[논문]CT 조영제 농도에 따른 영상 대조도 차 보상을 위한 DECT 적용의 유용성

김현주

doi:10.7742/jksr.2023.17.3.417

초록
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본 연구는 CT 검사 시 조영제로 기인한 화질 저하와 부작용을 감소시키기 위한 목적으로 식염수를 조영제에 일정 비율로 희석하였다. 이때 희석 정도에 따른 영상의 대조도 감소를 보상할 수 있는 DECT의 에너지 준위를 찾아 SNR, CNR, SSIM을 적용하여 비교 분석을 통해 영상 대조도 차 보상을 위한 DECT 적용의 유용성을 알아보았다. 그 결과 희석률 4(조영제) : 6(생리식염수), DECT의 에너지 준위 65 keV적용 시 조영제 원액을 사용했을 때와 가장 유사한 대조도 차가 형성되었고, 이때 SNR은 813.71±37.6, CNR은 921.87±17.1로 가장 높았으며, SSIM index가 1에 가장 유사한 0.851로 측정되었다. 본 연구결과는 향후 임상연구를 통해 검사부위별 적정 희석률과 에너지 레벨을 찾는 데 있어 기초정보를 제공하는 데 의미가 있으며 추가임상연구 결과를 임상에 적용한다면 조영제로 기인한 화질 저하와 부작용 문제를 줄여줄 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, normal saline was diluted with the contrast medium at a certain ratio for the purpose of reducing the image quality poor and side effects caused by the contrast medium during CT examination. At this time, by finding the energy level of DECT that can compensate for the decrease in cont...

In this study, normal saline was diluted with the contrast medium at a certain ratio for the purpose of reducing the image quality poor and side effects caused by the contrast medium during CT examination. At this time, by finding the energy level of DECT that can compensate for the decrease in contrast of the image according to the degree of dilution, the usefulness of applying DECT for compensating the difference in image contrast was investigated through comparative analysis by applying SNR, CNR, and SSIM. As a result, when a dilution ratio of 4 (contrast medium): 6 (normal saline) and the energy level of DECT of 65 keV were applied, the contrast difference was the most similar to that when using the undiluted contrast medium. At this time, SNR was 813.71 ± 37.6, CNR was the highest at 921.87 ± 17.1, and SSIM index was measured at 0.851, which is the most similar to 1. The results of this study are meaningful in providing basic information for finding the appropriate dilution rate and energy level for each examination site through future clinical studies. It is believed that it can be reduced.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Contrast medium preparation and scanning images for experiments.
그림 Fig. 2. Appropriate energy level analysis curve according to dilution rate.
그림 Fig. 3. SNR and CNR analysis using energy level images acquisition by DECT.
그림 Fig. 4. SSIM analysis using energy level images acquisition by DECT.
표 Table 1. Dilution rate and energy level analysis of similar CT numbers
표 Table 2. SNR and CNR analysis according to energy level and dilution rate
표 Table 3. Energy level according to dilution rate based on CT number

AI 본문요약
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제안 방법

DECT를 이용한 에너지 레벨 분석은 조영제 원액을 스캔한 영상을 기준으로 Fig. 2와 같이 DECT 스캔으로 획득한 희석률과 에너지 레벨에 따라 획득한 영상을 이용하여 GSI 기능을 적용 조영제 원액 영상과 CT Number가 가장 유사한 에너지 레벨을 희석률에 따라 분석해 보았다.
그 후 동을 위치에 ROI (Region of interest)를 30회 그려 평균 CT Number와 표준편차(Standard deviation, SD)를 측정하였다. 그리고 DECT 에너지 레벨 분석 방법을 통해 찾은 희석률에 따른 적정에너지 레벨 영상을 이용하여 조영제 원액으로 스캔한 영상 기준으로 동일 위치와 크기의 ROI를 그려 SNR (Signal to noise)과 CNR (Contrast to noise)분석을 하였고, 동일 데이터를 이용하여 ICY (icy-version 1.6.1.1)를 이용한 화질 분석 방법인 SSIM (Structural Similarity Index map) 분석을 하였다.
1과 같이 스캔하였다. 스캔 후 획득한 Raw data를 이용하여 에너지 준위별 영상 데이터를 획득하고 AW 4.6 Volume Share 4 (GE HEALTHCARE, Milwaukee, USA)의 GSI (Gemstone Spectral Imaging) 기능을 이용하여 에너지 준위별 영상을 구현하였다.

