양성자 치료계획에서 Iterative Metal Artifact Reduction(IMAR) Algorithm 적용의 유용성 평가

한영길,장요종,강동혁,김선영,이두현,Han, Young Gil,Jang, Yo Jong,Kang, Dong Heok,Kim, Sun Young,Lee, Du Hyeon 대한방사선치료학회 2017 대한방사선치료학회지 Vol.29 No.1

목 적: CT(computed tomography) 영상에서 Metal Artifact로 인해 왜곡된 영상을 보정하는 Iterative Metal Artifact Reduction(IMAR) Algorithm의 정확성을 평가하고 양성자 치료계획에서 IMAR Algorithm 적용의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: CT simulator를 이용하여 CIRS Phantom 내에 금속을 삽입한 것과 삽입하지 않은 영상을 각각 촬영하였다. Phantom 내의 동일한 위치에 ROI1, ROI2를 설정하여 금속이 없는 경우의 영상과 금속으로 인한 Artifact가 발생한 영상, IMAR Algorithm을 적용한 영상에서 CT Number값의 차이를 비교하였다. 또, 금속 주변에 위치한 조직등가물질의 CT Number값을 비교하였다. 척추에 임플란트 시술을 시행한 환자를 가정하여 Rando 팬텀의 척추 부위에 Titanium 봉을 삽입하여 CT 촬영을 하였다. IMAR Algorithm 적용 전과 후의 영상에서 같은 부위에 ROI 1, ROI 2를 설정하여 CT Number값을 측정하고, 각각의 영상에 동일한 양성자 치료계획을 세워 세 지점에서 양성자선의 비정(Range)의 차이를 비교하였다. 결 과: CIRS Phantom 평가에서 금속이 없는 경우의 평균 CT number값은 ROI 1에서 -6.5 HU, ROI 2에서 -10.5 HU였다. 금속이 있는 경우 Fe, Ti, W 순으로 ROI 1에서 -148.1, -45.1, -151.7 HU였으며 IMAR Algorithm을 적용 하였을 때는 -0.9, -2.0, -1.9 HU로 증가하였다. ROI 2에서는 금속이 있는 경우 171.8, 63.9, 177.0 HU였으며 IMAR Algorithm 적용 후에는 10.0, 6.7, 8.1 HU로 감소하였다. 조직등가물질의 CT Number값은 가장 멀리 위치한 폐를 제외하고 모두 원래의 CT Number값에 가깝게 보정이 되었다. Rando Phantom 평가는 금속이 없는 경우와 금속이 있는 경우, IMAR Algorithm을 적용하였을 때 평균 CT Number값은 각각 ROI 1에서 9.9, -202.8, 35.1 HU였으며 ROI 2에서 9.0, 107.1, 29 HU였다. 치료계획에서 금속이 없을 때와 양성자선의 Range의 차이는 IMAR Algorithm을 적용하였을 때 1번 지점에서 평균 0.26 cm 감소하였으며 2번 지점에서 평균 0.20 cm 감소하였다. 3번 지점에서는 평균 0.12 cm 감소하였다. 결 론: IMAR Algorithm을 적용함으로써 CT Number값은 금속이 없을 때의 원래의 값에 가깝게 보정되었다. 또, 양성자 치료계획의 Beam Profile에서 IMAR Algorithm 적용 후 비정의 차이가 0.01에서 최대 3.6 mm 줄어들었다. Artifact가 존재하지 않는 영상과 비교하여 약간의 차이는 존재하지만 양성자의 비정에 따른 선량의 급격한 변화를 고려한다면 금속이 있는 환자에게 IMAR Algorithm의 적용은 유용할 것으로 사료된다. Purpose: To evaluate the accuracy of the Iterative Metal Artifact Reduction (IMAR) algorithm in correcting CT (computed tomography) images distorted due to a metal artifact and to evaluate the usefulness when proton therapy plan was plan using the images on which IMAR algorithm was applied. Materials and Methods: We used a CT simulator to capture the images when metal was not inserted in the CIRS model 062 Phantom and when metal was inserted in it and Artifact occurred. We compared the differences in the CT numbers from the images without metal, with a metal artifact, and with IMAR algorithm by setting ROI 1 and ROI 2 at the same position in the phantom. In addition, CT numbers of the tissue equivalents located near the metal were compared. For the evaluation of Rando Phantom, CT was taken by inserting a titanium rod into the spinal region of the Rando phantom modelling a patient who underwent spinal implant surgery. In addition, the same proton therapy plan was established for each image, and the differences in Range at three sites were compared. Results: In the evaluation of CIRS Phantom, the CT numbers were -6.5 HU at ROI 1 and -10.5 HU at ROI 2 in the absence of metal. In the presence of metal, Fe, Ti, and W were -148.1, -45.1 and -151.7 HU at ROI 1, respectively, and when the IMAR algorithm was applied, it increased to -0.9, -2.0, -1.9 HU. In the presence of metal, they were 171.8, 63.9 and 177.0 HU at ROI 2 and after the application of IMAR algorithm they decreased to 10.0 6,7 and 8.1 HU. The CT numbers of the tissue equivalents were corrected close to the original CT numbers except those in the lung located farthest. In the evaluation of the Rando Phantom, the mean CT numbers were 9.9, -202.8, and 35.1 HU at ROI 1, and 9.0, 107.1, and 29 HU at ROI 2 in the absence, presence of metal, and in the application of IMAR algorithm. The difference between the absence of metal and the range of proton beam in the therapy was reduced on the average by 0.26 cm at point 1, 0.20 cm at point 2, and 0.12 cm at point 3 when the IMAR algorithm was applied. Conclusion: By applying the IMAR algorithm, the CT numbers were corrected close to the original ones obtained in the absence of metal. In the beam profile of the proton therapy, the difference in Range after applying the IMAR algorithm was reduced by 0.01 to 3.6 mm. There were slight differences as compared to the images absence of metal but it was thought that the application of the IMAR algorithm could result in less error compared with the conventional therapy.

