인공 결석 팬텀 조건 변화에 따른 초음파 섬광인공물의 정량분석 = Quantitative Analysis of the Ultrasound Twinkling Artifact Under Varying Artificial Stone Phantom Conditions

국문 초록 (Abstract)

인공 결석 팬텀 조건 변화에 따른 초음파 섬광인공물의 정량분석 방사선학과 이 소 연 지도교수 양 성 희 본 연구는 인공 결석의 물리적 특성 변화(표면 거칠기, 크기, 깊이)가 초음파 영상에서 섬광인공물(Twinkling Artifact, TA)의 발생 양상에 미치는 영향을 정 량적으로 규명하고자 수행되었다. TA는 결석이나 석회화 병변 주변에서 나타나 는 특징적인 색상 변동 현상으로 결석의 존재를 시사하는 중요한 영상학적 단 서로 활용될 수 있으나 그 발생 원인과 영향을 미치는 요인에 대해서는 아직 명확히 규명되지 않았다. 이에 본 연구에서는 인공 결석의 표면 특성과 영상 획 득 조건이 TA 발생에 미치는 영향을 체계적으로 분석하여 결석 진단의 객관성 과 재현성을 향상하기 위한 근거를 마련하고자 하였다. 인공 결석 팬텀은 천연 석고 가루와 카파 카라기난(Kappa-carrageenan) 분말 을 사용하여 제작하였으며 표면 거칠기(#60∼#220), 결석 크기(2∼14 mm), 깊이 (1∼5 cm)를 매개변수로 설정하여 다양한 물리적 조건을 구현하였다. 각 팬텀 은 동일한 환경에서 두 종류의 초음파 장비를 이용해 컬러 도플러 모드로 초음 파 영상을 획득하였다. 획득된 영상은 Python 기반 OpenCV를 활용하여 컬러 픽셀 개수를 얻어 분석하였다. 분석 결과 결석의 표면이 거칠수록, 크기가 클수록 TA의 발생량이 증가하는 경향을 보였다. 반면 결석의 깊이는 얕을수록 TA의 발생이 높아지는 경향을 보 였으며 특히 2 cm 깊이에서 가장 뚜렷한 TA가 관찰되었다. 또한 입도가 매우 고운(#220) 조건에서는 결석의 크기가 커지더라도 TA 발생이 감소하는 경향을 보였다. 본 연구는 인공 결석의 표면 거칠기, 크기, 깊이 등 물리적 특성과 초음파 영 상 조건이 TA의 발생에 미치는 영향을 OpenCV 기반의 영상 분석 기법을 통 해 정량적으로 수치화하였다. 본 연구를 통해 초음파 검사에서 결석 진단의 정 확성과 신뢰성을 향상할 수 있는 객관적이고 재현성 높은 정량분석 체계를 제 시하였다는 데 의의가 있다. 주제어 : 인공 결석 팬텀, 섬광인공물, 컬러 픽셀, OpenCV, 정량분석

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 연구 목적 3
• Ⅱ. 관련 이론 4
• 1. 결석의 특성 4
• 2. 도플러 초음파(Doppler ultrasound)의 원리 17
• 3. 섬광인공물의 정의와 기전 23
• 4. 의료 영상의 정량화 25
• Ⅲ. 재료 및 방법 29
• 1. 인공 결석 팬텀 제작 29
• 2. 초음파 영상 획득 방법 35
• 3. OpenCV 기반 영상 분석 37
• Ⅳ. 결 과 40
• 1. 입도 변화에 따른 TA 특성 분석 40
• 2. 결석 크기 변화에 따른 TA 특성 분석 43
• 3. 결석 깊이 변화에 따른 TA 특성 분석 47
• 4. 변동계수(CV) 51
• Ⅴ. 고 찰 61
• Ⅵ. 결 론 64
• 참고문헌 65
• 영문초록(Abstract) 71