[논문]두부 CT의 노출 파라메타에 따른 화질과 선량의 변화

최석윤; 임인철

doi:10.7742/jksr.2019.13.5.705

초록
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현재 최신 장비의 두부 CT검사에서 파라메타의 변화와 선량변화에 대한 연구가 부족하고 특히 노이즈, 균일도 해석 및 선량변화에 대한 연구가 부족하다고 생각된다. 따라서 높은 사양 두부 CT 사용 시 노출 파라메타 중 관전압, 슬라이스 두께, 피치변화에 대해 분석하여 이때 발생하는 현상에 대해서 연구하고자 하였다. 실험을 통해서 균일도는 고관전압과 두꺼운 슬라이스 선택 및 최저 피치를 사용할 때 균일도가 좋음을 알 수 있었다. 모두 조합한 결과 균일도가 가장 조건은 140 kVp, 10 mm, pitch 0.5로 나타났다. 노이즈는 관전압과 슬라이스 두께를 높이면 피치에 관계없이 개선되는 것을 알 수 있었고, 선량은 관전압과 피치의 증가에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과는 고 사양의 두부 CT 사용에서 참고자료가 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, the brain CT scan of the latest equipment lacks the study of parameter change and dose change and especially of noise, uniformity analysis and dose change. Therefore, this study attempted to study the phenomenon that occurs at this time by analyzing tube voltage, slice thickness, and pitc...

Currently, the brain CT scan of the latest equipment lacks the study of parameter change and dose change and especially of noise, uniformity analysis and dose change. Therefore, this study attempted to study the phenomenon that occurs at this time by analyzing tube voltage, slice thickness, and pitch change in exposure parameters when using high specification CT. Experimental results show that uniformity is better when using high voltage, thick slice thickness selection, and minimum pitch. As a result of the combination, the most uniformity condition was 140 kVp, 10 mm and pitch 0.5. Noise was found to be improved regardless of pitch by increasing tube voltage and slice thickness. The radiation dose increased linearly with tube voltage and pitch. Therefore, the results of this study will serve as a reference for the use of High specification brain CT.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Scout image obtained by checking the possibility of experiment.
그림 Fig. 2. Dose report of CTDI, DLP for dose assessment.
그림 Fig. 3. Image for ROI measurement.
그림 Fig. 4. Calculation of uniformity according to experimental parameter change.
그림 Fig. 5. Calculate left-side uniformity by changing experimental parameters.
그림 Fig. 6. Calculate upper-side uniformity by changing experimental parameters.
그림 Fig. 7. Calculate right-side uniformity by changing experimental parameters.
그림 Fig. 8. Change of the noise according to the experimental parameters change(Variation of ROI area pixels).
표 Table 1. Noise measurement results for various parameter experiments.
표 Table 2. Dose measurement results for various parameter experiments.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 노출 파라메타 중 관전압, 슬라이스 두께, 피치변화에 대해 분석하고 이때 발생하는 현상에 대해서 연구하고자 하였다.

