Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 Auto Exposure와 Manual Exposure의 선량비교

강동기(Dong ki Kang),이병욱(Byung Wook Lee),금현수(Hyun Soo Keum),장기철(Ki Cheol Jang),최진(Jin Choi) 대한전산화단층기술학회 2013 대한CT영상기술학회지 Vol.15 No.1

목적 Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 장비에 설정된 Auto Exposure와 사용자가 설정한 Manual Exposure방식의 피폭선량을 비교하여 관상동맥 CT 혈관조영술의 피폭선량을 줄이는데 그 목적이 있다. Auto Exposure로 검사할 시 Heart Rate(HR)가 높으면 scan을 2~3회 정도하기 때문에 피폭선량이 증가하게 되는데 HR가 높아도 Manual Exposure를 이용하여 1회 scan할 경우와 비교하여 검사의 실패율과 피폭선량의 차이를 알아보고자 한다. 대상 및 방법 2012년 1월 2일부터 2012년 2월29일까지 종합검진과 외래환자 중 성인 100명을 대상으로 Auto Exposure 50명, Manual Exposure 50명을 실험하였으며, 성별분포는 남자 59명, 여자 41명이었고 평균 나이는 55.3±10.6세였다. 장비는 Aquilion ONE Cardiac Volume Scan 640MS(Toshiba, Japan)을 사용하였고 검사에 적용한 기준은 관상동맥 CT 혈관조영술검사 전 심장박동을 Triggering하여 HR가 65 bpm 이하는 실험대상에서 제외하였다. 영상 재구성은 R-R간격 30~80% 구간 중 수축기말(End Systolic)과 확장기말(End Diastolic)을기준으로 영상을 재구성하여 화질을 평가하였다. Auto Exposure방식일 때는 HR에 따라 2beat, 3beat scan방식을 사용하였고 Manual Exposure방식 일 때는 1beat scan방식만을 사용하여 검사 후 영상 재구성과 피폭선량을 조사하였다. 피폭선량은 검사 후에 제시되는 선량보고서 자료를 사용하였으며 통계처리는 PASW Statistics(SPSS) Ver. 18.0을 이용하여 분석하였다. 결과 검사실패율은 총 100건 중 5건(5%)이었으며 각각 Auto Exposure 50명 중 2명(4%), Manual Exposure 50명 중 3명(6%)이었다. 두 집단간의 검사실패율에 대하여 독립표본 t-검정분석 결과 유의확률이 0.65(p 〉0.05)로 두 집단간의 검사 실패율은 차이가 없었다. Auto Exposure와 Manual Exposure의 피폭선량 DLP값을 분석한 결과 Auto Exposure에서는 413.5±259.4 mGy·cm, Manual Exposure에서는 97.9±66.1 mGy·cm로 두집단간의 피폭선량에 대하여 독립표본 t-검정 결과 유의확률이 0.000(p〈 0.05)으로 두 집단간의 피폭선량은유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 두 가지 방법을 비교했을 때 Manual Exposure방식이 Auto Exposure방식 보다 피폭선량이 76.4% 감소하는 것으로 분석되었다. 결론 Volume CT를 이용한 관상동맥 CT 혈관조영술에서 장비에 설정된 Auto Exposure방식과 사용자가 지정하여 Manual Exposure하는 방식 간에 검사 실패율은 차이가 없었다. Auto Exposure와 Manual Exposure방식으로 실험대상을 검사하여 얻은 영상을 영상의학과 전문의에게 의뢰하여 화질을 평가한 결과 차이가 없었다. 관상동맥 CT 혈관조영술검사 시 장비에 설정된 Auto Exposure방식을 사용하면 HR가 65 bpm 이상이면 2beat scan을 하고 HR가 85 이상일 때는 3beat로 Scan을 하는데, HR와 상관없이 사용자가 지정하여 Manual Exposure로 1beat scan을 해도 검사실패율의 차이 없이 피폭선량을 76.4% 감소시킬 수 있었다. HR가 70 bpm 이상일 때는 Systolic 구간에서 영상을 재구성해야 하므로 Diastolic 구간보다 화질이 떨어지고 Cardiac Modulation 기능을 사용하기 때문에 BMI지수가 31 이상일 때는 화질이 현저히 저하된다. 따라서 BMI지수가 31 이상일 때는 Cardiac Modulation 기능을 사용하지 않고 Manual로 mA를 설정할 필요가 있다. Volume CT를 이용하면 관상동맥 CT 혈관조영술에서 기존에 검사가 불가능했던 높은 HR에서도 검사가 가능하지만 낮은 HR보다 화질은 저하된다. Volume CT를 이용하여 관상동맥 CT 혈관조영술검사 시 Auto Exposure보다 Manual Exposure 방식이 피폭선량을 줄일 수 있다. Ⅰ. Purpose The purpose of this study is to reduce Exposure dose of coronary artery CT angiography by comparing Exposure dose of Auto Exposure that was setted in the equipment with Exposure dose of Manual Exposure that the user sets when we use volume CT. Exposure dose would be increased because we scan two or three times, if heart rate (HR) of the patient is high when we test a patient by Auto Exposure. Therefore, we try to know the difference of Exposure dose and a failure rate of the test when we test a patient by Manual Exposure and scan only one time though HR of the patient is high. Ⅱ. Materials and