디지털 방사선영상시스템에서 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 영상품질 및 선량평가|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

목적: 디지털 방사선 촬영장치의 장시간 사용의 결과로 인한 장비의 노후화, 검출기의 성능저하의 결과로 발생하는 영상품질의 저하는 의료진 진료 시 임상에서 진단오류가 발생하므로 주기적으로 디지털 방사선영상시스템의 성능을 평가하여 관리해야 한다. 디지털 방사선영상시스템에서 검출기의 영상품질 및 성능 평가에 사용되는 조건은 제조사에서도 방사선질에 따른 정확한 평가기준이 제공되지 않는 실정이다. 본 연구에서는 첫째, 다양한 의료기관의 임상환경에 맞는 디지털 방사선영상시스템의 성능평가 기준을 정량적으로 제시하기 위해 IEC 표준의 영상품질평가에서 사용되는 공학적인 평가인자 MTF, NPS, DQE를 통하여 IEC 표준방법과 임상촬영방법의 결과 비교를 통하여 임상 환경조건에 적절한 영상 및 성능평가 기준을 마련하고자 연구를 진행하였으며, 둘째, 영상품질평가에 사용된 선질들에 대한 흡수 선량평가를 실시하고자 하였다.
재료 및 방법: 디지털 방사선영상시스템의 영상품질 평가를 위한 실험장비는DXG325R(E7876X), 검출기는 FDX4343R, 팬텀은 TX5 Test device edge phantom을 사용하였다. 실험방법은 IEC 62220-1 표준의 실험방법으로 진행하였으며, 선질 조건은 IEC 표준방법과 임상촬영방법, IEC 표준방법과 임상촬영방법을 조합한 선질을 사용하였으며, 자동노출제어(auto exposure control; AEC) 모드를 사용하지 않고 실험영상을 획득하여 Matlab을 이용한 정량적인 영상품질 평가를 하였다. 선량평가 방법은 영상품질 평가를 시행한 같은 선질 조건을 기반으로 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 에너지 스펙트럼 분석하여 입자플루언스, 흡수선량과 상대적인 흡수선량률을 평가하였다.
결과: 영상품질평가에서 IEC 표준방법과 임상촬영방법의 네 가지 선질 조합에서 MTF 결과는 MTF 10%(0.1)의 공간주파수는 2.21 ∼ 3.48 lp/mm, MTF 50%(0.5)의 공간주파수는 1.02 ∼ 2.21 lp/mm를 나타내어, 진단 방사선영상의 공간주파수를 만족하였다. MTF는 공간주파수가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. NPS 결과는 IEC 표준방법과 임상촬영방법 조합한 선질에서는 부가필터를 사용하지 않고 SID가 가까운 임상촬영방법으로 갈수록 낮은 NPS 결과 값을 나타냈다. 그리고 공간주파수가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. DQE 결과는 IEC 표준방법과 임상촬영방법을 조합한 선질 조합에서 공간주파수가 증가할수록 감소하는 경향성을 나타냈다. 공간해상력의 척도가 되는 MTF가 높고 잡음의 정도를 나타내는 NPS가 낮을수록, 부가필터를 사용하지 않고 SID는 가까울수록 높은 DQE 결과를 나타냈다. 입자플루언스(N/㎠·sec·e)는 부가필터를 사용하지 않는 임상촬영방법과 SID가 가까울수록 증가함을 나타냈다. 흡수선량 평가는 IEC 표준방법에서 임상촬영방법으로 갈수록 흡수선량은 증가함을 나타냈다. 공기, 물, 근육, 뼈의 흡수선량을 산출한 결과는 동일한 선질 조합 조건으로 입사되었을 때 공기, 물, 근육, 뼈의 순서로 흡수선량이 증가함을 나타냈다. RQA3 조건과 임상촬영방법을 조합한 선질에서 공기, 물, 근육, 뼈에 대한 상대적인 흡수선량률은 부가필터를 사용하지 않고, SID 100 cm를 기준으로 SID가 50 cm 증가하면, 61 ∼ 62%의 선량감소 효과를 나타냈다. 부가필터를 사용하면 99.7 ∼ 99.9% 선량감소를 나타냈다. RQA5 조건과 임상촬영방법을 조합한 선질에서 공기, 물, 근육, 뼈에 대한 상대적인 흡수선량률은 부가필터를 사용하지 않고, SID 100 cm를 기준으로 SID가 50 cm 증가하면, 52.2 ∼ 52.5%의 선량감소 효과를 보였으며, 부가필터를 사용하면 99.7 ∼ 99.9% 선량감소를 나타냈다. RQA7 조건과 임상촬영방법을 조합한 선질에서 공기, 물, 근육, 뼈에 대한 상대적인 흡수선량률은 부가필터를 사용하지 않고, SID 100 cm를 기준으로 SID가 50 cm 증가하면, 55.0 ∼ 55.1%의 선량감소 효과를 보였으며, 부가필터를 사용하면 98.9 ∼ 99.9% 선량감소를 나타냈다. RQA9 조건과 임상촬영방법을 조합한 선질에서 공기, 물, 근육, 뼈에 대한 상대적인 흡수선량률은 부가필터를 사용하지 않고, SID 180 cm를 기준으로 SID가 30 cm 감소하면, 56.0 ∼ 56.1%의 선량증가를 보였으며, 부가필터를 사용하면 98.9 ∼ 99.2% 선량감소를 나타냈다.
결론: 디지털 방사선영상시스템의 영상품질 평가에서 부가필터와 SID는 영상품질에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 선량 및 스펙트럼 분석에서 부가필터는 스펙트럼 에너지를 고 에너지 영역으로 이동시키고, 선질을 경화시키며, 투과력을 증가 시켰으며, 스펙트럼 에너지의 SID 차이는 입자플루언스 및 흡수선량에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 향후, 진단방사선 영역에서 사용되는 다양한 에너지 영역의 스펙트럼 분석을 통해 영상품질 평가 방법 및 선량감소의 연구를 진행한다면, 임상에서 활용 가능한 디지털 방사선영상시스템에서 영상품질의 향상 또는 장비의 성능 유지, 그리고 다양한 의료기관의 임상 촬영조건에 적절한 영상품질평가방법을 제시하는데 활용할 수 있는 기초자료로 제공 할 수 있을 것으로 사료된다.

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목적: 디지털 방사선 촬영장치의 장시간 사용의 결과로 인한 장비의 노후화, 검출기의 성능저하의 결과로 발생하는 영상품질의 저하는 의료진 진료 시 임상에서 진단오류가 발생하므로 주...

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