Dual Energy CT를 이용한 통풍 검사의 유용성과 요산결절로 오인될 수 있는 artifact에 대한 고찰

한영길(Young Gil Han),부재철(Jae Cheol Boo),김도윤(Do Yun Kim),임근교(Geun Gyo Im),김순배(Soon Bae Kim) 대한CT영상기술학회 2012 대한CT영상기술학회지 Vol.14 No.1

I. Objective The objective of the study is to examine the usefulness of a dual energy CT which uses two different types of energy to differentiate the soft tissue and bones on the urate crystal of the goat in diagnosing gouts. II. Subjects and Method From April 13th, 2011 to August 16th, 2011, a dual energy foot CT was conducted on 44 of the in-patients who were diagnosed or suspected of the gout. Scan data were reconstructed using 3D-workstation (LEONARDO)’ s gout software and then, two specialists from the diagnostic imaging department assessed whether the artifacts are either the urate crystal or those that may be mistaken for one. The patients included 30 patients whose gout diagnosis were confirmed by other medical opinions her than CT test (male: 27, female 3, average age: 53.3, range: 19~76) and 14 patients who were confirmed negative for gout (male: 11, female: 3, average age: 50.7, range: 28~68) and the diagnostic result on the gout and the presence of urate crystal by a dual energy CT were compared for analysis. III. Results Urate cystal was observed in 27 patients out of 30 whose gout diagnosis were confirmed and it was not observed in three patients. 14 out of 14 patients, who did not have gout, did now show urate crystal in all cases. Based on the confirmed diagnosis, 30 gout patients showed 90% sensitivity to the dual energy CT test and 14 patients who were confirmed negative for gout showed 100% specificity. Furthermore, the false positive rate was found to be 0%, the false negative rate, 10% and the accuracy rate 93%. The evaluation results on the artifact that could be mistaken for urate crystal indicated that the artifacts were observed in the thick skin of 19 patients and toe nail parts of 15 patients among 30 patients with confirmed gout. Among 14 patients who did not have gout, artifacts were observed in the thick skin of seven patients and the toe nail part of four patients. IV. Conclusion The findings from the study indicated that the dual energy CT showed a high accuracy in assessing the urate crystal of the gout. However, because the artifacts which could be mistaken for urate crystal in the thick skin and toil nail area in some patients were found, more thorough observation and consideration on diagnosing the urate cystal would be required. Despite this, a dual energy gout CT has high sensitivity and accuracy and it can even determine the location and the volume of urate crystal which were not accurately determined. Thus, a dual energy gout CT will be helpful in assessing the degree of calcification, location and the progress in the treatment of urate crystal for the gout patients who requires the continuous treatment and follow-ups. 목적 서로 다른 두 게의 에너지를 사용하여 통풍에 대한 요산결절을 연부조직 및 뼈와 구분하여 나타내는 특성을 이용한 dual energy CT의 통풍 검사에 대한 유용성과 진단에 있어서 통풍 결절로 오인될 수 있는 artifact에 대해서 알아보고자 한다. 대상 및 방법 2011년 4월 13일부터 2011년 8월 16일까지 내원 환자 중 통풍을 진단받았거나 통풍이 의심되는 환자 44명을 대상으로 dual energy foot CT검사를 시행하였다. Scan data는 3D-workstation(LEONARDO)의 gout software를 이용하여 재구성한 후 영상의학과 전문의 2명이 요산결절 및 요산결절로 오인될 수 있는 artifact의 여부를 평가하였다. 대상 환자들은 CT검사를 제외한 다른 임상 소견들을 통해 통풍으로 확진된 환자 30명(남자: 27명, 여자 3명, 평균연령: 53.3세, 범위: 19~76세)과 통풍이 아니라고 확진된 환자 14명(남자: 11명, 여자: 3명, 평균연령: 50.7세, 범위: 28~68세)으로 구분하여 통풍에 대한 진단결과와 dual energy CT의 요산결절 여부를 비교 평가하였다. 결과 통풍으로 확진을 받은 환자 30명 중 27명에서 요산결절이 발견되었으며 3명에서는 발견되지 않았고 통풍이 아닌 환자 14명 중 14명 모두에게서 요산결절이 발견되지 않았다. 확진을 근거로 통풍환자 30명에 대한 dual energy CT검사의 민감도는 90%, 통풍이 아닌 환자 14명에 대한 특이도는 100%였다. 그리고 위양성발생률은 0%, 위음성발생률은 10%였고 정확도는 93%로 나타났다. 요산결절로 오인될 수 있는 artifact의 평가 결과는 통풍환자 30명 중 19명 환자의 thick skin과 15명의 toe nail부분에서 artifact가 보였고 통풍이 아닌 환자에서도 14명 중 7명의 thick skin과 4명의 toe nail 부분에서 artifact가 관찰되었다. 결론 본 연구결과 dual energy CT는 통풍에 대한 요산결절의 침착 여부를 평가하는데 높은 정확성을 보였다. 그러나 일부의 환자에게서 발바닥의 굳은살과 발톱부위에 요산결절로 오인될 수 있는 artifact가 발생됨에 따라 요산결절을 진단함에 있어 보다 세심한 관찰과 판단이 요구된다. 그럼에도 불구하고 dual energy gout CT는 높은 민감도와 정확도를 가지며 기존에는 정확하게 알 수 없었던 요산결절의 위치와 부피까지도 파악할 수 있었다. 따라서 지속적인 치료와 follow-up이 요구되는 통풍 환자에게 dual energy gout CT는 요산결절의 침착 정도와 위치, 치료의 경과를 평가하는데 있어서 유용한 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.

