및 단점은?	투시장치에서 사용되는 렌즈는 어안렌즈와 동일하다. 어안렌즈를 이용하면 동일한 FOV(field of view)내에서 보다 넓은 영역의 이미지를 획득할 수 있는 장점이 있는 반면에 영상의 중심으로부터 멀어질수록 왜곡의 정도가 심해지는 방사왜곡(radial distortion)을 가지게 되어 이를 위한 보정을 필요로 한다. 방사왜곡에서는 Barrel 와 Pincushion이 있으며 투시영상장치에서는Fig.
	투시촬영이란?	투시촬영(fluoroscopy)은 방사선 발생 장치를 이용해 인체 내부의 조직이나 장기를 검사할 때 실행하는 촬영으로 소화기계, 비뇨기계, 담도계, 생식기, 호흡기계, 혈관, 척수 등의 기관을 선택적으로 자세히 관찰 할 수 있도록 조영제를 복용 또는 혈관에 주입한 후 방사선투시장치를 이용하여 방사선을 연속적으로 조사하여 그 과정이나 결과를 TV, 모니터, 필름에 나타나는 검사이다.[1] 요추 추간판 탈출증에 의한 일반적인 수술적치료는 추간판 절제술이지만 최소한의 침습을 이용한 보편적인 치료중 하나는 국소 마취하에 실시하는 투시장치를 이용한 경피적 레이저 수핵감압술이다.

참고문헌 (13)

W. H. Jeong, "Radiation exposure and its reduction in the fluoroscopic examination and fluoroscopy-guided interventional radiology" Journal of the Korean Medical Association, Vol. 54, No. 12, pp. 1270-1276, 2011.
P. A. Brouwer, W. C. Peul, R Brand, M. P. Arts, B. W. Koes, A. A. van den Berg, M. A. van Buchem, "Effectiveness of percutaneous laser disk decomporession versus conventional open discectomy in the treat ment of lumber disc herniation; design of a prospective randomized controlled trial", BMC Musculoskeletal Disorders, Vol. 10, No. 1, pp. 1471-2474, 2009.
The Korea society of Medical imaging technology, Textbook of fluoroscopic Radiography, Second edition, pp. 13-32, 2011.
C. W. Choi, J. H. Yi, "An Interpolation Method for a Barrel Distortion Using Nearest Pixels on a Corrected Image", Journal of The instidude of Electronics Engineers of Korea, Vol. 50, No. 7, pp. 1809-1818, 2013.
H. S. Jin, D. H. Shin, S. N. Her, “Simulation Study for the Distortion Correction of Digital Angiographic Images using Geometric Transformation,” Journal of biomedical engineering research, Vol. 23, No. 5, pp. 365-373, 2002.
Z. Zheng, D. Shearer, G. Chouqule, G. Friehs, “Comparison of geometric distortion in digital angiography with and without a correction program,” Journal of Neurosurgery, Vol. 93, No. 3, pp. 223-227, 2000.
Y. S. Kim, J. H. Jeon, "System Implementation for Mobile-Based Diagnostic Medical Image Service," J-KICS, 13-11, Vol. 38B No. 11, 2013.
M. N. Lee, S. M. Kwon, K. S Chon, “Analysis of Noise Power Spectrum According to Flat-Field correction in Digital Radiography,” Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 7, No. 3, pp. 227-232, 2013.

원문보기 상세보기
H. Ojanen, "Automatic Correction of Lens Distortion by Using Digital Image Processing," www.math.rutgers.deu, 1999.
D. W. Marquardt, “An algorithm for leastsquares estimation of nonlinear parameters,” Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, Vol. 11, No. 2, pp. 431-441, 1963.

상세보기
E. S. Park, "Usefulness of Screen Capture Image and Changing Pulse Rate of Fluoroscopic Equipment with Digital Imaging Technology," The Korea Journal of Radiological Imaging Technology, pp. 21-26, 2011.
The Korea society of Medical imaging technology, Textbook of fluoroscopic Radiography, Second edition, pp. 448-455, 2011.
http://www.samsunghospital.com/common/pdfFiledownload.do?seq93

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