흉부 X-ray 검사 시 선량 비교를 활용한 유효 Detector Exposure Index 기반의 적절한 관전압 범위 제안

심지나(Jina Shim),이영진(Youngjin Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.2

본 연구는 흉부 X-ray 검사 시 디지털 영상의 적절한 유효 Detector exposure index (DEI) 범위 내의 영상의 Dose area product (DAP)값과 유효선량을 비교함으로써 적절한 관전압의 범위를 확인하고자 하였다. GE Definium 8000을 사용하여 흉부팬텀을 이용한 Chest PA 검사를 재현하였다. kVp range는 60~130 kVp, mAs range는 2.5 ~ 40 mAs로 설정하였다. 획득한 영상을 유효한 DEI 범위의 영상으로 분류하고 측정한 DAP을 이용하여 PC-Based Monte Carlo Program을 통해 유효선량을 계산하였다. 영상의 정량적 평가를 하기 위해 Picture archiving and communication system을 이용하여 흉추, 갈비뼈가 포함된 폐야부위, 갈비뼈가 포함되지 않은 폐야부위, 간 등 총 네 부분의 Signal to noise ratio (SNR)를 측정하였다. 관전압 별 그룹의 유의성은 Kruskal-wallis test와 사후검정으로 Mann-whitney test를 시행하여 검증하였으며 검증에 사용된 신뢰구간은 95%이다. 총 13개의 관전압 중 적정한 유효 DEI 범위안에 포함된 네개의 관전압 (60~90 kVp)을 각각 비교 하였을 때, DAP는 60 kVp를 기준으로 80 kVp, 90 kVp를 비교한 결과에서만 유의한 차이를 보였다 (p= 0.034, 0.021). 유효선량은 모든 관전압 그룹에서 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). SNR은 간 부위에서 80 kVp와 90 kVp를 제외한 모든 그룹에서 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 그러므로 디지털 환경에서 적정한 흉부 X-ray 영상의 농도를 나타내기 위해 100 kVp 이상의 고관전압은 환자 선량 및 영상 측면에서 재고할 필요성이 있다고 사료된다. This study is to confirm the range of tube voltage for Chest X-ray in DR system by comparing with dose area product (DAP) and effective dose in efficient detector exposure index (DEI) range. GE definium 8000 was used to for the phantom study. The range of tube voltage is 60~130 kVp and of mAs is 2.5~40 mAs. The acquired images were classified into efficient DEI groups, then calculated effective dose with DAP by using a PC-Based Monte Carlo Program 2.0. The signal to noise ratio (SNR) was measured at 4 regions, including the thoracic spine, the lung area with the ribs, the lung area without the ribs, and the liver by using Picture Archiving and Communication System. The significance of the group for each tube voltage was verified by performing the kruskal-wallis test and the mann-whitney test as a post-test. When set to 4 groups dependned on the tube voltage, DAP showed significant differences; 60 kVp and 80 kVp, and 60 kVp and 90 kVp (p= 0.034, 0.021). Effective dose exhibited no statistically significant differences from the all of the group (p>0.05). SNR exhibited statistically significant differences from the all of the group in the liver except compared to 80 kVp and 90 kVp (p<0.05). Therefore, high tube voltages of 100 kVp or more need to be reconsidered in terms of patient dose and imaging in order to represent an appropriate chest X-ray image in a digital system.

흉부 저선량 및 복부 비조영 CT 검사에서 환자 및 장비 인자와 선량과의 상관관계 분석

심지나(Jina Shim),이영진(Youngjin Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.2

