[논문]두부 CT 검사 시 검사 모드에 따른 화질 및 선량평가

강헌효; 최우전; 김동현

doi:10.7742/jksr.2021.15.4.437

초록
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두경부 CT 검사시 팬텀을 이용하여 Helical mode, High Pitch Mode, Volume Axial Mode 사용하여 획득한 CT 영상으로부터 환자의 피폭선량과 각 영상의 화질을 비교 및 분석하여 Volume Axial Mode의 유용성을 평가해보고자 한다. 두경부 CT 검사 시 각 mode에 따른 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp 관전압에 따라 검사를 시행하였다. 사용 장비로는 GE사의 Revolution(GE Healthcare, Wisconsin USA) 모델과 iMED X-ray Phantom을 이용하였다. 검사 Mode에따른 kVp별로 얻어진 영상을 이용하여 팬텀의 피폭선량을 비교하였으며, 각 영상에 ROI를 설정해 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비를 산출하여 영상의 화질을 비교하였다. Volume Axial Mode를 사용하여 검사하였을 때 팬텀의 피폭선량이 Helical에 비해 17.12% 낮게, High Pitch에 비해 5.35% 낮게 측정되었고, 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비가 향상되었다. Volume Axial Mode는 고속 회전 스캐너를 이용하여 테이블의 이동이 없이 조사시간을 줄이고, High Pitch Mode와 Helical Mode를 사용했을 때 보다 팬텀의 0.28초의 단시간에 영상을 획득하여 피폭선량이 감소하고 영상의 화질 또한 향상되는 유용한 검사라 할 수 있다. 또, 몸이 불편한 환자의 촬영이나 긴급환자의 CT 촬영에 있어서 Volume Axial Mode의 빠른 검사시간은 최대의 장점이라고 볼 수 있다.

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To evaluate the usefulness of Volume Axial Mode by comparing analyzing the exposure dose of the patients and the quality of each images from CT images obtained from high pitch mode using the local phantom or volume axial mode to determine the usefulness of he volume axial mode in diagnosing the head...

To evaluate the usefulness of Volume Axial Mode by comparing analyzing the exposure dose of the patients and the quality of each images from CT images obtained from high pitch mode using the local phantom or volume axial mode to determine the usefulness of he volume axial mode in diagnosing the head and cervical disease in adults. High Pitch Mode, Helical Mode, and Volume axial Mode as adult phantom were tested according to 70 kVp, 80 kVp, and 100 kVp tube voltages during an adult frontal CT scans. The equipment used was GE's Revolution (GE Healthcare, Wisconsin USA) model and iMED X-ray Phantom. The exposure dose of phantom was compared using the images obtained from each protocol, and the image quality was compared by calculating SNR and CNR by setting ROI on each image. When examined using Volume Axial Mode, the exposure dose of phantom was measured 17.12% lower than Helical Mode, 5.35% lower than High Pitch Mode, and both SNR and CNR were improved. Volume Axial Mode is a useful test that reduces investigation time without table movement using high speed rotary scanner, and in which exposure dose is reduced and image quality is improved by acquiring images in a short time of 0.28 seconds of phantom than using High Pitch Mode and Helical Mode. In addition, the fast testing time of Volume Axial Mode can be seen as the biggest advantage CT scans of emergency patients or patients with physical discomfort.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. iMED X-ray Phantom.
그림 Fig. 2. GE’s Revolution. (GE Healthcare, Wisconsin USA)
그림 Fig. 3. ROI of Each Mode.
표 Table 1. Scan Parameter
그림 Fig. 4. DLP Comparison Values for Each Mode.
표 Table 2. The Results of 70 kVp Signal Analysis
표 Table 3. The Results of 80 kVp Signal Analysis
표 Table 4. The Results of 100 kVp HU Analysis
표 Table 5. The Results of 70 kVp SNR and CNR
표 Table 6. 80 kVp SNR and CNR Analysis
표 Table 7. 100 kVp SNR and CNR Analysis

