선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 DR 시스템에서 구리필터의 다양한 적용에 따른 X선 에너지 변화와 AEC 모드(mode) 및 메뉴얼 모드에서 피사체와의 거리에 따른 유효선량 및 영상의 화질 변화를 비교 분석하여 모드 변화에 따른 구리필터의 유용성을 확인하여 DR 시스템에 있어 영상 화질의 최적화와 환자 피폭 저감화를 위한 참고자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 DR 시스템의 AEC 모드 및 매뉴얼 모드에 따른 구리필터의 유용성을 확인하였다. DR 시스템에서 구리필터의 적용은 10 kVp rule 적용 시 각 모드 모두 mAs를 줄일 수 있어 DR 시스템을 이용한 방사선 검사에서 유효 선량을 줄일 수 있었다.
- 본 연구는 디지털 의료영상 시스템에서 AEC 모드와 매뉴얼 모드의 변화에 있어 구리필터 적용에 따른 에너지 변화와 피사체의 거리에 따른 mAs와 유효선량 및 영상의 PSNR 을 통하여 구리필터의 유용성을 확인하였다. DR 시스템의 AEC 모드에서 10 kVp rule에 의해 mAs는 50% 감소로 선택하여야 하나, mAs를 설정할 수 없는 경우 가장 가까운 mAs를 선택하여 측정하였다.
제안 방법
- DR 시스템에서 구리필터의 변화에 따른 영상을 분석하기 위하여 SID 110 cm, 200 cm로 구분하여 구리 필터를 필터 비적용, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm의 두께로 변화하였으며, AEC 모드와 메뉴얼 모드에서 획득한 디지털 영상을 Image J를 이용하여 관접압 변화에 따라 필터 비적용 영상대비 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm 두께의 구리필터에 대한영상의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)을 분석하였다 (Fig. 4).
- 통하여 구리필터의 유용성을 확인하였다. DR 시스템의 AEC 모드에서 10 kVp rule에 의해 mAs는 50% 감소로 선택하여야 하나, mAs를 설정할 수 없는 경우 가장 가까운 mAs를 선택하여 측정하였다.
- RANDO phantom(ART-200X, Fluke biomedical, USA) 의 복부를 기준으로 아크릴 팬텀 두께를 30㎝로 하였으며, DR 시스템에서 구리필터를 필터 비적용, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm의 두께로 변화시켰다. SID는 110 cm, 200 cm로구분하였으며, AEC 모드에서 관전압 70 kVp에서 10 kVp 씩 증가시켜 100 kVp까지 5회 조사 후 평균 mAs 변화량을 측정하였다.
- 3 mm의 두께로 변화시켰다. SID는 110 cm, 200 cm로구분하였으며, AEC 모드에서 관전압 70 kVp에서 10 kVp 씩 증가시켜 100 kVp까지 5회 조사 후 평균 mAs 변화량을 측정하였다. 유효선량을 측정하기 위해 몬테카를로 프로그램인 PCXMC를 이용하여 모드 별로 거리 및 필터 두께에 따라 관전압, 관전류를 설정하고 시뮬레이션하여 유효 선량을 측정하였다(Fig.
- 실험조건으로 10 kVp rule을 적용하기 위해 관전압 70 kVp, 80 kVp, 90 kVp, 100 kVp에 mAs를 50%씩 감소시키려 하였으나, 메뉴얼 모드에서 관전류를 400 mA로 고정하고, 10 kVp씩 증가 시 mAs가 50%씩 감소가 되지 않는 부분에 대해서는 근사값으로 설정하였다(Table 2).
- 에너지 스팩트럼을 측정하기 위하여 SRS-78 프로그램을이용하였으며, 타겟물질은 텅스텐으로 설정하였고, 에너지스팩트럼 시뮬레이션에 사용된 관전압은 DR 시스템에서 복부 검사 시 자주 사용하는 70 kVp, 80 kVp, 90 kVp, 100 kVp로 각각 설정하였으며, 구리필터의 두께는 필터 비적용, 0.1 ㎜, 0.2 ㎜, 0.3 ㎜로 설정하여 에너지 스펙트럼을 시뮬레이션 하였다(Fig. 2).
- 이용하였다. 영상평가는 NIH(National Institutes of Health)에서 제공하는 Image J(ver. 1.42q) 디지털 영상분석프로그램을 이용하였다.