본 논문에서는 흉부 저선량 CT와 복부 비조영 CT에서 선량기록을 바탕으로 환자선량에 영향을 줄 수 있는 요인과 상관관계를 확인하여 실질적인 선량 감소 방안의 근거를 마련하고자 하였다. 흉부 저선량 CT와 복부 비조영 CT 검사 시 불필요하게 피폭이 발생하는 원인을 찾기 위해 7가지 요인(나이, 성별, 키, 몸무게, BMI, 환자 상태 (입원, 외래), dose modulation 활성화 유무)과 CT 선량과의 상관관계를 확인하였다. 상관관계 확인을 위해 사용된 통계기법으로는 로지스틱 회귀분석을 사용하였다. 흉부 저선량 CT 검사에서는 키가 클수록, BMI 가 높을수록, dose modulation을 비활성화한 경우에 진단참고수준 (diagnostic reference levels, DRL) 기준치의 초과 위험률이 낮아졌다 (odds ration<1; p<0.05). 또한 여성의 경우와 몸무게가 클수록 DRL 기준치의 초과 위험률이 높아졌다 (odds ration>1; p<0.05). 복부 비조영 CT 검사에서는 몸무게가 클수록, dose modulation을 비활성화한 경우에 DRL 기준치의 초과 위험률이 낮아졌다 (odds ration<1; p<0.05). 이처럼 방사선 피폭에 영향을 주는 다양한 요인에 대한 연구를 수행하여 환자 선량과의 연관성을 찾고 이에 따른 선량을 낮추는 노력이 필요할 것으로 사료된다. This paper is to establish a basis for a dose reduction strategy by confirming correlations with the factors that may affect the radiation dose based on the dose records in low-dose chest CT and abdominal non-contrast CT. In order to find out the causes of unnecessary exposure, the correlation between seven factors (age, gender, height, weight, BMI, patient status [inpatient and outpatient], and use of dose modulation) and CT dose were identified. Logistic regression was used as the statistical analysis for correlation verification. In the low dose chest CT, as the higher values of height and BMI and dose modulation off were associated with lowering the risk exceeding Diagnostic Reference Levels(DRL) (odds ration<1, p<0.05). However, as woman compared to man and the higher values of weight were associated with highering the risk exceeding DRL (odds ration>1, p<0.05). In the abdomen CT, as dose modulation off were associated with lowering the risk exceeding DRL (odds ration<1, p<0.05). Therefore It is necessary to conduct research on the relationship between various factors affecting radiation exposure and patient radiation dose for reducing the dose.

블라인드 품질 평가 방법을 사용한 주석필터 사용 유무에 따른 CT 영상 특성 비교

심지나(Jina Shim),이영진(Youngjin Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.3

전산화단층촬영장치 (Computed tomography, CT)의 의료 방사선량을 낮추기 위한 방법으로 주석필터의 사용을 통해 직접적으로 환자의 선량을 낮추는 방법이 있다. 그러나 주석필터의 사용으로 바뀐 X선 스펙트럼으로 인해 기존의 영상과 다른 인상의 영상으로 나타나기 때문에 질병 진단에 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 흉부 저선량 CT에서 주석필터의 적용 및 high pitch에 따른 영상평가를 진행함으로써 주석필터 사용 시 영상의 변화 양상을 살펴보았다. 본 연구에서는 비교를 위해 총 3개의 그룹으로 나누어 영상을 획득하였다. Group 1은 주석필터를 사용하지 않았으며, 기존에 사용하던 pitch인 0.8의 영상을 획득하였다. Group 2는 주석필터를 사용하였고, pitch는 0.8이며 Group 3은 주석필터를 사용하였으며 pitch는 2.5이다. 영상의 화질을 비교하기 위해 no-reference 기반으로 사용되는 블라인드 품질 평가 인자 중 natural image quality evaluator (NIQE)와 blind/referenceless image spatial quality evaluator (BRISQUE)를 사용하였다. 그 결과 NIQE 수치는 Group 1, Group 3, Group 2 의 순서대로 낮게 나타났다. BRISQUE 수치는 Group 3, Group 2, Group 1 의 순서대로 낮게 나타났다. 이를 통해 흉부 저선량 CT에서 주석필터 및 high pitch 기술의 영상의 우수성을 확인함으로써 특히 호흡 조절이 어려운 흉부 저선량 CT 환자에 있어서 더 정확한 영상에 대한 기대감을 가질 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다. The use of tin filters as a way to reduce the medical radiation in computed tomography (CT). However, due to the changed X-ray spectrum with the use of tin filters, disease diagnosis could be affected because it appears as images of different impressions from previous images. Therefore, this study evaluates the changes in images when using tin filter and high pitch in chest low-dose CT. In this study, images were acquired in groups of three for comparison. Group 1 did not apply to tin filter, and used the existing pitch 0.8. Group 2 used a tin filter, pitch 0.8, Group 3 used a tin filter, and pitch 2.5. To compare the image quality, the natural image quality evaluator (NIQE) and the blind/referenceless image quality evaluator (BRISQUE) were used among the blind quality evaluation factors depended on a no-reference basis. As a result, the NIQE values were low in the order of Group 1, Group 3, and Group 2. BRISQUE values were low in the order of Group 3, Group 2 and Group 1. This study confirms the superiority of images of tin filter and high pitch techniques in chest low-dose CT, which is considered to be a fundamental study for acquiring accurate images of patients with difficult breathing control.

