부가필터를 적용한 디지털 흉부단층합성검사에서 환자 체형에 따른 화질 평가와 선량감소 효과

복근성(Geun Seong Bok),김상현(Sang Hyun Kim) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.1

흉부 단층 합성검사(Chest Digital Tomosynthesis, DTS)시 환자 체형에 따른 0.3 mm 구리 필터의 적용 및 AEC의 감도 변화에 의한 유효선량감소 효과와 폐 결절 검출능력을 평가하여 선량 최적화 조건을 평가하고자 한다. 8개의 인공 결절을 인체 팬텀 폐 영역내에 삽입하고 0.3 mm 구리 필터 적용 유무, 감도 변화에 따라 팬텀의 DTS 영상을 각각 획득하였다. 환자 체형에 따른 비교를 위해 팬텀 사이즈를 세 그룹으로 분류하여 small size에서는 결절이 삽입된 인체 팬텀을 단독으로 사용하였고 Average size에서는 한 개의 PMMA를, Large size에서는 두 개의 PMMA를 인체팬텀 후방에 밀착하여 위치시켰다. 유효선량은 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 계산 되었고 영상의 화질평가를 위해서 CNR과 SNR 측정을 통한 정량 평가와 인공결절 검출 수를 통한 검출민감도로 정성평가를 시행하였다. 모든 데이터는 통계학적으로 분석하였다. 유효선량은 Small size일 때 26 µSv, Average size 70µSv, Large size 133µSv 감소하였다. 유효선량은 0.3mm 구리 필터의 적용 여부에 따라 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 정량적 화질 평가에서는 0.3mmCu필터 사용 시 CNR과 SNR 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p>0.05). 또한 정성적 화질평가에서도 결절 검출 민감도는 팬텀 사이즈별 전체 그룹에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p>0.05). DTS에서 0.3 mmCu필터의 사용은 폐 결절 검출에서 진단적 가치를 유지하면서 환자 피폭선량 감소효과를 얻을 수 있다. 또한 실험에서 Large size 그룹의 경우 유효선량 감소 정도가 두드러진 점으로 보아 실제 체형이 큰 환자의 경우 0.3 mm Cu필터 사용은 더 높은 유효선량 감소 효과를 기대 할 수 있을 것이라 사료된다 To evaluate the effect of patient size on effective dose and image quality for Digital Chest Tomosynthesis(DTS) using additional 0.3 mm copper filtration. Eighty artificial nodules were placed in the thorax phantom(“Lungman,” Kyoto Kagaku, Japan), and Digital Chest Tomosynthesis(DTS) images of the phantom were acquired both with and without added 0.3 mm Cu filtration. To simulate patients of three sizes: small, average size and oversize, one or two 20-mm-thick layer of PMMA(polymethyl methacrylatek) blocks were placed on the phantom. The Effective dose was calculated using Monte Carlo simulations. Two evaluations of image quality methods have been employed. Three readers counted the number of nodules detected in the lung, and the measured contrast-to-noise ratios(CNRs) were used. Data were analyzed statistically. The ED reduced 26μSv in a phantom, 33μSv in one 20-mm-thick layer of PMMA block placed on the phantom, and 48μSv in two 20-mm-thick layer of PMMA blocks placed on the phantom. The Effective dose(ED) differences between DTS with and without filtration were significant(p<0.05). In particular, when we used two 20-mm-thick layer of PMMA blocks placed on the phantom, the ED was significantly reduced by 36% compared with those without additional filtration. Nodule detection sensitivities were not different between with and without added filtration. Differences of CNRs were statistically insignificant(p>0.05). Use of additional filtration allows a considerable dose reduction during Digital Chest Tomosynthesis(DTS) without loss of image quality. In particular, additional filtration showed outstanding result for effective dose reduction on two 20-mm-thick layer of PMMA blocks placed on the phantom. It applies to overweight patients.

