[논문]구내 촬영용 엑스선 장치의 관전류에 따른 영상 평가

김아연; 조병두; 이승재

doi:10.7742/jksr.2023.17.4.515

구내 촬영용 엑스선 장치의 관전류에 따른 영상 평가
Image Evaluation according to Tube Current of X-ray Device for Intraoral Imaging 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.4, 2023년, pp.515 - 521

김아연 (리치치과의원) , 조병두 (동서대학교 방사선학과) , 이승재 (동서대학교 방사선학과)

초록
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치과 구내 촬영 시 사용하는 관전류 및 시간에 따라 환자가 받는 피폭선량은 달라진다. 영상의 질을 위해서는 많은 양의 관전류가 필요하지만, 환자에게 부여되는 방사선량은 그만큼 높아진다. 이에 본 연구에서는 시뮬레이션을 통한 치과 구내 촬영 시 사용하는 관전류에 따른 영상의 질 평가를 통해 영상의 질을 확보하면서 환자가 받는 피폭선량은 감소시킬 수 있는 최적의 관전류 양을 산출하였다. 치과 구내 촬영의 진단참고수준 가이드라인에 제시된 평균 관전류와 시간 및 관전압을 기본 촬영 조건으로 사용하고, 관전류만 변화시켰을 때 영상을 획득한 후 기본 영상과의 영상의 질 비교·분석을 통해 최적의 관전류 양을 산출하였다. 기본 조건은 63 kV, 6 mA, 0.29 s로 하고 관전류를 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5 mA로 변경시켜 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 ICY 프로그램을 사용하여 6 mA의 조건으로 촬영한 영상과 구조적 유사지수를 평가하였다. 그 결과 0.5 mA의 관전류 조건에서도 6 mA의 영상과 구조적 유사지수가 높은 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 바탕으로 치과 구내 촬영 시 6 mA가 아닌 0.5 mA로 촬영한다면 환자에게 부여되는 피폭선량을 매우 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The radiation dose received by the patient varies according to the tube current and time used during dental intraoral imaging. A large amount of tube current is required for image quality, but the radiation dose to the patient increases accordingly. Therefore, in this study, the optimal amount of tube current that can reduce the radiation dose received by the patient while securing the image quality was calculated through the evaluation of the image quality according to the tube current used during intraoral imaging through simulation. The average tube current, time, and tube voltage presented in the Guidelines for Diagnostic Reference Level for intraoral radiography were used as basic imaging conditions, and images were obtained when only the tube current was changed, and then the optimal tube current was compared and analyzed with the basic image quantity was calculated. Images were obtained by changing the tube current to 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4 and 5 mA under the basic conditions of 63 kV, 6 mA, and 0.29 s. The obtained image was evaluated for structural similarity index with the image taken under the condition of 6 mA using the ICY program. As a result, even under the condition of 0.5 mA tube current, the index of structural similarity with the image of 6 mA was evaluated to be high. Based on these results, it is considered that the radiation dose given to the patient can be greatly reduced if imaging is performed at 0.5 mA instead of 6 mA during dental intraoral imaging.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. The structure of X-ray device for intraoral imaging.
그림 Fig. 2. Energy spectrum for a tube voltage of 63 kV obtained through SPEKTR simulation.
그림 Fig. 4. SSIM analysis result of mA according to comparative analysis with 6 mA image.
표 Table 1. The result of image quality metrics for MSE, PSNR, SSIM calculated using ICY
그림 Fig. 3. Tooth phantom images for each tube current obtained by intraoral X-ray imaging device.518

AI 본문요약
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문제 정의

방사선을 사용하는 산업이 발전함에 따라 인체가 받는 피폭량 또한 증가하고, 이를 관리하기 위한 여러 활동이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 치과 방사선 촬영시 환자가 받는 피폭량의 감소를 위해, 기존에 사용되던 X-선 촬영 조건의 변경을 통해 피폭량을 감소시키고자 하였다. 기준 영상인 6 mA로 촬영된 영상과 이보다 더 낮은 관전류의 사용으로 촬영된 영상들을 비교·평가하여, 구내 촬영 시 더 낮은 관전류 사용의 가능성을 확인하였다.