Adenosine Stress Dual Energy Cardiac Perfusion CT에서 심근관류 결손부위와 주변 정상심근의 조영증강 정도에 따른 Dual Energy Image의 유용성에 관한 연구

부재철(Jae Cheol Boo),한영길(Young Gil Han),이현진(Hyun Jin Lee),임근교(Geun Gyo Im),김순배(Soon Bae Kim) 대한CT영상기술학회 2011 대한CT영상기술학회지 Vol.13 No.2

I. Purpose This study aimed to determine the clinical effectiveness of dual energy imaging by comparative analysis with reference to the HU values measured from 140 kVp, 80 kVp, and mixing images with a ratio of 7 : 3 between them in normal myocardium and myocardial perfusion defect regions. This idea of comparative evaluation is based on the characteristics of dual energy that the HU values from the images from SP-DECT (adenosine stress cardiac perfusion CT using dual energy) vary with energy changes in X-ray caused by the increase or decrease of contrast agents. II. Meterial and Methods Subjects were patients who underwent dual source cardiac CT from September 14, 2009 to August 20, 2010 and were found to be with coronary artery disease. Each of them completed SP-DECT. Out of the images acquired, we used the images that were suspected to be with perfusion defect (PD) as a result of comparison With cardiac MRI and coronary angiography. They were sorted into stress-induced PD (SPD, N: 32) and myocardial infarction (MI, N: 31) by using our judgment. Next, measurement of HU values was made using ROIs in the PD site and normal myocardium adjacent to it. The size of each ROI was chosen as large as possible within the measurement areas and the number of ROIs was determined to be more than 2 to be averaged. For comparative evaluation, standard deviations of the means were calculated. III. Result The group means of standard deviations were 9.35 for MI and 27.53 for the SPD group, and in relation to the MI group, the mean of standard deviations of normal myocardium was 47.17, while in relation to the SPD that was 50.38. Our one way ANOVA analysis with SPSS (version 12.0, SPSS Inc, Chicago, IL, USA) of the data classified into three groups: SPD, MI, and normal myocardium (normal as against each of the SPD and MI groups) found that there were significant differences among the three groups, with p-value being .000(p<0.05). The Scheffe post hoc test also showed significant differences among the three groups, with p-value being .000(p<0.05). IV. Conclusions The results of this study of patients who underwent SP-DECT and were suspected to be with PD showed that, in terms of the mean of standard deviations of the HU values acquired, there were significant