이동식 디지털 흉부 X-선 장비의 중심정맥관 대조도 증강 영상에 대한 고찰

심재민(Jae-Min Shim),복근성(Geun-Seong Bok),김상현(Sang-Hyun Kim),김인수(In-Soo Kim),김동성(Dong-Seong Kim) 대한영상의학기술학회 2016 대한영상의학기술학회 논문지 Vol.2016 No.1

목 적 : 이동식 디지털 흉부 X-선 검사 시 중심정맥관의 대조도를 향상시키는 영상처리의 임상 적용에 대한 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 중심정맥관을 삽입한 40~80세 범위의 남녀 환자 각각 20명을 대상으로 하였다. 연구에 사용한 이동식 X-선 장비는 DRX-REVOLUTION(CARESTREAM, Ver. DRX-REVOLUTION direct view 5.6.716.0112)을 사용하였다. 본원 검사 조건인 74kVp, 1.4mAs로 흉부 X-선 검사를 한 후 중심정맥관의 신호를 개별적으로 비선형 증폭시켜 중심정맥관의 대조도를 향상 시키는 파라미터를 이용한 영상과 일반 흉부영상의 대조도 및 신호대잡음비, 대조도대잡음비를 비교􄤎분석하였다.영상의 평가는 Image J(Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA)를 이용하여 2mm×2mm 크기로 관심영역을 설정한 후 중심정맥관의 픽셀값과 근접한 주변조직인 심장의 픽셀값, 중심정맥관 및 심장의 표준편차를 측정하였다. 측정된 픽셀값과 표준편차를 이용하여 대조도 및 신호대잡음비, 대조도대잡음비를 산출하였고, 통계학적 검정은 95% 신뢰수준에서 대응표본 t검정으로 유의한 차이를 분석하였다. 결 과 : 정량적 평가 결과, 중심정맥관 대조도 향상 처리를 이용한 영상과 일반 흉부영상의 대조도는 각각 평균849±314, 388±248로 중심정맥관 대조도 향상 영상의 대조도가 우수하게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 신호대잡음비는 중심정맥관 대조도 향상 영상과 일반 흉부영상에서 각각 평균 13±3, 38±12로 일반 흉부영상에서의 신호대잡음비가 우수하게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 대조도대잡음비는 중심정맥관 대조도 향상 영상과 일반 흉부영상에서 각각 평균 4±2, 6±4로 일반 흉부영상에서의 대조도대잡음비가 우수하게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 정성적 평가 결과, 영상 처리 전􄤎후 각각 3.16±0.84, 4.39±0.65로 중심정맥관 향상 처리를 한 영상이 높은 점수를 나타냈으며, p<0.05로 두 영상이 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 평가되었다. 결 론 : 중심정맥관 대조도 향상 처리를 이용하였을 시 신호대잡음비와 대조도대잡음비가 저하되지만 대조도는 상승하였다. 동일한 조건에서 검사를 진행할 때 중심정맥관 대조도 향상 처리를 이용하여 영상을 구현함으로써 주변조직과의 대조도를 증가시켜 중심정맥관을 명확하게 구현할 수 있으므로 중심정맥관의 위치 확인에 대한 유용성이 크다고 생각한다. 해상력 저하와 주변 잡음의 상승으로 인한 영상의 화질 저하를 고려하여 용도에 맞게 사용해야 할 것으로 생각한다. Purpose : This study aims to assess the utility of clinical application of the image processing that enhances the contrast of the central line in the mobile chest X-ray. Materials and Methods : The target of this study was the 40 patients who had the central venous catheter inserted in their bodies. The mobile X-ray equipment used for the study was DRXREVOLUTION by CARESTREAM. The software version was DRX-REVOLUTION direct view 5.6.716.0112. After having chest X-ray test with 74KVp, 1.4mAs, which is the requirement for the test in our hospital, the study compared and analyzed the image that used the enhancing process of the central line with the contrast of the general chest image, the noise ratio against signal, and the noise ratio against contrast. For the assessment of the image, we set the interest area with the magnitude of 2mm×2mm using Image J(Wayne Rasband, National Institutes of Health, USA) and measured the pixel value of the central line, the pixel value of the heart, which is the neighboring organ, and the standard deviation of the heart. By using the measured pixel values and the standard deviation, we got the contrast, the noise ratio against signal, and the noise ratio against contrast. For the statistical test, we analyzed the significant difference with the paired sample t test at 95% of confidence level. Result : The average contrast of the image which used the enhancing process of the central venous catheter and that of the general chest X-ray image were 849±314 and 388±248 respectively, showing that the contrast image of the enhanced central line was higher with statistically significant difference(p<0.05). The noise ratio against signal was 13±3 and 38±12 on average in the image of enhanced central line and in the image of the general chest X-ray respectively, indicating that the noise ratio against signal in the general chest X-ray was better with statistically significant difference(p<0.05). The noise ratio against contrast was 4±2 and 6±4 on average in the mage of enhanced central line and in the image of the general chest X-ray respectively, indicating that the noise ratio against contrast in the image of the general chest X-ray was better with statistically significant difference(p<0.05).The average watching assesment of the image which used the enhancing process of the central venous catheter and that of the general chest X-ray image were 4.39±0.65 and 3.16±0.84 respectively, showing that the contrast image of the enhanced central line was higher with statistically significant difference(p<0.05). Conclusion : When using the enhancing process of the central line, the noise ratio against signal and the noise ratio against contrast went down but the contrast went up. When conducting the test under the same condition, getting image by using the enhancing process of the central line increases the contrast against the neighboring organs, which contributes to getting clear image of the central line and locating the central venous catheter. However, it needs to be used for different usages considering the decline in image quality caused by the lowered resolving power and increased surrounding noise.

