[논문]고급 모델링 반복 재구성법(ADMIRE)이 CT 영상의 화질에 미 치는 영향: 흉부 비조영 CT에서

이상헌; 이효영

doi:10.7742/jksr.2019.13.2.159

고급 모델링 반복 재구성법(ADMIRE)이 CT 영상의 화질에 미 치는 영향: 흉부 비조영 CT에서
The Effect of Advanced Modeling Iterative Reconstruction(ADMIRE) on the Quality of CT Images : Non-contrast CT in Chest 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.13 no.2, 2019년, pp.159 - 168

이상헌 (동의대학교 대학원 보건의과학과) , 이효영 (동의대학교 대학원 보건의과학과)

초록
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흉부 CT스캔에서 공기, 지방, 근육, Background의 HU, 잡음 그리고 신호 대 잡음비의 변화를 측정해 영상 화질에 미치는 지멘스 ADMIRE(Advanced Modeled Iterative Reconstruction)의 영향을 조사했다. 실험 결과에 따르면 ADMIRE Strength가 커질수록 잡음은 감소하고 신호는 증가하여, 결론적으로 신호 대 잡음비는 증가하는 것으로 나타났다. ADMIRE는 기존 영상 재구성 알고리즘인 FBP와 비교하여 잡음을 28~61%까지 줄일 수 있으며, 신호 대 잡음비는 16~100%까지 향상시킨다.

Abstract ▼ AI-Helper

We examined the effect of Siemens ADMIRE (Advanced Modeled Iterative Reconstruction) on image quality by measuring changes in HU, noise, and SNR of background air, fat, muscle, and background signals on a chest CT scan. Experimental results show that as the ADMIRE Strength increases, the noise decreases and the signal increases, consequently the signal-to-noise ratio increases. ADMIRE can reduce noise by 28 ~ 61% compared to FBP, which is a conventional image reconstruction algorithm, and improves SNR by 16 ~ 100%.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. By applying the automatic contouring function of Syngovia workstation Segmentation Tools, the entire body of the patient is set as an area of interest(A). Refining segmentation objects by adjusting thresholds (B) Air, (C) Fat, (D) Muscle.
그림 Fig. 2. Quantitative measurement using threshold value in ROI.
표 Table 1. Comparison of HU, noise and SNR difference of air by ADMIRE (N=192)
그림 Fig. 3. Average chart of air by ADMIRE Strengh.
그림 Fig. 4. Average chart of fat by ADMIRE Strengh.
표 Table 2. Comparison of HU, noise and SNR difference of fat by ADMIRE (N=192)
표 Table 3. Comparison of HU, noise and SNR difference of muscle by ADMIRE (N=192)
그림 Fig. 5. Average Chart of Muscle by ADMIRE Strengh.
그림 Fig. 6. Average chart of BG by ADMIRE Strengh.
표 Table 4. Comparison of HU, noise and SNR difference of BG by ADMIRE (N=192)

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 Siemens 사의 ADMIRE가 영상의 화질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 흉부 비조영CT 검사에서 ADMIRE Strength에 의한 Signal, Noise 그리고 SNR(signal-to-noise ratio)의 변화를 정량적으로 비교 분석하여 어떠한 차이가 있는지 알아보고자 한다.

제안 방법

정량적인 평가를 하기 위하여 CT Workstation(Syngo.via, Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germany)과, Segmentation Tools의 자동 컨투어링사용(enable automatic contouring) 기능을 적용하여 환자의 몸 전체를 관심 영역으로 설정하였다. 관심 영역 안의 각 픽셀(pixel)의 HU의 평균값과 HU의 표준편차를 구하기 위해서 Region growing 기능을 이용하여 공기, 지방, 근육의 문턱 값(threshold value)을 설정하였다.

대상 데이터

2018년 12월 1일부터 2019년 1월 31일까지 양산 P 병원 건강증진센터(health promotion center, HPC)에서 질병의 조기발견(early finding)을 목적으로 흉부 비조영 CT 검사를 받은 48명의 환자를 대상으로 하였다. 평균 나이 60.
CT 검사에 사용된 장비는 192-slice dual energy CT (Somatom Force, Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germany)이며, 흉부 비조영 CT 검사를 대상으로 하였다. 관전압은 120 kVp, 관전류 40 Eff.

