Reducing contrast-agent volume and radiation dose in CT with 90­kVp tube voltage, high tube current modulation, and advanced iteration algorithm = 90-kVp 관전압, 고관전류 조절 및 고급 반복적 재구성 기법을 이용한 전산화단층촬영에서 조영제 용량 및 방사선량 비교 연구

국문 초록 (Abstract)

전산화 단층 촬영(CT)의 이용 증가로 CT 방사선량에 대한 우려가 높아졌으며, 영상 품질, 방사선량, 그리고 조영제 양 사이의 적절한 균형을 달성하기 위한 기술이 개발되었다. 본 연구는 표준 조영제 양을 줄인 90kVp 관전압을 사용한 췌장 역동적 조영증강 전산화 단층 촬영(PDCT)에서의 영상 품질과 방사선량을, 본원의 100kVp PDCT와 비교하여 평가하기 위해 계획되었다. 51명의 환자를 대상으로 두 가지 CT 기법을 모두 적용했고 객관적인 영상 품질 분석을 위해 복부 장기의 평균 하운스필드 단위(HU) 값과 영상 잡음이 측정되었다. 두 명의 영상의학과 전문의가 주관적 영상 잡음, 혈관을 비롯한 작은 구조물의 가시성, 선속 경화 현상 또는 인공 줄무늬, 병변 명료도 및 전반적 진단 성능 등 다섯 가지 영상 품질 범주를 평가했다. 연구를 통해 90kVp 군에서 조영제 총량, 방사선량, 그리고 영상 잡음이 각각 24.4%, 31.7%, 20.6% 감소한 것을 확인했고 (p < 0.001) 관찰자 내 및 관찰자간 일치도도 좋은 수준이었다 (k = 0.4−0.8). 요근을 제외한 90kVp 군의 대부분 장기의 대조-잡음 비율(CNR), 신호-잡음 비율(SNR), 및 다른 장기에 대한 성능 지수(Figure of Merit)도 유의미하게 높았다 (p < 0.001). 병변 명료도를 제외하고 두 검토자 모두 90kVp 군의 주관적 영상 품질이 더 우수하다고 판단했다 (p < 0.001). 결과적으로 90kVp 관전압으로, 고급 반복적 재구성 기법과 고관전류조절을 통해 조영제 양을 25% 줄이고 방사선량을 31.7% 감소시키며, 더 나은 영상 품질과 진단적 신뢰성을 달성하였다.
주제어 : 전산화 단층 촬영, 조영제, 방사선량 감소

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Reducing contrast-agent volume and radiation dose in CT with 90­kVp tube voltage, high tube current modulation, and advanced iteration algorithm
2023.
Master’s Degree
Park, Min Su
Department of Medical Science
Advisor Prof. Ha, Hong Il


Abstract
Increasing utilization of computed tomography (CT) has raised concerns regarding CT radiation dose and technology has been developed to achieve an appropriate balance between image quality, radiation dose, and the amount of contrast material. This study was planned to evaluate the image quality and radiation dose in pancreatic dynamic computed tomography (PDCT) with 90­kVp tube voltage and reduction of the standard amount of contrast agent, compared with 100­kVp PDCT of the research hospital’s convention. Total of 51 patients with both CT protocols were included. The average Hounsfield units (HU) values of the abdominal organs and image noise were measured for objective image quality analysis. Two radiologists evaluated five categories of image qualities such as subjective image noise, visibility of small structure, beam hardening or streak artifact, lesion conspicuity and overall diagnostic performance for subjective image quality analysis. The total amount of contrast agent, radiation dose, and image noise decreased in the low-kVp group, by 24.4%, 31.7%, and 20.6%, respectively (p < 0.001). The intraobserver and interobserver agreements were moderate to substantial (k = 0.4−0.8). The contrast-to-noise ratio (CNR), signal-to-noise ratio (SNR), and figure of merit of the almost organs except psoas muscle in the low-kVp group were significantly higher (p < 0.001). Except for lesion conspicuity, both reviewers judged that subjective image quality of the 90-kVp group was better (p < 0.001). With 90­kVp tube voltage, 25% reduced contrast agent volume with advanced iteration algorithm and high tube current modulation achieved radiation dose reduction of 31.7%, as well as better image quality and diagnostic confidence.

Keywords: Tomography, X-ray Computed; contrast media; dose reduction

목차 (Table of Contents)

• I Introduction 3
• II Materials and methods 5
• 1. Sample size estimation and patient enrollment 5
• 2. CT protocol 7
• 3. Radiation dose evaluation 9
• 4. Image analysis 10
• A. Objective assessment of image quality 10
• B. Subjective image quality analysis 11
• 5. Statistics 13
• III Results 14
• 1. Patient demographics and radiation dose 14
• 2. Objective image analysis 16
• 3. Subjective image analysis 20
• IV Discussion 27
• V References 32