- SID는 110 cm, 200 cm로구분하였으며, AEC 모드에서 관전압 70 kVp에서 10 kVp 씩 증가시켜 100 kVp까지 5회 조사 후 평균 mAs 변화량을 측정하였다. 유효선량을 측정하기 위해 몬테카를로 프로그램인 PCXMC를 이용하여 모드 별로 거리 및 필터 두께에 따라 관전압, 관전류를 설정하고 시뮬레이션하여 유효 선량을 측정하였다(Fig. 3).
대상 데이터
- 사용하였으며, ICRP Pub. 23에 따라 제작된 솔리드 아크릴 팬텀(SP33, IBA, Germany)을 DR 시스템의 AEC 모드와 메뉴얼 모드의 선량과 영상 평가에 이용하였다 (Table 1), (Fig. 1).
이론/모형
- X선의 에너지 스펙트럼을 모사하기 위하여 의학물리 및 공학연구소(The Institute of Physics and Engineering in Medicine)에서 제공하는 에너지 스펙트럼 프로그램인 SRS-78 을 이용하였으며, X선 검사 시 환자가 받는 인체 내 장기별 선량을 이론적으로 계산하기 위하여 몬테카를로 프로그램인 PCXMC(PC-based Monte Carlo program)를 이용하였다. 영상평가는 NIH(National Institutes of Health)에서 제공하는 Image J(ver.
성능/효과
- AEC 모드에서 구리필터의 적용에 따른 PSNR의 변화를 확인한 결과, SID 110 cm에서 PSNR의 변화는 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가하여 획득한 영상과 비교할 경우에 관전압 70 kVp에서 29.64 dB, 28.96 dB, 28.98 dB로 나타났으며, 관전압 80 kVp에서는 29.49 dB, 28.86 dB, 25.94 dB로 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 29.
- AEC 모드에서 구리필터의 적용에 따른 유효선량을 확인한 결과, SID 110 cm에서 유효선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가할 경우에 유효선량의 변화는 18%, 9%, 5%로 각각 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서는 14%, 11%, 6%로 감소하였다. 관 전압 90 kVp에서는 11%, 6%, 7% 감소하였으며, 100 kVp 에서 7%, 7%, 8%가 감소하였다.
- 유용성을 확인하였다. DR 시스템에서 구리필터의 적용은 10 kVp rule 적용 시 각 모드 모두 mAs를 줄일 수 있어 DR 시스템을 이용한 방사선 검사에서 유효 선량을 줄일 수 있었다. 그러나 DR 영상의 품질은 각 모드별로 구리필터의 적용 시 영상의 품질이 낮아짐을 확인하였으나, 선행연구의 결과와 유사하게 구리필터 두께의 증가에는 품질의 차이는 나타나지 않았다.
- SID 110 cm에서 mAs의 변화를 확인한 결과, 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가할 경우에 mAs가 25%, 30%, 31%로 증가하였으며, 관전압 80 kVp에서는 mAs가 25%, 20%, 21%로 각각 증가하였다. 관 전압 90 kVp에서는 18%, 18%, 23% 증가하였으며, 100 kVp 에서는 17%, 16%, 14%가 증가하였다.
- SID 200 cm에서 mAs의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가 시 mAs가 34%, 33%, 28% 증가하였으며, 80 kVp에서 29%, 25%, 22% 증가하였다. 관전압 90 kVp에서는 mAs가 21%, 22%, 18% 증가하였으며, 100 kVp에서 17%, 21%, 18% 증가하였다(Table 3).
- 76 dB로 나타났다. SID 200 cm에서 관 전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가하여 획득한 영상과 비교할 경우에 PSNR의 변화는 26.24 dB, 26.66 dB, 26.11 dB로 나타났으며, 관전압 80 kVp에서 25.51 dB, 26.03 dB, 26.34 dB로 각각 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 25.
- 91 dB로 나타났다. SID 200 cm에서 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm 까지 증가하여 획득한 영상과 비교할 경우에 PSNR의 변화는 24.34 dB, 22.76 dB, 22.37 dB로 나타났으며, 관전압 80 kVp에서 25.20 dB, 24.77 dB, 23.84 dB로 각각 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 25.
