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문제 정의
- 본 논문에서는 AEC를 사용하는 경우와 사용하지 않은 경우(Non AEC) 영상의 차이를 알고, 관전압과 관전류 설정에 따른 최적의 영상을 찾고자 한다. 따라서, SNR을 포함한 대조도 대 잡음비 (Contrast to Noise Ratio; CNR), 최대신호 대 잡음비 (Peak Signal to Ratio; PSNR), 평균제곱근(Root mean square; RMS)을 이용하여 영상의 정량적인 평가를 수행한다.
제안 방법
- AEC 미사용 시 관전압 및 관전류 변화에 따른 영상 평가를 위해 관전압은 80 ～ 120 kVp 범위에서 5 kVp씩 증가시켰으며, 관전류는 1.6, 2, 2.5, 3.2, 4, 5.1, 6.4, 8, 12.8 mAs의 영상을 획득하였다.
- AEC 사용 시 관전압의 변화에 따른 영상 평가를 위해 80 ～ 120 kVp 범위에서 5 kVp씩 증가 시켜 영상을 획득하였다. 관전류는 AEC에 따라 자동적으로 산정되었다.
- 따라서, SNR을 포함한 대조도 대 잡음비 (Contrast to Noise Ratio; CNR), 최대신호 대 잡음비 (Peak Signal to Ratio; PSNR), 평균제곱근(Root mean square; RMS)을 이용하여 영상의 정량적인 평가를 수행한다. 이를 통해 AEC 사용유무 및 촬영조건의 조절과 영상간의 관계를 파악하며, DR의 올바른 사용방법을 제안하였다.
- 획득한 영상은 Image J 를 이용하여 5회 촬영에 대한 평균값을 이용하였다. 이를 통해 PSNR, SNR, CNR, RMS에 대한 정보를 도출하였다. PSNR이란 신호가 가질 수 있는 최대전력에 대한 잡음의 전력을 나타낸 것이다.
- AEC와 Non AEC의 촬영조건은 유사한 값을 사용하였다. 이를 통해 얻은 영상으로 PSNR, SNR, CNR, RMS를 구하여 그래프를 통해 비교하였다.
- 초점-필름 간 거리 (Focus-Film Distance; FFD)180 cm, Field size 17 × 17로 하고 T6 높이에 선속 중심을 맞춘 후 조건변화에 따른 영상을 획득하였다.
대상 데이터
- SNR은 노이즈 신호 대비 관심영역의 신호의 세기를 봄으로써 상대적인 신호의 크기를 나타내기 위함이다[3]. 실험에는 선량 평가 시와 동일한 조건으로 촬영된 Chest PA영상이 사용되었다. Image J를 사용하여 관심영역을 DROI (Desired region of interest)와 UROI (Undesired ROI)로 설정하여 SNR을 구한다(식3).
데이터처리
- 본 논문에서는 AEC를 사용하는 경우와 사용하지 않은 경우(Non AEC) 영상의 차이를 알고, 관전압과 관전류 설정에 따른 최적의 영상을 찾고자 한다. 따라서, SNR을 포함한 대조도 대 잡음비 (Contrast to Noise Ratio; CNR), 최대신호 대 잡음비 (Peak Signal to Ratio; PSNR), 평균제곱근(Root mean square; RMS)을 이용하여 영상의 정량적인 평가를 수행한다. 이를 통해 AEC 사용유무 및 촬영조건의 조절과 영상간의 관계를 파악하며, DR의 올바른 사용방법을 제안하였다.
- 초점-필름 간 거리 (Focus-Film Distance; FFD)180 cm, Field size 17 × 17로 하고 T6 높이에 선속 중심을 맞춘 후 조건변화에 따른 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 Image J 를 이용하여 5회 촬영에 대한 평균값을 이용하였다. 이를 통해 PSNR, SNR, CNR, RMS에 대한 정보를 도출하였다.
- 흉부 후전촬영 (Chest PA) 검사에서 AEC 선택모드와 감도에 따른 영상품질 평가를 위해 사용된 실험재료는 디지털 방사선 장비 (Indico 100 Rad, Communications & Power Industries, UK), 팬텀 (RS-111 Rrando phantom, Alderson Research Laboratories Inc, USA)을 사용하였으며, 영상평가는 영상분석프로그램 (Image J Ver. 1.46r, National Institutes of Health, USA)을 이용하였다.