Methods The subjects were 100 adults who visit the hospital in outpatient and for a comprehensive medical testing from 2, Jan to 29, Feb, 2012. We divided into two groups. One group is 50 adults for Auto Exposure, the other group is 50 adults for Manual Exposure. Of these patients, 59 were men and 41 were women. The average of ages was 55.3±10.6. We excluded a patient had below HR 65 bpm by triggering heartbeat before we tested coronary artery CT angiography. The equipment was used by Aquilion ONE Cardiac Volume Scan 640MS (Toshiba, Japan). We reconstructed the images and evaluated the quality of images based on End Systolic and End Diastolic in 30~80% of R-R interval. We tested by using one beat, two beat, and three beat scan method depending on HR in Auto Exposure mode and just one beat scan method in Manual Exposure mode, and then we reconstructed the images and investigated Exposure Dose. We used Dose report data coming out the test and measured Exposure dose. We analysed using PASW Statistics (SPSS) Ver. 18.0. Ⅲ. Results The failure rates of test were 5 (5%) of 100, Auto Exposure and Manual Exposure showed 3 (6%) of 50 and 2 (4%) of 50, respectively. As a result of Independent Samples t-test about the failure rates of test between two groups, there was no difference. As a result of analysing Exposure dose of Auto exposure and of Manual Exposure, Auto exposure had 413.5±259.4 mGy·cm and Manual Exposure had 97.9±66.1 mGy·cm. That means there was a significant difference of Exposure dose between two groups. Therefore, when we compared two kinds of test method, Exposure Dose would be reduced as much as 76.4% in Manual Exposure method than in Auto Exposure method. Ⅳ. Conclusion There was no difference of failure rate of test between Auto Exposure method that was setted in the equipment and Manual Exposure method that the user sets in coronary artery CT angiography using Volume CT. The images coming out Auto Exposure and Manual Exposure method were referred to Radiologists and evaluated and there was no difference. If we use Auto Exposure method in coronary artery CT angiography, we should do 2 beat scan when a patient have above HR 65 bpm and 3 beat scan when a patient have above HR 85 bpm. However, we could reduce Exposure dose as much as 76.4% when we use Manual Exposure and do 1 beat scan regardless of HR without difference of failure rate of test. We should reconstruct the images in Systolic period when HR of a patient is above 70 bpm, so the quality of images would get going down because of using Cardiac Modulation function if BMI index is above 31. Therefore, we need to set mA in Manual when BMI index is above 31 and we don’t use Cardiac Modulation function instead. It gets possible to test when there is high HR of a patient which it had been impossible before in coronary artery CT angiography when we use Volume CT, but the quality of images go down. The Manual Exposure method can reduce Exposure dose in coronary artery CT angiography by using Volume CT.