- 관전압 90 kVp에서는 28%, 23%, 20% 감소하였으며, 100 kVp에서 20%, 25%, 11%가 감소하였다. SID 200 cm에서 유효 선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가 시에 유효선량은 각각 33%, 33%, 25% 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서 33%, 20%, 25% 감소하였다. 관전압 90 kVp에서는 23%, 30%, 14% 감소하였으며, 100 kVp에서 18%, 22%, 14% 감소하였다(Fig.
- 관 전압 90 kVp에서는 11%, 6%, 7% 감소하였으며, 100 kVp 에서 7%, 7%, 8%가 감소하였다. SID 200 cm에서 유효선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가 시에 유효선량은 각각 11%, 6%, 7% 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서 0.1mm에서 13%, 0.3mm에서 8% 감소하였지만 0.2mm에서는 감소하지 않았다. 관 전압 90 kVp에서는 8%, 8%, 9% 감소하였으며, 100 kVp에서 0.
- 3 mm까지 증가할 경우에 유효선량의 변화는 18%, 9%, 5%로 각각 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서는 14%, 11%, 6%로 감소하였다. 관 전압 90 kVp에서는 11%, 6%, 7% 감소하였으며, 100 kVp 에서 7%, 7%, 8%가 감소하였다. SID 200 cm에서 유효선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.
- 3 mm까지 증가 시에 유효선량은 각각 33%, 33%, 25% 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서 33%, 20%, 25% 감소하였다. 관전압 90 kVp에서는 23%, 30%, 14% 감소하였으며, 100 kVp에서 18%, 22%, 14% 감소하였다(Fig. 7).
- 34 dB로 각각 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 25.91 dB, 26.26 dB, 26.21 dB로 나타났으며, 100 kVp에서 26.71 dB, 26.16 dB, 26.92 dB로 나타났다(Table 4).
- 84 dB로 각각 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 25.93 dB, 25.54 dB, 25.09 dB 로 나타났으며, 100 kVp에서 26.79 dB, 26.58 dB, 26.20 dB로 나타났다(Table 5).
- 3 mm까지 증가할 경우에 유효선량의 변화는 36%, 28%, 23%로 각각 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서는 32%, 27%, 18%로 감소하였다. 관전압 90 kVp에서는 28%, 23%, 20% 감소하였으며, 100 kVp에서 20%, 25%, 11%가 감소하였다. SID 200 cm에서 유효 선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.
- 63 dB로 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 29.14 dB, 28.69 dB, 28.04 dB로 나타났으며, 100 kVp에서 28.64 dB, 28.33 dB, 27.91 dB로 나타났다. SID 200 cm에서 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.
- 94 dB로 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 29.22 dB, 29.31 dB, 29.35 dB로 나타났으며, 100 kVp에서 29.11 dB, 29.12 dB, 28.76 dB로 나타났다. SID 200 cm에서 관 전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.
- 3 mm까지 증가 시 mAs가 34%, 33%, 28% 증가하였으며, 80 kVp에서 29%, 25%, 22% 증가하였다. 관전압 90 kVp에서는 mAs가 21%, 22%, 18% 증가하였으며, 100 kVp에서 17%, 21%, 18% 증가하였다(Table 3).
- 관전압과 구리필터의 두께 변화에 따른 DR 시스템의 에너지 스펙트럼을 관측한 결과, 에너지 변화는 관전압 70 kVp에서 필터 비적용인 경우 X선 에너지는 40.5 keV이었으며, 구리필터의 두께가 0.1 mm인 경우 44.5 keV, 0.2 mm인 경우 47.0 keV, 0.3 mm인 경우 48.8 keV로 나타났으며, 구리필터의 두께가 0.1 mm씩 증가할 때마다 평균 3.60 keV 증가하였다. 관전압 80 kVp에서는 비적용 필터인 경우 X선 에너지는 44.
- 3%씩 감소하였다. 구리필터 적용 시 0.1 mm씩 증가할 때마다 SID 110 cm에서 평균 12.3%, 8.2%, 6.3%씩 감소하였으며, SID 200 cm에서 평균 10.3%, 3.6%, 10.9%씩 감소하였다. 매뉴얼 모드에서는 10 kVp rule 적용에 따른 SID 110 cm에서 평균 15.