이론/모형
- 하지만 이러한 장점에도 불구하고 방사선은 인체에 유해한 영향을 끼칠 수 있는 위험성을 가지고 있으므로 방사선 위해에 대한 요소를 최소화해야한다. 이를 보완하고자 1942년 Morgan에 의해 소개된 자동노출제어장치 (Auto Exposure Control; AEC)를 사용하게 되었다. 자동노출제어장치는 이온 전리조를 이용하여 영상의 농도에 필요한 적정한 방사선량이 자동으로 조사될 수 있도록 해주는 제어장치이다[2].
성능/효과
- PSNR, SNR, CNR은 관전압이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, RMS는 감소하는 경향을 보였다.
- 또한 CNR에서는 전체적으로 Non AEC가 높게 나타남을 알 수 있었다. RMS의 경우 고관전압, 저관전류 영역에서는 AEC가 높게 나타났으며, 저관전압, 고관전류 영역에서는 Non AEC가 높게 나타났다.
- SNR, CNR, PSNR은 결과값이 높을수록 우수한 영상이며, RMS는 결과값이 낮을수록 우수한 영상이다. 따라서 촬영부위와 대상 등에 따른 촬영조건을 고려하여 AEC의 사용유무를 판단하는 것이 필요로 한다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR, CNR, PSNR은 증가함을 관찰하였다. SNR과 PSNR에서는 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 높게 나타났으며, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC가 높게 나타났다. 또한 CNR에서는 전체적으로 Non AEC가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR, CNR, PSNR은 증가함을 관찰하였다. SNR과 PSNR에서는 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 높게 나타났으며, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC가 높게 나타났다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 교점을 기준으로 고관전압, 저관전류 영역에서는 NonAEC가 AEC에 비해 높았던 반면, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC를 사용한 경우가 더 높게 나온 것을 확인할 수 있다.
- 관전압이 증가, 관전류가 감소함에 따라 PSNR, SNR, CNR은 증가하는 경향을 보였으며, RMS는 감소하는 경향을 보였다.
- 또한 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 AEC에 비해 SNR, PSNR이 높게 나타났으며, RMS는 낮게 나타났다. 그리고 저관전압, 고관전류영역에서는 AEC가 SNR, PSNR이 높게 나타났으며, RMS는 낮게 나타났다.
- 본 논문 실험에서 관전압이 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR , CNR, PSNR은 증가하는 경향을 보였으며, RMS는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 AEC에 비해 SNR, PSNR이 높게 나타났으며, RMS는 낮게 나타났다. 그리고 저관전압, 고관전류영역에서는 AEC가 SNR, PSNR이 높게 나타났으며, RMS는 낮게 나타났다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 RMS가 감소하는 것을 관찰할 수 있다. 또한 교점을 기준으로 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 AEC에 비해 낮았던 반면, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC를 사용한 경우가 더 낮게 나온 것을 확인할 수 있다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 교점을 기준으로 고관전압, 저관전류 영역에서는 NonAEC가 AEC에 비해 높았던 반면, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC를 사용한 경우가 더 높게 나온 것을 확인할 수 있다.
- 관전압 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 교점을 기준으로 고관전압, 저관전류 영역에서는 NonAEC가 AEC에 비해 높았던 반면, 저관전압, 고관전류 영역에서는 AEC를 사용한 경우가 더 높게 나온 것을 확인할 수 있다.
- 본 논문 실험에서 관전압이 감소, 관전류가 증가함에 따라 SNR , CNR, PSNR은 증가하는 경향을 보였으며, RMS는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 고관전압, 저관전류 영역에서는 Non AEC가 AEC에 비해 SNR, PSNR이 높게 나타났으며, RMS는 낮게 나타났다.
- 본 연구를 통해 촬영조건의 변화와 AEC의 사용유무에 따라 영상의 질에서 차이를 확인할 수 있었다. 따라서 고관전압, 저관전류 촬영이 요구 되는 상황에서는 Non AEC를 사용하고, 저관전압, 고관전류 촬영이 요구되는 상황에서는 AEC를 사용하는 것이 더 좋은 영상을 얻을 수 있다.
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