differences among the groups of adenosine stress induced PD, MI, normal myocardium. This suggests that at the time of the perfusion examination, contrast agents increase in the ascending order of normal myocardium, SPD, and MI. Differently phrased, given that contrast agents travel through blood vessels and blood flow in normal myocardium is considered to be normal, it can be interpreted that blood flow in the SPD group is worse than normal, but better than in the MI group. Another implication is that with these values a quantification analysis is feasible. In short, SP-DECT will be useful in increasing the accuracy of perfusion evaluation of ischemic heart disease in that it allows for more diverse imaging presentations by using characteristics of dual energy in relation to contrast agents, thereby making available comparative evaluation of images and facilitating quantitative analysis. 목적 Dual energy를 이용한 adenosine stress cardiac peifusion CT(SP-DECT) 검사에서 조영제의 증강정도에 따라 X-ray의 에너지 변화에 의한 영상의 HU값이 변화되는 특성을 이용하여 140 kVp, 80 kVp와 두영상을 혼합(7:3)한 mixing image의 정상심근과 myocardial perfusion defect부위의 HU값을 비교 측정하여 진단적 유용성을 알아보고자 한다. 대상 및 방법 연구대상은 2009년 09월 14일부터 2010년 8월 20일까지 dual source cardiac CT검사를 받은 환자 중 coronary artery disease가 있는 환자를 SP-DECT검사를 시행하였고 cardiac MRI와 coronary angiography와 비교해 perfusion defect(PD)가 있다고 판명된 영상을 사용하였다. 그 중 판독상에 stress에 기인한 PD(SPD, N:32)와 myocardial infarction(MI, N:31)로 분류하여 PD가 있는 부위와 인접한 정상심근에 ROI를 이용해서 각각의 HU수치를 측정하였다. ROI크기는 측정부위가 벗어나지 않는 정도에서 최대한 크게 하였고 최소 2부위 이상 측정하여 평균을 구하였다. 그리고 평균의 표준편차를 계산하여 비교 평가하였다. 결과 MI의 표준편차의 평균은 9.35이고 MI에 대한 normal myocardium의 표준편차의 평균은 47.17이였다. 그리고 SPD는 27.53이고 SPD의 normal myocardium은 50.38이였다. 그리고 두 집단의 전체 normal myocardium과 SPD, MI로 분류하여 SPSS(version 12.0, SPSS Inc, Chicago, IL, USA)를 이용하여 One way ANOVA로 분석한 결과 p value값이 .000(p<0.05)으로 나와 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 그리고 Scheffe 사후검증결과 normal myocardium, SPD, MI 모두 p value값이 .000(p<0.05)으로 세 집단간 모두 유의한 차이가 나타났다. 결론 본 연구 결과 SP-DECT를 시행하고 PD가 있는 환자 중 adenosine stress에 기인한 PD와 MI, 그리고 normal myocardium간에는 HU수치의 표준편차 값이 유의한 차이를 보였으며 이것은 perfusion검사 당시 normal myocardium, SPD, MI 순서로 조영제가 증강이 되는 것을 의미한다. 즉 조영제는 혈류를 따라 가기 때문에normal myocardium의 혈류가 정상이라고 했을 때 SPD는 정상심근 보다는 혈액의 흐름이 잘 안 된다고 볼 수 있고 MI 보다는 혈액의 흐름이 잘된다고 할 수 있을 것이다. 그리고 이러한 값들을 가지고 정량적인 수치화도 기능할 것이다. 결론적으로 SP-DECT는 조영제에 대한 dual energy의 특성을 이용하여 여러 영상을 제공해 줌으로써 그 영상들을 서로 비교 평가 할 수 있고 보다 객관적인 정량화가 가능하다는 점에서 ischemic heart disease의 관류평가에 유용한 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.