의료용 인공지능에 대한 동향 분석 및 방사선사 인식조사

최준희(Jun-Hee Choi):김상현(Sang-hyun Kim),복근성(Geun-Seong Bok),김형철(Hyoeng-Cheol Kim),김동성(Dong-Seong Kim) 대한영상의학기술학회 2017 대한영상의학기술학회 논문지 Vol.2017 No.1

목 적 : 최근에 이르러 인공지능은 비약적으로 발전하고 있는 분야이며, 최근 타 산업계를 비롯하여 의료계에서도 개발 및 적용되고 있는 추세이다. 급변하는 의료 환경에도 불구하고 국내 영상의학기술학계에는 의료용 인공지능에 대한 연구자료 및 분석이 미비한 실정이다. 이에 본고는 의료용 인공지능과 관련된 자료를 수집하여 동향을 알아봄과 동시에 각종 연구에 기본적인 정보를 제공하고, 방사선사들의 인식을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 의료용 인공지능의 최신 동향을 알아보기 위해 언론의 보도경향을 분석하고자 하였다. 한국언론진흥재단의 뉴스 빅데이터 서비스인 ‘빅 카인즈(www.bigkinds.or.kr)’를 이용하여 “의료용 인공지능”을 키워드로 검색된 기사 중 의료용 인공지능과 관련도가 높은 기사를 선정 및 검토하였다. 또한 각 산업기술 동향의 가장 최선두에 존재하며 법적 구속력을 가진 특허정보를 얻기 위해 특허 검색서비스인 ‘키프리스(www.kipris.or.kr)’를 이용하여 국내 인공지능 의료기기 특허건수를 비교하였다. 마지막으로 현직 방사선사들의 인식조사를 위해 네이버의 ‘오피스 폼’을 이용하여 온라인으로 설문조사를 시행하였다. 통계분석은 SPSS23 카이제곱 검정을 하여 유의 확률을 성별, 연령별, 방사선사 경력 별로 확인하였다. 결 과 : 언론보도는 2016년 들어 급증했고, 주로 진단 및 검사에 집중되었다. 인공지능관련 특허출원 건 중 의료기기에 관련된 건수는 전체의 약 30%이상 차지했다. 대부분의 방사사들은 인공지능에 의한 사회전반적 일자리 축소에는 동의했지만, 인공지능이 방사선사를 대체하지는 못 할 것이라고 응답했다. 결 론 : 인공지능기술이 의료계 전반에 급속도로 유입 되고 있는 것을 확인했으며, 이로 인해 방사선사들에게 직·간접적으로 영향을 끼칠 것으로 전망된다. 하지만 방사선사들은 여전히 안일한 태도를 보이고 있다. 시대의 변화에 맞춰 인식의 변화도 요구되는 바이다. Purpose : Recently, Artificial Intelligence (AI) has been grown dramatically in the medical profession. Including the other industries, it has been developed and of application.rket. Despite the rapidly changing circumstances, research and analysis are inadequate at the society of radiological imaging technology. In this study, we aim to collect information related to the artificial intelligence of the medical institution, and to provide basic information on the various researches by applying artificial intelligence. Materials and Methods : I wanted to analyze the trend of journalism in order to find out the latest trends in artificial intelligence. Using the ‘bigkinds’, which is a news data base search service, the article related to medical artificial intelligence was reviewed. In addition, the patent search service was used to obtain patent applications. Finally, we examined online survey using Naver’s ‘office form’ to investigate the recognition of incumbent radiological technologists. Using the statistical program SPSS 23.0, we checked up the statistical significance by gender, age and career. Result : Media reports have soared in 2016, Primarily focusing on diagnosis and testing. The number of patent applications related to medical appliances accounted for more than 30 percent of the total cases on the artificial intelligence. Most radiological technologists have agreed the overall job reductions by artificial intelligence, but said that artificial intelligence would not replace them. Conclusion : Artificial intelligence technology has been rapidly gaining access to medical fields throughout the world, which is expected to affect radiological technologists directly and indirectly. However, they remain complacent. Changes in perception are also required in accordance with the change of the times.