대상 데이터

984 : 1 pitch, 3 mm slice thickness를 적용하였다. 실험에 적용한 조영제는 Iomeron 350 Braco (BIPSO GmbH, Germany)를 사용하였고, 희석을 위해 사용한 생리식염수는 이노엔 0.9 % 생리식염수주사액(HK inno. N.
실험은 DECT인 64MDCT (Discovery 750 HD, GE HEALTHCARE, Milwaukee, USA)를 사용하고 복부 CT 스캔 조건인 관전압 120 kVp, smart mA (100 ~ 340), 0.984 : 1 pitch, 3 mm slice thickness를 적용하였다. 실험에 적용한 조영제는 Iomeron 350 Braco (BIPSO GmbH, Germany)를 사용하였고, 희석을 위해 사용한 생리식염수는 이노엔 0.

데이터처리

(3)을 적용하여 Fig. 4와 같이 SSIM 분석을 통해 획득한 영상을 비교하였다.
그 후 동을 위치에 ROI (Region of interest)를 30회 그려 평균 CT Number와 표준편차(Standard deviation, SD)를 측정하였다. 그리고 DECT 에너지 레벨 분석 방법을 통해 찾은 희석률에 따른 적정에너지 레벨 영상을 이용하여 조영제 원액으로 스캔한 영상 기준으로 동일 위치와 크기의 ROI를 그려 SNR (Signal to noise)과 CNR (Contrast to noise)분석을 하였고, 동일 데이터를 이용하여 ICY (icy-version 1.

성능/효과

DECT로 획득한 영상 중 희석률에 따른 적정에너지 레벨 영상을 이용하여 SNR과 CNR을 비교 분석한 Table 2와 같이 조영제와 생리식염수 비율 8 : 2이고 100 keV에서 SNR이 621.57 ± 21.8, CNR이 814.58 ± 30.8로 분석되었고, 희석비율 6 : 이고 80 keV일 때 SNR 621.80±17.5, CNR 801.37±23.7, 희석 비율 5 : 5이고 75 keV일 때 SNR 771.54 ± 31.1, CNR 814.61 ± 17.3, 희석비율 4 : 6이고 65 keV일 때 SNR 813.71 ± 37.6, CNR 921.87 ± 17.1, 희석비율 2 : 8이고 52 keV일 때 SNR 635.28 ± 35.9, CNR 698.14 ± 31.8로 분석되었다.
CT 검사 시 조영제의 희석을 통해 농도를 감소시켜 사용하는 경우 영상의 대조도는 저하된다. 이를 해결하기 위해 DECT를 이용하여 희석률에 따른 적정에너지 레벨을 찾아 적용하는 것은 의미가 있었다. 향후 임상연구를 통해 검사부위별 적정 희석률과 에너지 레벨을 찾아 활용한다면 조영제로 기인한 다양한 문제를 해결할 수 있고 보다 우수한 화질의 영상을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
조영제 원액을 적용하여 스캔 시 평균 CT Number는 약 2753 ± 29.5 HU로 측정되었고, Spectral HU curve에서 조영제 원액 주입 시와 HU가 가장 유사한 2750 HU를 기준으로 에너지 레벨을 희석률에 따라 분석한 결과 Table 1과 같이 8 : 2 비율은 100 keV에서 가장 유사한 CT Number로 측정되었고, 6 : 4 비율은 87 keV, 5 : 5 비율은 75 keV, 4 : 6 비율은 65 keV, 2 : 8 비율은 52 keV에서 가장 유사한 CT Number로 측정되었다.
조영제 원액을 적용하여 스캔 영상을 기준으로 DECT로 획득한 영상 중 희석률에 따른 적정에너지 레벨 영상을 이용 SSIM 분석을 시행한 결과 Table 3과 같이 희석비율 8 : 2이고 100 keV에서 SSIM index가 0.731, 희석비율 6 : 4이고 80 keV에서 0.814, 희석비율 5 : 5이고 75 keV에서 0.762, 희석비율 4 : 6이고 65 keV에서 0.851, 희석비율 2 : 8이고 52 keV에서 0.694로 분석되었다.

후속연구

이를 해결하기 위해 DECT를 이용하여 희석률에 따른 적정에너지 레벨을 찾아 적용하는 것은 의미가 있었다. 향후 임상연구를 통해 검사부위별 적정 희석률과 에너지 레벨을 찾아 활용한다면 조영제로 기인한 다양한 문제를 해결할 수 있고 보다 우수한 화질의 영상을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

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Y. S. Cho, W. K. Jeong, Y. S. Kim, J. N. Heo,？"Radiation Doses of Dual-Energy CT for？Abdominopelvic CT: Comparison with Single-Energy？CT", Journal of the Korean Society of Radiology,？Vol. 65, No. 5, pp. 505-512, 2011.？https://doi.org/10.3348/jksr.2011.65.5.505

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