제안 방법

실험을 위한 장비로는 384채널 Dual–source CT(MSCT) system(SOMATOM Force, SIEMENS Healthcare, Germany)과 Water phantom calibration(AAPM CT performance, USA)을 사용하였다. CT 매개변수는 관전류량 250 mAs, 회전시간 1.0 sec, 관전압 80, 100, 120, 140 kVp, 슬라이스 두께 5 ㎜, 10 ㎜, Pitch는 0.5, 1, 1.5를 사용하였다.
관전압 변화에 다른 화질 및 선량의 변화를 알아보기 위하여 관전류량을 250 mAs로 고정하고 관전압 80, 100, 120, 140 kVp에 대해서 피치값 0.5, 1.0 1.5를 적용하였다. 피치값 증가에 따른 영상을 획득하기 위해 관전압을 20 kVp씩 증가하여 동일한 과정의 피치값 변화에 대한 영상을 획득하여 영상의 노이즈와 균일도를 측정하고 선량을 분석하였다.
[7] CT검사에서 피폭 저감화를 위해서 CT검사가 꼭 필요한 경우만 검사를 시행하는 것과 최적의 프로토콜을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 균일도와 노이즈 분석을 하였다. 본 실험을 통해서 균일도와 노이즈분석에서 각 실험 파라메타 조합에 따른 결과는 차이가 있는 것으로 나타났고 두부 CT 사용 시 화질과 선량을 고려 시 참고할 데이터를 완성하였다.
5를 적용하였다. 피치값 증가에 따른 영상을 획득하기 위해 관전압을 20 kVp씩 증가하여 동일한 과정의 피치값 변화에 대한 영상을 획득하여 영상의 노이즈와 균일도를 측정하고 선량을 분석하였다. PACS에서 확인된 영상을 matlab을 이용하여 프로그램을 제작하여 실험을 하였으며 기존 수동 측정방법에 비해 재현성이 매우 우수한 특징이 있다고 할 수 있다.

대상 데이터

Table 1과 Fig 8은 ROI 4 지역의 데이터를 노이즈 계산에 사용하였다. 실험 2번(5 mm, 80 kVp, 1 pitch)과 3번(5 mm, 80 kVp, 1.
실험을 위한 장비로는 384채널 Dual–source CT(MSCT) system(SOMATOM Force, SIEMENS Healthcare, Germany)과 Water phantom calibration(AAPM CT performance, USA)을 사용하였다. CT 매개변수는 관전류량 250 mAs, 회전시간 1.

데이터처리

획득된 결과는 PACS(Picture Archiving Communication System, DEIT Version 14.3.27; KOR)를 이용하여 영상 상태를 확인하였다.

성능/효과

피치값 증가에 따른 영상을 획득하기 위해 관전압을 20 kVp씩 증가하여 동일한 과정의 피치값 변화에 대한 영상을 획득하여 영상의 노이즈와 균일도를 측정하고 선량을 분석하였다. PACS에서 확인된 영상을 matlab을 이용하여 프로그램을 제작하여 실험을 하였으며 기존 수동 측정방법에 비해 재현성이 매우 우수한 특징이 있다고 할 수 있다. 화질 측정을 위해서 40x40 매트릭스의 사각형태 관심영역(Field of View, FOV)를 지정해서 분석할 구간을 정하였다.
5로 조절했을 때였다. 관전압을 높이고 두께를 높이면 피치에 관계없이 노이즈는 개선되는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 노출 파라메타 중 관전압, 슬라이스 두께, 피치변화 조합에 따른 화질변화와 선량변화 현상에 대해서 분석한 결과, 균일도는 고관전압, 두꺼운 슬라이스 선택 및 최저 피치를 사용할 때 균일도가 좋음을 알 수 있었다. 노이즈는 관전압과 슬라이스 두께를 높이면 피치에 관계없이 개선되는 것을 알 수 있었고, 선량은 관전압과 피치의 증가에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 고 사양의 두부 CT 사용 시 참고자료가 될 것이다.
본 연구에서는 균일도와 노이즈 분석을 하였다. 본 실험을 통해서 균일도와 노이즈분석에서 각 실험 파라메타 조합에 따른 결과는 차이가 있는 것으로 나타났고 두부 CT 사용 시 화질과 선량을 고려 시 참고할 데이터를 완성하였다.
본 연구에서는 노출 파라메타 중 관전압, 슬라이스 두께, 피치변화 조합에 따른 화질변화와 선량변화 현상에 대해서 분석한 결과, 균일도는 고관전압, 두꺼운 슬라이스 선택 및 최저 피치를 사용할 때 균일도가 좋음을 알 수 있었다. 노이즈는 관전압과 슬라이스 두께를 높이면 피치에 관계없이 개선되는 것을 알 수 있었고, 선량은 관전압과 피치의 증가에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.
6 mGy·cm)으로 나타났다. 실험결과 슬라이스 두께의 변화에 따른 선량의 변화는 거의 없고 관전압과 피치의 증가에 따른 선량의 변화가 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.