- 3%씩 감소하였다. 구리필터 적용 시 0.1 mm씩 증가할 때마다 SID 110 cm에서 평균 28.8%, 25.6%, 18.1%씩 감소하였으며, SID 180cm에서 평균 27.0%, 26.4%, 19.6%씩 감소하였다. 이는 mAs가유효선량에 영향을 미치기 때문에 AEC 모드와 매뉴얼 모드를 비교할 경우 관전압의 변화에 따라 구리필터를 적용할 경우 유사하게 감소하는 경향을 보였다.
- 구리필터 적용 시 평균 에너지는 증가하였으며, 관전압이 10 kVp씩 증가할 경우에 평균에너지의 증가율도 증가하였다. 구리필터를 사용하여 AEC 모드에서 10 kVp rule을 적용함 따라 mAs는 평균 51.
- 구리필터를 사용하여 AEC 모드에서 10 kVp rule을 적용함 따라 mAs는 평균 51.9%, 43.6%, 39.2%씩 감소하였다. 이는 구리필터 사용 시 관전압이 10 kVp씩 증가할 때마다 평균에너지의 증가율이 증가하기 때문에 mAs의 감소율이 줄어드는 것으로 사료된다.
- 매뉴얼 모드에서 구리필터의 적용에 따른 유효선량을 확인한 결과, SID 110 cm에서 유효선량의 변화는 관전압 70 kVp에서 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가할 경우에 유효선량의 변화는 36%, 28%, 23%로 각각 감소하였으며, 관전압 80 kVp에서는 32%, 27%, 18%로 감소하였다. 관전압 90 kVp에서는 28%, 23%, 20% 감소하였으며, 100 kVp에서 20%, 25%, 11%가 감소하였다.
- 39 dB의 편차로 30 dB 이하로 나타났다. 매뉴얼 모드에서는 10 kVp rule 적용에 따라 SID 110 cm에서 0.77 dB, 0.61 dB, 0.55 dB, 0.37 dB의 편차로 30 dB 이하로 나타났으며, SID 200 cm에서 1.05 dB, 0.70 dB, 0.42 dB, 0.30 dB의 편차로 30 dB 이하로 나타났다. 선행연구에 따르면 PSNR이 30 dB 이상일 경우 사람의 눈으로는 영상의 품질 차이는 구분하기 어렵다고 하였다[14].
- 9%씩 감소하였다. 매뉴얼 모드에서는 10 kVp rule 적용에 따른 SID 110 cm에서 평균 15.9%, 12.9%, 8.6%씩 감소하였으며, SID 200 cm에서 평균 8.3%, 6.5%, 6.3%씩 감소하였다. 구리필터 적용 시 0.
- 메뉴얼 모드에서 구리필터의 적용에 따른 PSNR의 변화를 확인한 결과, SID 110 cm에서 PSNR의 변화는 구리필터 적용을 0.1 mm씩 0.3 mm까지 증가하여 획득한 영상과 비교할 경우에 관전압 70 kVp에서 27.14 dB, 26.67 dB, 25.64 dB로 나타났으며, 관전압 80 kVp에서는 27.76 dB, 27.76 dB, 26.63 dB로 나타났다. 관전압 90 kVp에서는 29.
- 영상분석은 DR 시스템에서 아크릴 팬텀을 이용하여 각 모드별 조건으로 얻은 디지털 영상을 Image J로 분석한 결과, PSNRe AEC 모드에서 10 kVp rule 적용에 따라 SID 110 cm에서 0.38 dB, 0.38 dB, 0.07 dB, 0.21 dB의 편차로 30 dB 이하로 나타났으며, SID 200 cm에서 0.29 dB, 0.42 dB, 0.19 dB, 0.39 dB의 편차로 30 dB 이하로 나타났다. 매뉴얼 모드에서는 10 kVp rule 적용에 따라 SID 110 cm에서 0.
- 유효선량은 10 kVp rule 적용에 따라 AEC 모드 조건으로 PCXMC 프로그램을 이용하여 시뮬레이션한 결과, 10 kVp rule 적용에 따라 SID 110 cm에서 평균 19.5%, 14.6%, 14.2%씩 감소하였고, SID 200 cm에서 평균 15.8%, 13.3%, 15.3%씩 감소하였다. 구리필터 적용 시 0.
후속연구
- DR 시스템에서 환자 피폭을 감소하기 위하여 피폭선량에 영향이 되는 부가 인자의 설정을 활용하는 검사자의 노력이 필요하며, 환자의 피폭선량을 줄이고 양질의 영상을 얻기 위하여 적절한 구리필터 적용이 필요할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.