제안 방법

육안으로 비슷한 영상들을 정량적으로 분석 및 평가를 위해 ICY 프로그램을 사용하여 MSE, PSNR, SSIM에 대한 분석을 수행하였다. 관전류의 기본 촬영조건인 6 mA에 대한 영상과 다른 관전류 사용 영상과의 비교를 통해 각 관전류 영상들과의 품질 차이에 대해 평가하였다. Table 1은 6 mA 영상과의 MSE, PSNR, SSIM 분석을 진행한 각 관전류 영상들의 결과 값을 나타낸다.
치과 구내 촬영 조건에서 환자의 피폭선량과 밀접한 관련이 있는 관전류에 따른 영상의 품질 평가를 수행하였다. 육안으로 구분되지 않은 영상의 품질 차이를 ICY 프로그램을 통해 여러 영상 분석 과정을 수행하여 정량적으로 분석할 수 있었다.
치과 촬영 시 구내 촬영용 X-선 장치의 관전류에 따른 영상을 평가하기 위해 구내 촬영 조건을 바탕으로 시스템을 설계하였다. Fig.

대상 데이터

치아 팬텀은 지름 10 mm × 20 mm 높이를 지닌 원기둥 형태로 설계하였으며, 뼈 물질로 설정하였다

데이터처리

치과 구내 촬영 조건에서 환자의 피폭선량과 밀접한 관련이 있는 관전류에 따른 영상의 품질 평가를 수행하였다. 육안으로 구분되지 않은 영상의 품질 차이를 ICY 프로그램을 통해 여러 영상 분석 과정을 수행하여 정량적으로 분석할 수 있었다. 촬영조건 중에서 관전류의 양이 감소하면 환자에게 가해지는 피폭량은 줄어들게 된다.
획득한 치아 팬텀을 육안으로 확인할 경우 대부분의 관전류에서 비슷한 영상으로 확인된다. 육안으로 비슷한 영상들을 정량적으로 분석 및 평가를 위해 ICY 프로그램을 사용하여 MSE, PSNR, SSIM에 대한 분석을 수행하였다. 관전류의 기본 촬영조건인 6 mA에 대한 영상과 다른 관전류 사용 영상과의 비교를 통해 각 관전류 영상들과의 품질 차이에 대해 평가하였다.
획득한 에너지스펙트럼을 GATE 시뮬레이션에 방사선원으로 사용하여 구내 촬영용 X-선 장치를 통해 각 관전류에 따른 영상을 획득하였다. 획득한 치아 팬텀에 대한 영상을 Fig.

성능/효과

촬영조건 중에서 관전류의 양이 감소하면 환자에게 가해지는 피폭량은 줄어들게 된다. 관전류 변화에 따른 영상의 품질 평가 결과 기준 영상인 6 mA의 관전류를 사용하여 획득한 영상과 0.5 mA의 관전류를 사용하여 획득한 영상의 SSIM을 통한 품질 차이가 미미한 것으로 산출되었다.
기준 영상인 6 mA로 촬영된 영상과 이보다 더 낮은 관전류의 사용으로 촬영된 영상들을 비교·평가하여, 구내 촬영 시 더 낮은 관전류 사용의 가능성을 확인하였다. 그 결과 기준영상에 비해 1/30 수준으로 관전류를 사용함에도 기준 영상과 품질의 차이가 미미한 영상을 획득할 수 있었다. 이는 환자에게 가해지는 피폭량 또한 동일한 수준으로 감소시킬 수 있음을 의미한다.
본 연구에서는 치과 방사선 촬영시 환자가 받는 피폭량의 감소를 위해, 기존에 사용되던 X-선 촬영 조건의 변경을 통해 피폭량을 감소시키고자 하였다. 기준 영상인 6 mA로 촬영된 영상과 이보다 더 낮은 관전류의 사용으로 촬영된 영상들을 비교·평가하여, 구내 촬영 시 더 낮은 관전류 사용의 가능성을 확인하였다. 그 결과 기준영상에 비해 1/30 수준으로 관전류를 사용함에도 기준 영상과 품질의 차이가 미미한 영상을 획득할 수 있었다.
3에 나타내었다. 모든 영상에서 치아 팬텀을 명확히 확인할 수 있다.

후속연구

이는 환자에게 가해지는 피폭량 또한 동일한 수준으로 감소시킬 수 있음을 의미한다. 영상의 품질만을 위한 촬영 조건의 사용에서 환자의 피폭량을 줄일 수 있는 조건을 사용한다면 안전한 방사선 사용이 이루어질 수 있을 것이다.

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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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