[논문]AAPM CT 성능 팬텀의 CT영상에서 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정

김종언; 이상훈

doi:10.7742/jksr.2022.16.6.771

AAPM CT 성능 팬텀의 CT영상에서 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정
Noise Measurement by Percentage of Effective Linear Attenuation Coefficient of Water in CT Image of AAPM CT Performance Phantom 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.16 no.6, 2022년, pp.771 - 778

초록
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이 연구의 목적은 임상에서 AAPM CT 성능 팬텀을 이용한 CT영상 노이즈 정도관리에 사용할 수 있는 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정의 방법을 제시하는 데 있다. 120 kVp CT X-선 빔으로 AAPM CT 성능 팬텀을 스캔하여 얻어진 CT영상에서, CT수 직선성 삽입부분의 각 핀과 물에 대하여 평균 CT수를 측정하였다. 유효에너지는 각 핀과 물에 대하여 측정된 평균 CT수와 광자에너지별 선감쇠계수의 선형회귀분석의 상관계수들로부터 가장 큰 상관계수를 갖는 광자에너지로 결정하였다. 그리고 물과 아크릴에 대하여 측정된 평균 CT수와 유효선감쇠계수로부터 대조도 척도는 0.000188 cm^-1 · HU^-1으로 산출되었다. 산출된 대조도 척도, 물 유효선감쇠계수, 그리고 AAPM CT 성능 팬텀에서 고정핀 부분의 물에서 측정된 표준편차를 사용하여, 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정값은 100 ~ 300 mAs의 범위에서 0.31 ~ 0.52%를 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to present a method of measuring noise by the percentage of effective line attenuation coefficient of water that can be used for quality control of CT image noise using AAPM CT performance phantom in clinical practice. In the CT images obtained by scanning the AAPM CT performance phantom with a 120 kVp CT X-ray beam, the mean CT number was measured for each pin and water in the CT number linearity insert part. The effective energy was determined as the photon energy with the largest correlation coefficient from the correlation coefficients of the linear regression analysis of the measured mean CT number for each pin and water and the linear attenuation coefficient for each photon energy. And for water and acrylic, the contrast scale was calculated as 0.000188 cm-1 · HU-1 from the measured mean CT number and effective line attenuation coefficient. Using the calculated contrast scale, the effective line attenuation coefficient of water, and the standard deviation measured in the water of the alignment pin part of the AAPM CT performance phantom, The noise measurement value by the percentage of effective line attenuation coefficient of water obtained 0.31 ~ 0.52% in the range of 100 ~ 300 mAs.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Measurement of mean CT number for each peg and water.
그림 Fig. 2. Measurement of standard deviation at water.
표 Table 1. Chemical formula and density of each peg and water
표 Table 2. CT numbers measured for each peg and water in the CT number linearity insert part
표 Table 3. Standard deviation measured in water at the alignment pin part
표 Table 6. Determination of effective energy from the largest correlation coefficient
표 Table 7. Effective linear attenuation coefficients(cm^-1) at effective energy
표 Table 4. Mass attenuation coefficients(g/cm²)
그림 Table 5. Linear attenuation coefficients(cm^-1)
표 Table 8. Percentage of the effective linear attenuation coefficient of water(%σμ_w).

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구의 목적은 임상에서 AAPM CT 성능 팬텀을 이용한 CT영상 노이즈 정도관리에 사용할 수 있는 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정의 방법을 제시하는데 있다.

