[논문]유방영상에서 엣지를 이용한 물리적 영상 평가

김기원; 최관우; 정회원; 장서구; 이을규; 손순룡; 손진현; 민정환

doi:10.17946/jrst.2016.39.3.16

초록
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본 연구에서는 맘모그래피 장비에 대한 유지 보수에 대한 진단을 하는데 있어서 필수적인 정확성을 높이기 위해서 edge방법을 이용한, 유방영상의 물리적 특성에 대해서 알아보고자 한다. International electronical commission standard IEC: 61267의 RQA-M2 방법에 의해서 변조전달함수(modulation transfer function: MTF), 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum: NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency: DQE)등을 측정하였다. 결과는 selenia demensions의 tomo장비와 lorad selenia는 맘모 전형장비의 MTF는 $10mm^{-1}$에서의 공간분해능을 유지하고 있었으며, NPS와 DQE는 낮은 nyquist frequency 포함하여 $6.0mm^{-1}$까지 나왔다. 따라서 정확한 진단을 위하여 주기적인 맘모시스템의 유지보수가 필요하며, 본 연구는 DDR 맘모시스템의 QA 및 수행성능 평가에 기초가 될 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to evaluation of the performance characteristic for mammography by using edge device that mammography equipment improves essential in the correct diagnosis for the maintenance. We measured the modulation transfer function (MTF), the noise power spectrum (NPS), and the d...

The purpose of this study was to evaluation of the performance characteristic for mammography by using edge device that mammography equipment improves essential in the correct diagnosis for the maintenance. We measured the modulation transfer function (MTF), the noise power spectrum (NPS), and the detective quantum efficiency (DQE) using the 61267 RQA-M2 based on commission standard international electro-technical commission (IEC). As a results, spatial resolution of elenia demensions tomo and lorad selenia mammography were maintained at $10mm^{-1}$ and NPS and DQE including the low nyquist frequency indicated to $6.0mm^{-1}$. Therefore, regulary QA of mammography system should be necessary. This study can be contribute to evaluate QA for performance characteristic of mammography of DDR system.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 맘모그래피 장비에 대한 유지 보수에 대한 정확한 진단을 하는데 있어서 필수적인 정확성을 높이기 위해서 edge방법을 이용한 유방영상의 물리적 특성에 대해서 알아보고자 한다.

제안 방법

맘로그래피 장비는 Hologic direct digital radiography (DDR: USA) 장비를 사용하였으며, selenia demensions 의 tomo장비와 lorad selenia는 맘모 전형장비로 두 가지 장비에 대한 물리적 특성을 알아보고자 하였다. Hologic selenia는 a-Se/TFT switch를 사용하고 있으며, pixel matrix는 3328 × 4096이다.
영상처리 과정을 포함한 DICOM 파일을 사용하였다. Edge 방법인 MTF에서 ESF, LSF, windowing 함수 같은 것들이 결과에 영향을 미치는 이유이기도 하다.

대상 데이터

International electronical commission standard IEC:61267의 RQA-M2가 측정에 적용되었으며(filter thickness 0.032 mm, nominal X-ray tube voltage 28 kV, HVL 0.60 mmAl, added filter 2 mm)이다. X선관 초점으로부터 맘모장비 디텍터 표면까지의 거리는 660 mm이며, 부가 필터 21 mmAl을 사용하였다(Figure 1).
60 mmAl, added filter 2 mm)이다. X선관 초점으로부터 맘모장비 디텍터 표면까지의 거리는 660 mm이며, 부가 필터 21 mmAl을 사용하였다(Figure 1).
맘모 data file은 영상 분석을 위한 영상화 워크스테이션으로부터 PACS 서버로부터 변환되어진 영상을 사용하였다. PACS로부터 digital image communicated of medicine (DICOM) 파일 기준으로 크게 장점이 내 새워지는 반면, DICOM 파일의 영상들은 정량적 수행에 대한 객관적 연구 환경에서는 덜 유용하게 만드는 다양한 header들을 가지고 있다.