전방십자인대 손상의 보존적 치료

조우신(Woo Shin Cho),빈성일(Sung Il Bin),조용선(Yong Sun Cho),한영길(Young Gil Han),차호인(Ho In Cha) 대한정형외과학회 1997 대한정형외과학회지 Vol.32 No.2

청송 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐 거동에 관한 분석

윤덕중(Yoon Deok-Joong),방기성(Pang Gi-Sung),송영철(Song Young-Chul),한영길(Han Young-Gil) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

자가슬개건을 이용한 관절경적 전방십자인대 재건술의 술 후 결과 및 합병증

박철,빈성일,문호생,한영길 대한슬관절학회 1998 대한슬관절학회지 Vol.10 No.1

We reviewed the post-reconstructive results and complications of arthroscopic anterior cruciate ligament reconsbuction using the patellar bone-tendon-bone autograft in 91 patients who underwent the index surgery at least one year ago. The changes of Lysholm knee score, limitation of motion, instability of the reconstructed ACL, muscle strength, presence of anterior knee pain and other complications were evaluated at final follow-up(mean, 2.6 year). The results were as follows. 1. The mean Lysholm knee score was 65.5±15.5 preoperatively and improved to 88.5±7.4 postoperatively(p$lt;0.05). 2. Of all, nine(9.9%) complained anterior knee pain. 3. Three patients(3.3%) showed limited range of motion. 4. Five(3.5%) showed instability of reconstructed ACL during the followup. Two were caused by trauma. In other three, no definite causes were found. 5. In 23 patients, cybex isokinetic thigh muscle strength test was perfornied preoperatively and at post-up one year. The strength of quadriceps of the operated side at the angular velocity of 60 degrees per second showed mean 41.7% deficit of the normal side at postoperative one year. 6. Other complications were one case of chronic click sound in motion, and one case of the fracture which occurred at the autograft donor site of the proximal tibia.