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 두경부 CT 검사 시 High Pitch Mode, Helical Mode, Volume Axial Mode를 적용하여 스캔한 영상의 DLP값과 화질을 비교하여 Volume Axial Mode의 유용성을 알아보고자 한다.
본 연구는 두부 검사 시 각 모드에 따른 화질 및 선량을 평가하였다. 각 모드 평가 시 Volume Axial Mode 검사가 다른 검사모드에 비해 0.
본 연구에서는 성인 두경부 CT 검사 시 적은 피폭선량으로 빠르고 좋은 영상을 획득하기 위해서 각각의 Scan Mode 별로 유용성을 평가하고자 하였다. H와 Volume Axial Mode 그리고 High Pitch Mode를 이용해 각 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp의 조건으로 연구를 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 성인 두경부 CT 검사 시 적은 피폭선량으로 빠르고 좋은 영상을 획득하기 위해서 각각의 Scan Mode 별로 유용성을 평가하고자 하였다. H와 Volume Axial Mode 그리고 High Pitch Mode를 이용해 각 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp의 조건으로 연구를 하였다. 첫 번째 Image Quality 평가의 결과로 각 영상의 Noise는 전반적으로 비슷했지만, 일부 영상에서는 약간 높은 Noise 값이 나타났으며, SNR과 CNR도 전반적으로 비슷한 값이 나타났다.
검사 방법은 성인 Protocol을 이용하여 Helical M ode(이하 H-mode), High Pitch Mode(이하 HP-mode), Volume Axial Mode(이하 VA-mode)로 각각 검사하여 비교하였으며 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp와 mAs 는 smart mA-ODM(Organ Dose Modulation) 기술로 방사선 노출에 취약한 유방, 눈과 같은 부위의 선량 노출을 줄인 조건으로 설정했다. Scan Parameter 는 Table 1과 같다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 Phantom은 Fig. 1과 같이 iMED X-ray Phantom을 사용하였고, CT 장비는 Fig. 2와 같이 GE사의 Revolution (GE Healthcare, Wisconsin USA) 모델을 이용하였다.
본 연구에 사용한 Phantom은 Fig. 1과 같이 iMED X-ray Phantom을 사용하였고, CT 장비는 Fig.

데이터처리

병변이 잘 발생하는 부위에 대하여 Fig. 3과 같이 ROI를 임의로 설정하여 SNR(Si gnal to Noise Ratio), CNR(Contrast to Noise Ratio) 계산한 후 장비에서 직접 제공하는 Dose Report에 표시되는 DLP(dose-length-product) 값을 이용하여 비교 분석하였다.
(2)에 대입하여 CNR을 계산하였다. 이후 각 프로토콜별로 구해진 CNR 값의 평균을 산출하여 비교하였다.
(1)에 대입하여 SNR을 계산하였다. 이후 각 프로토콜별로 구해진 SNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.

이론/모형

1과 같이 iMED X-ray Phantom을 사용하였고, CT 장비는 Fig. 2와 같이 GE사의 Revolution (GE Healthcare, Wisconsin USA) 모델을 이용하였다.

성능/효과

본 연구는 두부 검사 시 각 모드에 따른 화질 및 선량을 평가하였다. 각 모드 평가 시 Volume Axial Mode 검사가 다른 검사모드에 비해 0.28초의 단시간에 영상을 획득하여 피폭선량이 감소하고 영상의 화질 또한 향상되는 유용한 검사라 할 수 있다.
62 mGy × cm으로 측정되었다. 각각의 D LP 평균값을 비교해보았을 때, VA를 사용했을 때 Helical modee에 비해서는 17, 12%의 선량감소를 보였고, High Pitch Mode에 비해 5.35%의 선량 감소를 보였다. 본 실험에서 각각의 검사 Mode에서 70 kVp 를 사용하였을 때 가장 낮은 DLP값을 얻을 수 있었다.
이는 선량은 관전압에 비례하고 관전류의 제곱에 따라 변화하기 때문에 관 전압을 줄일 때 선량 감소에 큰 효과가 있다. 본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 Volume Axial Mode가 다른 Scan Mode와 비교했을 때 영상의 질을 유지하면서도 방사선량을 줄여서 성인의 두경부 CT 검사를 할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Volume Axial Mode검사 시 0.
각 Mode 별로 비슷한 수치가 나왔고 큰 차이가 없는 것으로 보아 영상의 질적으로는 차이가 없는 것으로 사료된다. 연구결과 선량은 전체적으로 비슷한 감소율이 나타났으며 70 kVp에서 가장 낮은 DLP 값이 측정되었음을 확인하였다. 이는 선량은 관전압에 비례하고 관전류의 제곱에 따라 변화하기 때문에 관 전압을 줄일 때 선량 감소에 큰 효과가 있다.
H와 Volume Axial Mode 그리고 High Pitch Mode를 이용해 각 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp의 조건으로 연구를 하였다. 첫 번째 Image Quality 평가의 결과로 각 영상의 Noise는 전반적으로 비슷했지만, 일부 영상에서는 약간 높은 Noise 값이 나타났으며, SNR과 CNR도 전반적으로 비슷한 값이 나타났다. 임상적으로 정확한 진단을 내리기 위해서는 보다 나은 화질의 영상 즉, 질 좋은 영상을 획득해야 하는데 진단적 가치가 높고 질 좋은 영상은 Noise가 낮고 SNR 값이 높아야한다.
총 DLP의 평균값을 구한 결과, Helical mode 영상의 DLP 평균값은 59.75 mGy × cm이고 High Pitch Mode 영상은 47.97 mGy × cm, Volume Axial Mode 영상은 42.62 mGy × cm으로 측정되었다

