[논문]유방 초음파 검사에서 석회화 유발 환경에 따른 반짝 허상과 팸텀을 활용한 영상 변화에 관한 연구

전철민

doi:10.7742/jksr.2023.17.5.751

유방 초음파 검사에서 석회화 유발 환경에 따른 반짝 허상과 팸텀을 활용한 영상 변화에 관한 연구
A Study on the Image Change Using Twinkle Artifact Images and Phantom according to Calcification-Inducing Environment in Breast Ultrasonography 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.5, 2023년, pp.751 - 759

전철민 (씨엠맘 삼성병원 검진센터)

초록
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유방 초음파 검사는 지방형 유방에서 영상화가 어렵고 미세 석회화를 찾는 데 어려움이 있지만, 미세 석회화의 발견은 유방암 선별 검사에 매우 중요하다. 초음파의 컬러 도플러 허상 중 반짝 허상은 영상에서 주로 결석이나 석회화 같은 강한 반사체에 발생되며 이를 이용한 평가 방법이 임상적으로 사용 중이다. 본 연구는 유방 석회화 중 가장 많이 차지하는 인산칼슘을 이용한 유방 모의 팬텀을 제작하여 초음파 장비의 컬러 도플러 설정 변수인 펄스 반복 주파수, 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값에 대해 실험을 진행했고 이를 통해 유방 초음파 검사에서 반짝 허상의 대조도를 개선하는 조건과 임상에서 이를 최대한 활용하기 위한 방안을 연구하고자 하였다. 그 결과 펄스 반복 주파수가 3.6 kHz ~ 7.2 kHz 범위에서 반짝 허상이 발생하며 10.5 kHz 이상에서는 발생하지 않았다. 앙상블의 경우 낮은 조건에서는 모든 크기의 석회화에 반짝 허상이 발생하였고 임계값 설정에서는 80에서 100 조건에서만 반짝 허상이 조금 증가했으며 1 mm 크기의 석회화에서는 발생하지 않았다. 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도 설정은 반짝 허상이 발생하긴 했으나 조건별로 증가하지는 않아 설정 변수에 큰 의미가 없었으며 반짝 허상에 가장 큰 영향을 미친 것은 펄스 반복 주파수, 앙상블, 임계값으로 나타났다. 본 연구는 검사자가 컬러 도플러 설정을 조절하여 반짝 허상을 효과적으로 증가시키는 최적의 조건을 선택하는 데 도움이 될 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Breast ultrasonography is difficult to image in fatty breasts and to find micro-calcification, but the discovery of micro-calcification is very important for breast cancer screening. Among the color Doppler artifact of ultrasound, twinkle artifact mainly occur on strong reflectors such as stones or calcification in images, and evaluation methods using them are clinically being used. In this study, we are conducting experiments on the color Doppler settings of ultrasound equipment, such as repetition frequency, ensemble, persist, wall filtering, smoothing, linear density, and dissociation value, by producing a breast simulation phantom using the largest amount of calcium phosphate among breast implants. The purpose of this study was to improve the contrast of twinkle artifact in breast ultrasound examinations and to maximize their use in clinical practice. As a result, the pulse repetition frequency occurred in the range of 3.6 kHz to 7.2 kHz, and did not occur above 10.5 kHz. For ensembles, twinkle artifact occurred in all sizes of calcification under low conditions, and in threshold settings, the twinkle artifact increased slightly only under 80 to 100 conditions, and did not occur in 1 mm size calcification. Persist, wall filter, smoothing, and line density settings did not have much meaning in the setting variable because conditions did not increase by condition, and pulse repetition frequency, ensemble, and thresholds had the greatest impact on the twinkling artifact image. This study is expected to help examiners select optimal conditions to effectively increase twinkle artifact by adjusting color Doppler settings.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Breast Calcification Phantom.
표 Table 1. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to PRF settings
표 Table 2. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Ensemble settings
표 Table 3. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Persisit settings
표 Table 4. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Wall Filter settings
표 Table 5. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Smooth settings
표 Table 6. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Line Density settings
표 Table 7. Change in length of twinkle artifact by calcification size according to Threshold settings

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서는 유방 모의 팬텀의 석회화 크기에 따라 사용자 장비의 설정 변수 펄스 반복 주파수, 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값이 반짝 허상 발생에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험 초기 설정은 실험 장비 제조업체의 기본값인 PRF 2.
본 연구는 유방 석회화 중 가장 많이 차지하는 인산칼슘을 이용한 유방 석회화 모의 팬텀을 제작하여 초음파 장비의 컬러 도플러 모드 중 검사자가 설정할 수 있는 다양한 변수에 대해 평가하고자 한다. 이 변수들은 펄스 반복 주파수(PRF; Pulse Repetition Frequency), 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값이다.
이 변수들은 펄스 반복 주파수(PRF; Pulse Repetition Frequency), 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값이다. 이런 변수들을 통해 유방 초음파 검사에서 석회화 발견을 위한 반짝 허상의 대조도가 개선되는 조건을 찾고 이를 최대한 활용하는 방안을 연구하고자 실험을 수행했다.

제안 방법

본 실험에서는 유방 모의 팬텀의 석회화 크기에 따라 사용자 장비의 설정 변수 펄스 반복 주파수, 앙상블, 퍼시스트, 월 필터, 평활화, 선밀도, 임계값이 반짝 허상 발생에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험 초기 설정은 실험 장비 제조업체의 기본값인 PRF 2.5 kHz, 앙상블 12, 퍼시스트 7, 월필터 3, 평활화 4, 선밀도 1, 임계값 70을 고정 설정값으로 사용하였으며, 각 실험 변수를 최소에서 최대 범위까지 변화하여 그에 따른 반짝 허상의 발생 길이를 측정하였다.