Wrist PA-grip view에서 먼쪽노자관절의안정성 정도 측정 시 왜곡도 평가

심지나(Jina Shim),이영진(Youngjin Lee) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.3

Wrist PA-grip view는 주변 인대들의 손상을 쉽게 진단할 수 있기 때문에 삼각섬유연골 파열 진단에 시행한다. 그러나 의료장비 기술의 발전에도 불구하고 기하학적 요소에 따른 영상의 왜곡은 아직까지도 많은 제한점이 있다. 본 논문에서는 정확한 Wrist PA-grip view 검사를 위해 현재 사용되고 있는 검사방법에서 발생되는 왜곡을 분석하여 영상의 왜곡을 최소한으로 감소시킬 수 있는 검사방법을 제시하고자 한다. Wrist PA-grip view를 재현하기 위하여 인체모형 팬텀을 사용하였고 source of image distance (SID)는 110 cm와 임의로 정해놓은 130 cm, 150 cm로 설정하였다. 각 SID에 따라서 손목 팬텀을 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 0, 2, 4, 6, 8, 10 cm 이동하였다. 정량적 평가를 하기 위해 손목 팬텀의 이동 시 마다 자뼈와 노뼈의 먼쪽관절면의 거리의 차이를 picture archiving and communication system (PACS) system을 통해 측정하였다. 정성적 평가로는 방사선사 20명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. SID에 따라 나뉜 세 그룹 간의 x축과 y축 방향의 움직임에 따른 왜곡도를 비교하기 위해 Kruskal Wallis test 통계기법을 시행하였으며 사후검정으로 Tukey test를 시행하였다. 정량적 평가 결과에서 x축 방향으로 이동하여 얻은 측정값은 모든 그룹에서 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). y축 방향으로 이동하여 얻은 측정값은 대부분의 그룹에서 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 영상에서 왜곡이 임상적 진단과 수술에 많은 영향을 미치는 검사의 경우, 보다 정확한 진단을 위해 영상 후처리로 영상의 질을 유지하는 한도 내에서 기존의 SID인 110 cm 보다는 150 cm에서 검사하여 왜곡을 감소시키기를 제안하는 바이다. Wrist PA-grip view is used to diagnose triangular fibrocartilage complex (TFCC) tear because it can easily diagnose damage to the surrounding wrist ligaments. However, despite advances in radiology equipment, distortion of images due to geometric elements still has many limitations. In this paper, we propose a method that can minimize the distortions of images by analyzing the distortions occurring in the wrist PA-grip view. A source of image distance (SID) were set at 130 cm and 150 cm for comparison with 110 cm. Depending on the SID, the phantom of wrist was moved at 0, 2, 4, 6, 8, and 10 cm in the X-axis and Y-axis directions, respectively. For quantitative evaluation, the difference of distance between the radius and ulna was measured in picture archiving and communication system (PACS) system. As a qualitative evaluation, survey was conducted among 20 radiologic technologists who examined the Wrist PA-grip view. The Kruskal Wallis test was performed to compare the distortion according to the phantom movement in the X-axis and Y-axis directions based on the SID, and the Tukey test was performed as a post-test. In the quantitative evaluation results, the measured values obtained in the X-axis was not significantly different in all groups (p>0.05). The measured values obtained in the Y-axis was significantly different in the most groups (p<0.05). Therefore, to reduce distortion while maintaining image quality, we recommend what examine the SID at 150 cm than 110 cm.

Feasibility of application for fast non local means noise reduction algorithm with X-ray image using human anthropomorphic phantom

Youngjin Lee(이영진),Jina Shim(심지나),Seong-Hyeon Kang(강성현),Hye Ran Choi(최혜란),Eunsoo Seo(서은수),Jeewoo Hwang(황지우),Heekyung Oh(오희경) 대한전자공학회 2018 대한전자공학회 학술대회 Vol.2018 No.6