Single Source Dual Energy CT를 이용한 금속성 인공음영(Metal Artifact) 감소기법에 대한 연구

장기철(Hyun Soo Keum),금현수(Ki Cheol Jang),최진(Jin Choi),이지현(Ji Hun Lee),이병욱(Byung Wook Lee),서재수(Jae Soo Seo),김원석(Won Seok Kim) 대한CT영상기술학회 2011 대한CT영상기술학회지 Vol.13 No.1

목 적 기존의 polychromatic X-ray인 kVp방식이 아닌 single source dual energy CT를 이용하여 monochromatic X-ray인 keV방식의 영상을 획득함으로써 척추경 나사의 금속성 인공음영이 감소된 CT영상을 얻는데 목적이 있다. 대상 및 방법 본 연구에 사용된 장비는 GE Healthcare사의 Discovery CT 750 HD를 사용하였고, 동물실험에 사용된 조건은 관전압 80 kVp와 140 kVp, 관전류 630 mA, standard kernel, detector collimation 20 mm, slice thickness 1.25 mm, rotation time 0.6 sec, medium FOV로 고정하고, recon mode를 monochromatic mode와 metal artifact reduction mode로 변경하고 pitch를 0.51 : 1, 0.98 : 1, 1.37 : 1로 변경하여 교차실험 하였다. 실험은 돼지의 요추 3번 부위에 2개의 척추경 나사를 삽입하고 촬영한 후 영상의 인공음영 감소 정도를 분석하였다. 실험의 정확도를 높이기 위해 동일한 부위를 반복실험 하였으며, 실험의 통계적 유의성을 검정하기 위하여 통계 패키지 프로그램인 SPSS 17.0한글판을 사용하여 분석하였다. 결 과 Single source dual energy CT를 이용하여 단색 방사선인 keV monochromic image을 획득하면 척추경 나사의 금속성 인공음영을 감소시킨 CT영상을 얻을 수 있으며 recon mode는 monochromatic영상이 metal artifact reduction영상보다 판독하기에 더 적합 하였다. 영상의학과 전문의 5명에게 의뢰한 화질 평가 결과 110 keV monochromatic 영상을 선택한 수가 3명으로 가장 많았고, 100 keV와 120 keV monochromatic 영상을 선택한 수는 각각 1명이었다. Pitch변화에 따른 영상의 차이는 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났으며 기존의 kVp방식으로 얻은 영상보다 금속성 인공음영이 감소된 monochromatic 영상으로 만든 3D VR영상의 화질이 더욱 좋은 것으로 나타났다. 결 론 Single source dual energy CT는 kVp와 mAs가 고정되어 있어 사용자가 임의로 조절할 수 없으며 이로 인해 피폭선량이 기존 장비에 비해 많은 단점이 있다. 따라서 향후 촬영조건 조절을 위한 기술개발과 이에 따른 피폭선량 감소방안에 대한 연구가 필요하다. Ⅰ. Purpose The purpose of this study is to achieve a CT image which reduce metal artifact of pedicle screw by obtaining a image of monochromatic keV method that use not original polychromatic kVp but Single Source Dual Energy CT. Ⅱ. Materials and methods We used Discovery CT 750 HD by GE company. The used conditions for animal experiment were that we setted 80 kVp and 140 kVp for tube voltage, 630 mA standard kernel detector collimation 20 mm for Tube Current, 1.25 mm, rotation time 0.6 sec, medium FOV for slice thickness and changed recon mode into monochromatic mode and metal artifact reduction mode, pitch into 0.51 : 1, 0.98 : 1, 1.37 : 1. We analyzed the degree of metal artifact reduction after insertion two pedicle screws in 3rd lumbar of pigs and then taking a photograph. We used SPSS 17.0 korean version for sure statistical difference. Ⅲ. Results We could achieve a CT image which reduced metal artifact of pedicle screw. In case of recon mode, monochromatic image is more proper than MAR image to read. The results of the picture quality assessment which consulted 5 radiologist were that 3 specialist selected 110 keV monochromatic image, 2 selected 100 keV and 120 monochromatic image, respectively. The differences of image according to Pitch change were no significant statistically. It was more good picture quality 3D VR image which made from monochromatic image that is reduced metal artifact than a image from original kVp method. Ⅳ. Conclusion We could not control Single Source Dual Energy CT because of settled kVp and mAs. So it was disadvantage of much exposure dose compared with original equipment. Therefore it is need to study development of technology for control of scan parameter and reduction exposure dose.