대상 데이터

대상으로는 유방 석회화 모의 팬텀을 제작하기 위해 카파 카라기난과 인산칼슘을 사용하였으며 각 매질의 정확한 무게를 측정하고 용해하기 위해 전자저울 KS-618 (Drectec, China)과 중탕 용기, 정사각형 용기(70 × 70 × 50 mm3)를 사용하여 고형화 형태의 팬텀을 제작하였다.

데이터처리

27 (SPSS INC, Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 수집된 결과의 연속 변수들은 평균, 표준편차 등의 기술 통계 분석을 통해 비교하였으며 설정 변수간의 통계 비교는 정규성 검정 완료 후 모수적과 비 모수적 방법을 이용하였으며 실측값이 의미 없는 구간은 결과 제시에서 제외하였다. p-value 0.

이론/모형

초음파 장비는 알피니언 ECUBE 8(Alpinion Medical System, Korea)의 유방 초음파 검사 장비 선형(Linear Probe, 10 ∼ 12 MHz) 탐촉자를 사용하였다.

성능/효과

결과적으로 반짝 허상의 영향을 준 변수는 PRF 조건 3.6 kHz ~ 7.2 kHz, 앙상블 조건 6 ~ 8, 임계값 80 ~ 100 구간이 반짝 허상이 잘 발생함을 찾았고 임상에서 이 구간의 설정을 적용시킬 수 있을 것으로 생각된다. 퍼시스트, 월필터, 평활화, 선밀도 조건은 반짝 허상이 발생하긴 했으나 조건별 증가하지는 않아 설정 변수별 큰 의미가 없었다.
본 연구의 실험 결과 PRF의 경우 조건이 3.6 kHz와 7.2 kHz 구간에서 1 mm 크기를 제외한 모든 크기에서 반짝 허상이 발생하였다. 앙상블의 경우 조건이 상승할수록 작게 발생하였으며 가장 낮은 조건인 6과 8에서 모든 크기의 석회화에 반짝 허상이 발생하였다.
유방촬영술에 비하여 유방초음파 검사는 석회화 관찰이 어려울 수가 있다. 이를 극복하기 위해 컬러 도플러에서 발생하는 반짝 허상을 이용하여 석회화를 관측하기 위해 실험을 진행하였으며 그 결과 도플러 설정 변수별 반짝 허상의 차이를 보였고 실시간으로 확인할 수 있었다. 컬러 도플러 영상을 포함하는 초음파 영상은 장비의 특성, 설정 변수, 그리고 검사자의 경험과 숙련도 등에 영향을 받는다.

후속연구

컬러 도플러 영상을 포함하는 초음파 영상은 장비의 특성, 설정 변수, 그리고 검사자의 경험과 숙련도 등에 영향을 받는다. 따라서 이러한 연구는 반짝 허상의 변화를 줄 수 있는 변수들을 검사자가 찾아 사용 장비의 적절한 컬러 도플러 설정 변수 조절로 타겟 내에 발생하는 반짝 허상을 효과적으로 증대시킬 수 있는 최적의 조건을 선택하는 기준 설정에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.
음향학적 특성이 다른 다양한 대상과 사용자가 제어할 수 있는 컬러 도플러 설정 변수를 동시에 고려하고 도플러 모드 외 B 모드 조건이 반짝 허상에 영향을 주는지 상관성을 고찰하는 연구가 추가로 필요할 것으로 생각된다. 또한 제조사에 따라 컬러 도플러 모드의 설정 변수는 다를 수 있고 동일한 설정 및 팬텀 타겟에 대해 장비 별로 반짝 허상에 미치는 영향과 작은 미세석회화 발견에 관한 추가 연구가 요망된다.
본 연구의 제한점으로는 1 mm 이하의 작은 석회화 경우 앙상블 조건 외에는 반짝 허상이 나타나지 않았다. 음향학적 특성이 다른 다양한 대상과 사용자가 제어할 수 있는 컬러 도플러 설정 변수를 동시에 고려하고 도플러 모드 외 B 모드 조건이 반짝 허상에 영향을 주는지 상관성을 고찰하는 연구가 추가로 필요할 것으로 생각된다.
본 연구의 제한점으로는 1 mm 이하의 작은 석회화 경우 앙상블 조건 외에는 반짝 허상이 나타나지 않았다. 음향학적 특성이 다른 다양한 대상과 사용자가 제어할 수 있는 컬러 도플러 설정 변수를 동시에 고려하고 도플러 모드 외 B 모드 조건이 반짝 허상에 영향을 주는지 상관성을 고찰하는 연구가 추가로 필요할 것으로 생각된다. 또한 제조사에 따라 컬러 도플러 모드의 설정 변수는 다를 수 있고 동일한 설정 및 팬텀 타겟에 대해 장비 별로 반짝 허상에 미치는 영향과 작은 미세석회화 발견에 관한 추가 연구가 요망된다.
반짝 허상은 실제 영상을 가려 영상 해석을 어렵게 할 수 있으나 석회화 및 결석 진단에 보조적인 정보로 사용되어 석회화를 예상하기 어려운 부위에서 유용하게 활용될 수 있다. 특히 유방 초음파에서 석회화의 크기가 작고 명확하지 않았을 때 반짝 허상의 존재 여부는 의학적인 판단의 중요한 근거로 활용될 수 있을 것이다.

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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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