이론/모형

따라서 일반적으로 영상화의 기본적인 수행성과 측정은 변조전달함수(modulation transfer function:MTF), 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum: NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency: DQE)등이 있다^3-5). MTF 측정을 위해서 일반적이면서 단순한 구조와 다양한 이유에 의해서 선호되는 edge 방법을 이용하게 되었다. 또한 노이즈의 진폭을 측정하기 위해서 NPS측정을 하였으며, 맘모그래피 장비의 영상화 수행성능을 묘사하는데 필요한 DQE가 필수적이며, International electrotechnical commission standard IEC: 61267의 RQA-M2 방법에 의해서 측정하였다^6-9).
MTF는 검출기의 비교적 큰 샘플링 간격으로 인한 aliasing을 피하기 위해 slant-edge (2~3°) method를 사용하여 측정하였다.
MTF 측정을 위해서 일반적이면서 단순한 구조와 다양한 이유에 의해서 선호되는 edge 방법을 이용하게 되었다. 또한 노이즈의 진폭을 측정하기 위해서 NPS측정을 하였으며, 맘모그래피 장비의 영상화 수행성능을 묘사하는데 필요한 DQE가 필수적이며, International electrotechnical commission standard IEC: 61267의 RQA-M2 방법에 의해서 측정하였다^6-9).
NPS는 공간주파수의 함수로써 노이즈 진폭에서 변화를 측정하고 영상에서 노이즈와 공간분해능 점유들을 형성한다. 우리의 quality assurance (QA) 알고리즘에서 사용된 NPS 스펙트럼 방법은 Figure 1에서 보여지며, NPS측정의 정규화를 위한 IEC: 61267의 RQA-M2 선속 품질을 사용하여 측정을 하였다. 그리고 NPS를 평가하기 위해 white 영상들은 direct detector에 피사체 없이 조사함으로써 획득되었다.
MTF 측정은 Fujita et al. 이 기술한 pre-sampled MTF 방법으로 수행하였다¹⁰⁾. MTF는 검출기의 분해 능력을 기술한다.

성능/효과

주파수가 증가하여도 비교적 균일한 모양을 하고 있으며, 두 가지 맘모 장비에서의 서로 다른 선량을 비교해 보았을 때 약간의 근소한 차이로 노이즈 분포를 보였다. 각각의 노이즈 분포는 lorad selenia 1 mGy가 가장 낮은 노이즈 분포를 보였으며 selenia demensions 1 mGy, selenia demensions 0.5 mGy, lorad selenia 0.5 mGy순으로 높은 노이즈 분포를 나타내었다. 여기에서 노이즈에 대한 내용 보면 노이즈가 작으면 작을수록 좋은 결과를 보여준다고 할 수 있다.
여기에서 노이즈에 대한 내용 보면 노이즈가 작으면 작을수록 좋은 결과를 보여준다고 할 수 있다. 따라서 lorad selenia 1 mGy가 가장 낮은 노이즈 분포로 좋은 결과값을 보여주고 있다.
00001 사이에 분포한다. 주파수가 증가하여도 비교적 균일한 모양을 하고 있으며, 두 가지 맘모 장비에서의 서로 다른 선량을 비교해 보았을 때 약간의 근소한 차이로 노이즈 분포를 보였다. 각각의 노이즈 분포는 lorad selenia 1 mGy가 가장 낮은 노이즈 분포를 보였으며 selenia demensions 1 mGy, selenia demensions 0.

