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저선량.고화질 CT 영상 획득을 위한 반복적 재구성 기법의 정량적 평가 : 필터보정 역투영법과의 비교 분석
Quantitative evaluation of iterative reconstruction algorithm for high quality computed tomography image acquisition with low dose radiation : Comparison with filtered back projection algorithm 원문보기

한국방송공학회 2013년도 하계학술대회, 2013 June 26, 2013년, pp.274 - 277  

하성민 (한국외국어대학교) ,  심학준 (연세대학교) ,  장혁재 (연세대학교) ,  김선규 (도시바메디칼시스템즈코리아)

초록
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CT(Computed Tomography)영상에서 선량과 화질은 중요한 요소이다. 선량은 환자에게 직접적으로 악영향을 끼치는 요소이며, 화질은 환자의 병변을 판단하는데 매우 중요하게 작용한다. 반복적 재구성 알고리즘을 이용하면 저선량 영상에서도 고화질의 영상을 얻을 수 있는지 FBP와 정량적, 정성적으로 비교하였다. 촬영 프로토콜은 관전압 80, 100, 120kVp에서 관전류를 동일하게 200mA로 촬영하여 획득하였으며, 정량적 평가를 위해 SD(Standard Deviation), SNR(Signal to Noise Ratio), MTF(Modulation Transfer Function)를 측정하여 분석하였다. 선량은 80kVp일 때 가장 낮았으며, 120kVp일 때 가장 높았다. 80kVp의 영상을 Toshiba 사(社)의 AIDR 3D(Adaptive Iterative Reduction integrated into $^{SURE}Exposure$)로 재구성하고, 120kVp의 영상에 FBP로 재구성한 다음 정량적 비교를 한 결과 AIDR 3D를 적용한 영상의 SD가 낮게 나왔으며, SNR이 높게 나타났고, MTF 곡선은 유사하게 나타났다. 그리고 FWHM(Full Width at Half Maximum) 값의 오차가 거의 없었다. 결론적으로 AIDR 3D는 저선량에서도 높은 화질을 나타냄을 확인하였다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • AIDR 3D영상과 FBP영상을 AAPM 팬텀의 얇은 와이어를 이용하여 공간분해능 측정을 하였고, MTF를 이용해서 측정하였다. 관전압 80, 100, 120kVp에 대해서 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 구한 결과는 다음 표 3과 같다.
  • CT영상에서 중요한 선량과 화질을 객관적으로 평가하기 위해 AAPM팬텀과 물팬텀을 이용하여 촬영하였고, SD, SNR, MTF를 정량적으로 측정해서 AIDR 3D 재구성법대비 FBP 재구성법이 선량, 화질 면에서 차이가 있는지 비교하였다. 전체적으로 FBP의 해상도가 AIDR 3D에 비해 높게 측정되었지만 노이즈도 높게 측정되었기 때문에 시각적인 평가에서 식별이 떨어진다.
  • 그리고 아크릴 바깥 부분에 스테인리스 스틸의 철사 줄이 있어서 점확산계수(Point Spread Function)측정을 가능하도록 하였다. MTF곡선은 wire를 ROI로 설정하고 Winer 필터를 적용하여 구하였다 [4].
  • MTF를 측정하기 위해 공간분해능 모듈을 사용하였고, 해당 모듈에는 고체 아크릴 블록에 4.3mm의 간격으로 구멍이 5개씩 7종류가 있으며, 각 구멍들의 직경은 1.75, 1.50, 1.25, 1.00, 0.75, 0.50, 0.40mm로 구성되었다. 그리고 아크릴 바깥 부분에 스테인리스 스틸의 철사 줄이 있어서 점확산계수(Point Spread Function)측정을 가능하도록 하였다.
  • 40mm로 구성되었다. 그리고 아크릴 바깥 부분에 스테인리스 스틸의 철사 줄이 있어서 점확산계수(Point Spread Function)측정을 가능하도록 하였다. MTF곡선은 wire를 ROI로 설정하고 Winer 필터를 적용하여 구하였다 [4].
  • 본 연구에서는 널리 쓰이는 재구성 알고리즘인 FBP와 Toshiba 社의 반복적 재구성 알고리즘인 AIDR 3D(Adaptive Iterative Reduction integrated into SURE Exposure)를 정량적, 정성적 방법으로 비교하여 분석하였다.
  • 0mm로 하였다. 재구성 프로토콜은 각 관전압당 FBP, AIDR 3D를 적용하여 재구성하였다. MathWorks 社의 MATLAB R2011a를 이용 하여 계산을 하였으며 그래프로 나타내었다.
  • 저선량에서 AIDR 3D 재구성 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 80kVp에서 AIDR 3D 재구성 알고리즘을 적용한 영상과 120kVp에서 FBP 재구성 알고리즘을 적용한 영상의 MTF곡선을 표기하였다. 그결과 그림 4와 같이 MTF곡선이 유사한 곡선감소형태를 띄며, FWHM의 값이 AIDR 3D는 3.
  • CT 성능 평가용 물팬텀은 CT의 감약계수 및 SD(Standard Deviation), SNR을 측정하였고, ROI(Region of Interest)영역은 4x4cm 정사각형 5개를 일정 간격으로 설정하였다. 촬영 프로토콜은 관전압 80, 100, 120kVp로 하였고, 관전류는 200mA, 슬라이스 두께는 3.0mm로 하였다. 재구성 프로토콜은 각 관전압당 FBP, AIDR 3D를 적용하여 재구성하였다.

대상 데이터

  • 본 실험은 Toshiba Aquilion ONE 320채널 MDCT를 이용하였고, 촬영에 사용된 팬텀은 장비에 포함된 물 팬텀과 AAPM(The American Association of Physicists in Medicine) CT 성능 평가용 팬텀 Model 610을 이용하였다. AAPM CT 성능 평가용 팬텀은 미국 AAPM에서 고안되고 Victoreen 社에서 제작되었다. 팬텀은 직경이 21.
  • CT 성능 평가용 물팬텀은 CT의 감약계수 및 SD(Standard Deviation), SNR을 측정하였고, ROI(Region of Interest)영역은 4x4cm 정사각형 5개를 일정 간격으로 설정하였다. 촬영 프로토콜은 관전압 80, 100, 120kVp로 하였고, 관전류는 200mA, 슬라이스 두께는 3.
  • 본 실험은 Toshiba Aquilion ONE 320채널 MDCT를 이용하였고, 촬영에 사용된 팬텀은 장비에 포함된 물 팬텀과 AAPM(The American Association of Physicists in Medicine) CT 성능 평가용 팬텀 Model 610을 이용하였다. AAPM CT 성능 평가용 팬텀은 미국 AAPM에서 고안되고 Victoreen 社에서 제작되었다.
  • AAPM CT 성능 평가용 팬텀은 미국 AAPM에서 고안되고 Victoreen 社에서 제작되었다. 팬텀은 직경이 21.59cm이고 무게는 7.8kg이며, 아크릴 재질의 원통형으로 구성되었고, 각 모듈은 CT 감약계수, 대조도 분해능, 공간분해능, 슬라이스 두께, 노이즈 측정의 5부분으로 이루어져있으며, 분리형 모듈이기 때문에 다른 모듈로 교체할 수 있다.

이론/모형

  • 재구성 프로토콜은 각 관전압당 FBP, AIDR 3D를 적용하여 재구성하였다. MathWorks 社의 MATLAB R2011a를 이용 하여 계산을 하였으며 그래프로 나타내었다.
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