후속연구

두 번째로 팬텀자체가 x-ray 팬텀이 아니며 뇌실질의 성분자체가 공기로 이루어져 상대비교를 위해서 절대값으로 표기 못한 한계점이 있다. 다른 부위의 검사에 VA가 유용하게 사용하기 위해서 추가적으로 다른 연구도 더 필요할 것으로 사료된다.
일반적으로 CT 검사는 환자의 크기(체형)에 따라 CNR, Noise가 달라지고, 관전압 또한 환자의 체형에 강하게 의존하기 때문이다. 두 번째로 팬텀자체가 x-ray 팬텀이 아니며 뇌실질의 성분자체가 공기로 이루어져 상대비교를 위해서 절대값으로 표기 못한 한계점이 있다. 다른 부위의 검사에 VA가 유용하게 사용하기 위해서 추가적으로 다른 연구도 더 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 Volume Axial Mode가 다른 Scan Mode와 비교했을 때 영상의 질을 유지하면서도 방사선량을 줄여서 성인의 두경부 CT 검사를 할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Volume Axial Mode검사 시 0.3초의 짧은 Scan Time으로 검사 할 수 있어서 움직임이 많거나 진정이 필요한 성인 환자에게 유용할 것으로 사료된다. 이 연구의 제한점은 첫 번째 팬텀을 이용해서 실험을 해서 실제 성인의 체적을 고려하지 못했다는 것이다.
3초의 짧은 Scan Time으로 검사 할 수 있어서 움직임이 많거나 진정이 필요한 성인 환자에게 유용할 것으로 사료된다. 이 연구의 제한점은 첫 번째 팬텀을 이용해서 실험을 해서 실제 성인의 체적을 고려하지 못했다는 것이다. 일반적으로 CT 검사는 환자의 크기(체형)에 따라 CNR, Noise가 달라지고, 관전압 또한 환자의 체형에 강하게 의존하기 때문이다.

참고문헌 (9)

S. J. Kim, The effect of aerobic and anaerobic exercise on cardiovascular disease risk factors in obese and obesity-hypertensive patients, Jeonju National University Graduate School, pp. 12, 2008.
Y. H. Seoung "Analysis on Ischemic Cerebrovascular of Middle Age and Oldest-Old Age by Using Magnetic Resonance Imaging." Journal of Digital Convergence 10.9 pp. 391-396.. 2012.

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K. S. Park, D. H. Kim, "Evaluation of the Availablity of the Wide Coverage Volume Axial Mode in Pediatric Cardiac CT" Journal of the Korean Society of Radiology, Vol. 13, No. 5, pp. 683-689, 2019. http://dx.doi.org/10.7742/jksr.2019.13.5.683

원문보기 상세보기
M. C. Kim, J. S. Lim, H. R. Park et al., "A study on exposure dose for computed tomography", Journal of radiological science and technology, Vol. 27, No. 2, pp. 21-27, 2004.
B. A. Alhanti, H. H. Chang, A. Winquist, J. A Mulholland, L. A. Darrow, S. E. Sarnat, "Ambient air pollution and emergency department visits for asthma: a multi-city assessment of effect modification by age", Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, Vol. 26, No. 2, pp. 180-188, 2016. http://dx.doi.org/10.1038/jes.2015.57

상세보기
Health Insurance Review and Assessment Service , Health Insurance Statistical Yearbook 2018, pp. 71, 2019.
Health and Medical Big Data Open System Medical Statistical Information-Statistics of medical treatment activities of public interest (examination/surgery, etc.)
International Committee on Radiation Protection Supplementary Guidelines 2. September, pp. 18, 2001.
M. C. Kim, Recommended patient dose for major domestic CT scans, Eulji University Graduate School, pp. 54-60, 2013.

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