후속연구

내용을 종합해보면, 몇 가지 제한점을 가지고 있지만, 정확한 장비의 성능을 평가하고 진단하기 위하여 주기적인 맘모장비의 유지보수가 필요하며, 본 연구는 DDR 맘모장비의 QA 및 수행성능 평가에 기초가 될 것으로 생각된다.
주기적인 성능평가를 위해서 맘모장비의 재현성과 직선성 그리고 정량적 평가방법을 생각하여 주기적인 관찰이 필요할 것을 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	맘모그래피 장비에 대한 유지 보수에 대한 진단을 하는데 정확성을 높이기 위해 알아보고자 하는것은?	본 연구에서는 맘모그래피 장비에 대한 유지 보수에 대한 진단을 하는데 있어서 필수적인 정확성을 높이기 위해서 edge방법을 이용한, 유방영상의 물리적 특성에 대해서 알아보고자 한다. International electronical commission standard IEC: 61267의 RQA-M2 방법에 의해서 변조전달함수(modulation transfer function: MTF), 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum: NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency: DQE)등을 측정하였다.
	맘모그래피는 무엇과 함께 발전했는가?	맘모그래피는 스크린 필름 시스템에서 디지털 검출기로 변화되면서, 의료영상전송시스템(picture archiving communication system: PACS)의 발전과 함께 증가되어 왔다.맘모그래피는 10 혹은 12 비트의 10 Mbyte정도의 용량을 가지며, 스크린 필름 시스템과 비교하여, 디지털 검출기들은 지속적인 대조도와 큰 다이나믹 레인지를 제공하며, 넓은 노출 조건의 다양성을 제공한다.
	유방과 디텍터 사이에는빈 공간이 존재하는 이유는?	첫 번째는 유방과 디텍터 사이에는빈 공간이 존재하게 되어 있다. 이유로는 피사체로부터의 산란선은 빈공간의 감소로 인해 줄어든다. 빈 공간의 감소는 대조도를 증가시키지만 영상의 공간분해능을 감소시킨다. 따라서, 성능저하에 대한 장비에 대하여 특별한 원인으로 인한 성능저하까지 정량적인 평가로 확인하는 것이 우선이다.

참고문헌 (10)

Carton A K, Vandenbroucke D, Struye L, Maidment A D, Kao Y H, Albert M, Bosmans H and Marchal G: Validation of MTF measurement for digital mammography quality control. Medical Physics, 32, 1684-1695, 2005

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Jung-Min Kim, Jung-Whan Min, Hoi-Woun Jeong et al: Correction Method of slit Modulation Transfer function on Digital Medical Imaging System. Journal of Radiological Science and Technology, 29(3), 133-139, 2006
Hoi-Woun Jeong, Jung-Whan Min, Jung-Min Kim et al: Performance characteristic of a Cs I (TI) Flat panel detector radiography system. Journal of Radiological Science and Technology, 35(2), 109-117, 2012
Soon-Yong Son, Hoi-Woun Jeong, Jung Whan Min et al: Measurement of Image Quality According to the Time of Computed Radiography System. Journal of Radiological Science and Technology, 38(4), 365-374, 2015

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Ki-Won Kim, Hoi-Woun Jeong, Jung Whan Min et al: Evaluation of the Modulation Transfer Function for Computed Tomography by Using American Association Physics Medicine Phantom. Journal of Radiological Science and Technology, 39(2), 193-198, 2016

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Sawant A, Antonuk L E, El-Mohri Y: Slit Design for Efficient and Accurate MTF Measurement at Megavoltage X-ray Energies. Medical Physics, 34, 1535-1545, 2007

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Dobbins III J T, Samei E, Ranger N T and Chen Y: Intercomparison of methods for image quality characterization. II. Noise power spectrum. Medical Physics, 33, 1466-1475, 2006

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Dobbins J T, Ergun D L, Rutz L, Hinshaw D A, Blume H and Clark D C: DQE(f) of four generations of computed radiography acquisition devices. Medical Physics, 22, 1581-1593, 1995

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IEC (International Electrotechnical Commission) 2003 Medical electrical equipment - Characteristics of digital x-ray imaging devices: IEC 61267 (Geneva: IEC)
Fujita H, Tsai DY, Itoh T, Doi K, Morishita J, Ueda K, et al: A Simple Method for Determining the Modulation Transfer Function in Digital Radiography. IEEE Trans Medical Imaging, 11, 34, 1992

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