Stent가 삽입된 관상동맥 CT영상에서 재구성 알고리즘(Algorithm)에 따른 진단 유용성에 관한 연구

이지훈(Ji Hoon Lee),배명주(Myung Ju Bae),금현수(Hyun Soo Keum),장기철(Ki Cheol Jang),최진(Jin Choi) 대한CT영상기술학회 2011 대한CT영상기술학회지 Vol.13 No.2

목적 일반 알고리즘의 Standard, Detail, Bone, Bone plus와 GE Healthcare사의 Discovery CT 750 HD에서 제공하는 Hi-Res Mode의 Standard, Detail, Bone, Bone plus 등 4가지 알고리즘을 이용하여 촬영한 스텐트 영상을 알고리즘 별로 재구성한 후 영상의 화질을 비교 평가하여 진단가치가 높은 영상 재구성 알고리즘을 찾는데 그 목적이 있다. 대상 및 방법 고무로 만든 인공혈관에 스텐트를 삽입한 후 조영제를 투여하기 전과 투여한 후의 조건에서 촬영하였다. 기존에 사용하던 알반 알고리즘(Standard, Detail, Bone, Bone plus))과 GE Healthcare사의 Discovery CT 750 HD의 Hi-Res Mode어l서 제공하는 알고리즘(Standard, Detail, Bone, Bone plus)에서 얻은 영상을 이용하여 식별 가능한 스텐트 내부의 내경을 측정하여 비교하였다. 또한 인위적으로 스텐트에 균열을 만들어서 촬영한 후 스텐트 균열을 찾는데 적합한 영상 재구성 알고리즘을 파악하였다. 결과 조영제를 사용하기 전과 사용한 후의 영상에서 측정한 스텐트 내경의 길이는 통계적으로 유의한 차이를 나타냈으며 조영제를 사용하지 않은 영상이 스탠트만을 관찰하는데 더 유용하였다. 일반 알고리즘 영상과 Hi-Res 알고리즘의 영상에서 측정한 스텐트 내경의 길이는 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. Hi-Res 알고리즘의 영상이 일반 알고리즘 영상보다 진단영역이 확대되는 것으로 나타났다. Standard, Detail, Bone, Bone plus 등 4가지 알고리즘 영상에서 측정한 스텐트 내경의 길이는 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며 Standard, Detail, Bone, Bone plus 순서로 진단영역이 확대되는 것으로 나타났다. 다만 Standard와 Detail, Bone과 Bone plus 알고리즘이 통계적으로 동일군으로 나타났다. 스텐트 균열을 진단하기 위해서는 조영제를 사용하지 않은 조건에서 Hi-Res Mode의 Bone Plus알고리즘이 가장 우수한 것으로 나타났다. 결론 관상동맥에 삽입된 스텐트만을 관찰하기 위하여 조영제를 사용하지 않고 촬영하는 것도 좋은 대안이 될 수 있다. 스텐트 균열을 관찰하기 위해서는 Hi-Res Mode의 Bone Plus 알고리즘이 가장 우수하지만 3D VR영상이나 스텐트 내부의 Plaque 등을 동시에 관찰하기 위해서는 다른 알고리즘의 영상도 고려해야 한다. I. Purpose We tried to find out the highest diagnostic value of image reconstruction algorithms. We compared conventional algorithms with the quality stent images which takes pictures of four types of algorithms which are Standard, Detail, Bone, and Bone plus using Hi-Res Mode by Discovery CT 750 HD of GE Healthcare company. II. Mererial and Methods We took pictures of artificial vessels made of rubber after inserting a stent and compared them before and after administration of contrast medium. We measured and compared the diameter of the stent inside using the existing conventional algorithm - Standard, Detail, Bone, Bone plus - and the algorithm by Hi-Res Mode of Discovery CT 750 HD of GE company. We also tested image reconstruction algorithm was the best way to find stent fissures after making them artificially. III. Result There was a significant difference in the length of the stent diameter measured before using the contrast medium and after. The image before using contrast medium was more useful for observing the stent only. There also was a significant difference in the length of the stent diameter measured in image of the conventional algorithm too. The image of the Hi-Res algorithm showed a more magnified diagnostic field compared with conventional algorithm, There were significant differences in the length of stent diameter that measured images of the four types of algorithm. Those showed a magnified diagnostic field in all areas (Standard, Detail, Bone, and Bone plus). To diagnose stent fissures, Bone plus algorithm of Hi-Res Mode without using contrast medium it was most excellent. IV. Conclusions This method was a good substitution for conventional methods to explore coronary Stent without using constant medium. To find stent fissures, Bone plus algorithm of Hi-Res Mode was the most excellent. However, to find 3D VR images of plaque inside stent simultaneously, we should consider different types of algorithm.