제안 방법

본 연구는 120 kVp CT X-선 빔으로 AAPM CT 성능 팬텀을 스캔하여 얻어진 CT영상에서, CT수직선성 삽입부분의 각 핀과 물에 대하여 평균 CT수를 측정하였다. 유효에너지(유효광자에너지)는 각 핀과 물에 대하여 측정된 평균 CT수와 광자에 너지별 선감쇠계수의 선형회귀분석의 상관계수로 부터 결정하였다.
AAPM CT 성능 팬텀(AAPM CT Performance Phantom)에서 CT수 직선성 삽입부분(CT number linearity insert Part)과 고정핀 부분(Alignment pin Part)을 스캔하기 위하여, 공통 스캔 조건으로 관전압은 120 kVp, scan FOV는 25 cm, display FOV는 25 cm, 그리고 빔 콜리메이션은 10 mm로 설정하였다.
CT스캐너에서 120 kVp CT X-선 빔의 유효에너지는 AAPM CT 성능 팬텀의 CT수 직선성 삽입부분에서 측정된 각 핀과 물의 평균 CT수와 광자에너지별 각 핀과 물의 선감쇠계수를 선형정합하여 얻은 상관계수들 중 가장 큰 상관계수를 갖는 광자에너지를 유효에너지로 결정하였다. 이 결정된 유효에너지는 Table 6에서 광자에너지 68 keV이다.
공통 스캔 조건에 관전류량 100, 150, 200, 250, 300 mAs를 추가로 설정하여, 각각 5번 single slice conventional scan을 시행하였다.
그리고 물과 아크릴에 대하여 측정된 평균 CT수와 유효선감쇠계수로부터 대조도 척도를 구하였다. 구하여진 대조도 척도, 물 유효선감쇠계수, 그리고 AAPM CT 성능 팬텀에서 고정핀 부분의 물에서 측정된 표준편차를 사용하여 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈를 측정하는 방법을 제시하였다.
또한 물 유효선감쇠계수는 결정된 유효에너지에 대응하는 물 선감쇠계수로 결정하였다. 그리고 물과 아크릴에 대하여 측정된 평균 CT수와 유효선감쇠계수로부터 대조도 척도를 구하였다. 구하여진 대조도 척도, 물 유효선감쇠계수, 그리고 AAPM CT 성능 팬텀에서 고정핀 부분의 물에서 측정된 표준편차를 사용하여 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈를 측정하는 방법을 제시하였다.
본 연구는 120 kVp CT X-선 빔으로 AAPM CT 성능 팬텀을 스캔하여 얻어진 CT영상에서, CT수직선성 삽입부분의 각 핀과 물에 대하여 평균 CT수를 측정하였다. 유효에너지(유효광자에너지)는 각 핀과 물에 대하여 측정된 평균 CT수와 광자에 너지별 선감쇠계수의 선형회귀분석의 상관계수로 부터 결정하였다.
그리고 물과 아크릴에 대하여 측정된 평균 CT수와 유효선감쇠계수로부터 대조도척도는 산출되었다. 산출된 대조도 척도, 물의 유효선감쇠계수, 그리고 AAPM CT 성능 팬텀에서 고정핀 부분의 물에서 측정된 표준편차를 사용하여, 물유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈를 측정하였다. 결론적으로 이 연구는 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈를 측정한 절차와 방법을 제시한다.
본 연구는 120 kVp CT X-선 빔으로 AAPM CT 성능 팬텀을 스캔하여 얻어진 CT영상에서, CT수직선성 삽입부분의 각 핀과 물에 대하여 평균 CT수를 측정하였다. 유효에너지(유효광자에너지)는 각 핀과 물에 대하여 측정된 평균 CT수와 광자에 너지별 선감쇠계수의 선형회귀분석의 상관계수로 부터 결정하였다. 또한 물 유효선감쇠계수는 결정된 유효에너지에 대응하는 물 선감쇠계수로 결정하였다.
120 kVp CT X-선 빔으로 AAPM CT 성능 팬텀을 스캔하여 얻어진 CT영상에서, CT수 직선성 삽입부분의 각 핀과 물에 대하여 평균 CT수를 측정하였다. 유효에너지는 각 핀과 물에 대하여 측정된 평균 CT 수와 광자에너지별 선감쇠계수의 선형회귀분석의 상관계수들로부터 가장 큰 상관계수를 갖는 광자에너지로 결정하였다. 그리고 물과 아크릴에 대하여 측정된 평균 CT수와 유효선감쇠계수로부터 대조도척도는 산출되었다.

데이터처리

임상에서 특수의료장비의 설치 및 운영에 관한 규칙에 근거하여, 노이즈 정도관리검사는 6개월에 한 번 한국의료영상품질관리원에 신청하여 검사를 받고 있다. 이때 노이즈 측정은 표준편차로 한다. 허용오차는 5 HU 이내이다.

이론/모형

스캔 시행 후 영상의 재구성은 standard reconstruction algorithm을 사용하여 CT 슬라이스 영상으로 구성하였다.

성능/효과

관전압은 120 kVp로 고정하고, 관전류량은 100, 150, 200, 250, 300 mAs로 다르게 설정하여 얻어진 AAPM CT 성능 팬텀의 고정핀 부분의 CT영상에서, 물 유효선감쇠계수의 백분율에 의한 노이즈 측정값은 0.31 ~ 0.52%로 얻었다. 이 측정된 노이즈값들은 관전류량이 증가할수록 감소하는 양상을 나타내었다.
52%로 얻었다. 이 측정된 노이즈값들은 관전류량이 증가할수록 감소하는 양상을 나타내었다. 또한 표준편차로 측정한 노이즈 측정값들과 같은 양상을 나타내었다.

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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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