데이터처리

통계분석은 PASW (PASW statistics, ver. 18.0, SPSS, Chicago, USA)를 이용하여 일원 배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였으며, 유의한 차이는 Tukey의 사후분석(post hoc analysis)으로 확인하였다. 또한 신뢰구간은 95%로 p-value는 0.

성능/효과

ADMIRE는 기존의 영상 재구성 알고리즘인 FBP와 비교하여 Noise를 28~61%까지 줄일 수 있으며, SNR은 16~100%까지 향상시킨다. 이러한 연구를 기반으로 ADMIRE 적절한 사용은 낮은 선량으로 영상의 잡음이 적은 질 좋은 영상 획득이 가능하며, CT 검사에서 환자가 받는 방사선량을 최소화하는데 도움이 될 것이다.
본 연구에서 Air, Muscle, Background는 ADMIRE Strength가 높아질수록 잡음은 감소하고 신호는 증가하여, 결론적으로 신호 대 잡음비는 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 Fat은 ADMIRE Strength가 높아질수록 잡음은 감소하고 신호도 감소하지만, 신호 대 잡음비는 증가하는 결과를 나타낸다.
연구 결과 영상의 잡음은 FBP(ADMIRE 0)를 기준으로 ADMIRE 1, 3, 5를 비교하였을 때, ADMIRE Strength가 증가할수록 Air의 Noise는 13%, 38%, 61%, Fat의 Noise는 4%, 17%, 41%, Muscle의 Noise는 3%, 13%, 28% 그리고 Background의 Noise는 11%, 46%, 109% 감소하였다. 이는 흉부 CT에서 IR의 적용은 영상의 잡음을 크게 감소시킨다는 선행연구와 결과가 일치하였다.

후속연구

ADMIRE는 기존의 영상 재구성 알고리즘인 FBP와 비교하여 Noise를 28~61%까지 줄일 수 있으며, SNR은 16~100%까지 향상시킨다. 이러한 연구를 기반으로 ADMIRE 적절한 사용은 낮은 선량으로 영상의 잡음이 적은 질 좋은 영상 획득이 가능하며, CT 검사에서 환자가 받는 방사선량을 최소화하는데 도움이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ADMIRE Strength가 커질수록 나타나는 현상은 무엇인가?	흉부 CT스캔에서 공기, 지방, 근육, Background의 HU, 잡음 그리고 신호 대 잡음비의 변화를 측정해 영상 화질에 미치는 지멘스 ADMIRE(Advanced Modeled Iterative Reconstruction)의 영향을 조사했다. 실험 결과에 따르면 ADMIRE Strength가 커질수록 잡음은 감소하고 신호는 증가하여, 결론적으로 신호 대 잡음비는 증가하는 것으로 나타났다. ADMIRE는 기존 영상 재구성 알고리즘인 FBP와 비교하여 잡음을 28~61%까지 줄일 수 있으며, 신호 대 잡음비는 16~100%까지 향상시킨다.
	필터보정 역 투영법(filtered back projection, FBP)의 특징은 무엇인가?	필터보정 역 투영법(filtered back projection, FBP)은 CT에서 영상 재구성의 표준 알고리즘이었지만, 줄무늬 인공물(streak artifact)을 생성하고 낮은 선량에서 영상의 잡음(noise)이 현저하게 증가하는 단점이 있다.[1] 최근 컴퓨터 기술의 진보로 영상의 인공물(artifact) 및 잡음을 줄이는 목적으로 고안된 반복적 재구성법(Iterative Reconstruction, IR)이 임상에 적용되었다.
	반복적 재구성법(Iterative Reconstruction, IR)의 정의와 기대효과는 무엇인가?	[1] 최근 컴퓨터 기술의 진보로 영상의 인공물(artifact) 및 잡음을 줄이는 목적으로 고안된 반복적 재구성법(Iterative Reconstruction, IR)이 임상에 적용되었다. 이 재구성 방법은 data를 한 번만 처리하는 FBP와 달리 영상의 잡음을 줄이기 위해 raw dada 또는 reconstructed data를 반복적으로 처리하는데 사용되는 알고리즘(algorithm)을 총칭하며, 다양한 알고리즘이 임상에 도입되고 있으며 상당한 선량 감소의 가능성을 보여준다.[2] IR은 새로운 것이 아니며 1970년대 CT 도입 초기에 데이터 재구성을 위해 처음 제안된 방법이었으나, CT의 많은 양의 데이터와 수학적으로 계산해 낼 수 있는 기술의 한계로 임상에 적용할 수 없었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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