슬관절 전치환술 후, 양측 X-선 무릎 전후면과 하지 전신 계측 검사 시 튜브와 디텍터간 거리에 따른 인공 구조물의 왜곡과 영상 화질에 대한 연구.

김무영(Moo-Young Kim),전창규(Chang-Kyu Jeon),남궁호(Koong-Ho Nam),황유하(You-Ha Hwang),복근성(Geun-Seong Bok),방용식(Yong-Sik Bang) 대한영상의학기술학회 2021 대한영상의학기술학회 논문지 Vol.2021 No.-

슬관절 전치환술(TKRA ; Total Knee Replace Arthroplasty) 후, 양측 무릎 전후면 검사 (Both Knee AP; Both Knee Antero-Posterior projection)와 하지 전신 계측검사 (Teleradiogram)에서 X-선 튜브와 디텍터 간 거리(SID: Source to Image-Receptor Distance)의 차이에 의한 인공구조물의 왜곡이 발생한다. 이는, SID를 130cm로 하여 최적으로 개선할 수 있다는 선행연구를 참고하여, 최적의 화질을 유지하는 범위 내에서, Both Knee AP 검사 후 최대한 환자 자세 변화 없이 Teleradiogram 검사를 시행할 수 있는, 최적의 Both Knee AP의 SID를 찾고자 한다. 실험은 DR X-선 장비(XGEO GC80 , SAMSUNG)를 활용하여, 인공구조물을 무릎과 비슷한 모양으로 고정하였다. 왜곡의 정량적 비교를 위해, 임의의 기준점에서 양옆 5cm 지점에 철심을 부착하였다. 제작한 대상을 이용한, Both Knee AP 검사의 SID를 100cm에서 200cm까지 10cm 단위로 변화시킨 영상과 Teleradiogram 영상에서 인공구조물 모양의 왜곡을 비교하였다. 또한 두 종류의 Grid를 이용하여 SID변화에 따른 화질을 비교 하였다. 각 영상의 왜곡 평가를 위하여, 기준점과 양쪽 철심의 거리를 측정하였고, 화질은 신호 대 잡음비(SNR)와 대조도 대 잡음비(CNR)를 Image J프로그램을 이용하여 구하였다. 실험 결과 Teleradiogram SID 200cm와 Both Knee AP SID 200cm에서 인공구조물의 왜곡이 가장 작았다. SID에 따른 왜곡의 개선 정도는 130cm 이상부터 작아 지면서, 평균 좌는 0.9mm, 우는 1.1mm로 일정해졌다. Focus 100cm Grid를 사용하고, SID 100cm에서의 화질과 Focus 130cm Grid를 사용하고, SID 130cm에서의 화질의 차이는 CNR은 평균 9.1, SNR 은 평균 7이였다. 따라서 SID 130cm에서 Knee AP 검사 후, 동일한 자세로 200cm에서 Teleradiogram 검사시, 영상의 왜곡을 최소화할 수 있고, 또한 재촬영 감소로 인한 환자의 피폭도 감소시킬 수 있다. The distortion of artificial implants on the Knee Antero- Posterior radiographs (Knee AP) and Teleradiographs has been occasionally shown according to Source to Image-Receptor Distance (SID) after Total Knee Replace Arthroplasty (TKRA) and it caused repeated examination and unnecessary radiation dose. We evaluated the distortion of the implant and image quality according to the 10cm change from 100cm to 200cm of SID on a digital radiography system (Samsung XGEO GC80, Seoul, Korea). An artificial knee with a implant was formed in clay and two guide pins set 5 cm away from the central standard point to both sides. In order to evaluate the distortion, the distances from the standard point to both guide pins on the images were measured and Signal to Noise Ratio (SNR) and Contrast to Noise Ratio (CNR) were calculated for evaluation of image quality using Image J and Image Comparer program. The distortion improvement was sharply reduced from the SID of 130cm, and the average left side became 0.9mm and the right side became constant at 1.1mm. The difference between image quality of using focus 130cm grid and SID 130cm and image quality at using focus 100cm grid and SID 100cm is average 9.1(CNR) and average 7(SNR). The combination of 130cm SID Knee AP radiograph and 200cm SID teleradiograph might be a useful TKRA examination minimizing distortion at the same posture.