후속연구

노이즈는 관전압과 슬라이스 두께를 높이면 피치에 관계없이 개선되는 것을 알 수 있었고, 선량은 관전압과 피치의 증가에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 고 사양의 두부 CT 사용 시 참고자료가 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사선 피폭의 확률적 영향에 대한 과학적인 근거는 무엇인가?	[1] 또한 전체적으로 의료방사선에 의한 피폭은 인위적인 방사선 피폭 중 가장 큰 비중을 차지하고 있으며[2], 이에 따라 방사선에 의한 환자의 피폭감소를 위한 연구가 필요하다. 방사선 피폭의 확률적 영향에 대한 과학적인 근거는 50 mSv이하의 낮은 방사선 피폭에 의해서도 유방암, 결장암, 갑상샘암, 폐암의 발생 위험이 증가한다. CT검사가 임상적으로 광범위하게 쓰이고 몇 번의 CT검사로 50-150 mSv 의 방사선을 받을 수 있다.
	확률적 영향에 의한 방사선 위해가 갖는 문제점은?	CT에 의한 방사선 위해 중 결정적 영향 역시 무시할 수 없는 것으로 인식이 바뀌고 있다.[7] 확률적 영향에 의한 방사선 위해는 좀 더 심각한 문제를 야기할 수 있는데, 이는 방사선 피폭이 암 발생의 원인이 될 수 있기 때문이다. 방사선에 의한 암 발생의 기전은 적은 양의 CT에 의한 저 선량의 방사선에서도 심각한 문제를 일으킬 수 있다.
	CT검사에서 피폭 저감화를 위해서 CT검사가 꼭 필요한 경우만 검사를 시행하는 것과 최적의 프로토콜을 사용하는 것이 필요한 이유는 무엇인가?	특히 흉부 CT에서 화질(image quality)은 여러 가지 요인들과 관련이 있는데 그 중에서도 선량은 화질과 유의한 양의 관련성을 보이는 것으로 알려져 있다. 하지만 질병 진단의 민감도를 높이기 위한 선량 증가는 환자의 피폭도 증가시키기 때문에 화질을 고려해서 노출 선량이 적정하게 이루어질 필요가 있다.[7] CT검사에서 피폭 저감화를 위해서 CT검사가 꼭 필요한 경우만 검사를 시행하는 것과 최적의 프로토콜을 사용하는 것이다.

참고문헌 (7)

C. H Lee, C. S. Lim, "A study on Added Filters for Reduction of Radiation Exposure Dose in Skull A-P Projection," Journal of Korean Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 12, No. 7, pp. 3117-3122, 2011.

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H. L. Lee et al, "The Effect of a Thyroid Shield Made of a Tissue-Equivalent Material on the Reduction of the Thyroid Exposure Dose in Panoramic Radiography," Journal of Korean Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 13, No. 5, pp. 2278-2284, 2012.

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H. J. Kim, "Usefulness Evaluation of Application of Metallic Algorithm Reducing for Beam Hardening Artifact Occur in Typical Brain CT Image," Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 11, No. 1, pp. 389-395, 2017.
S. M. Kwon, J. S. Kim, "The Evaluation of Eye Dose and Image Quality According to The New Tube Current Modulation and shielding Techniques in Brain CT," Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 9, No. 5, pp. 279-285, 2015.

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S. Y. Choi, "Noise Reduction on Low Tube Voltage CT Images," Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 11, No. 1, pp. 63-68, 2017.

원문보기 상세보기
TEXTBOOK of Computed Tomography(Fourth edition), Chung Ku Publisher, p.470, 2017.
W. J. Lee, B. S. Ahn, Y. S. Park, "Radiation Dose and Image Quality of Low-dose Protocol in Chest CT: Comparison of Standard-dose Protocol," Journal of Radiation Protection, Vol. 37, No. 2, pp. 84-89, 2012.

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