12 문일봉 동경래 김미현 최성현 권대철 구은회 서론최근국민의경제능력향상과함께건강에대한관심이증가됨에따라양질의진단검사를요구하게되었고, 넓은진단검사부위와빠른검사시간과함께보험수혜가적용되면서전산화단층촬영 (Computed tomography; CT) 의이용이빠르게증가하고있으며

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서진 범
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1 Journal of Radiation Industry 11 () : 11 ~ 1 (2017) Technical Paper MDCT 에서절편두께에따른 Noise 측정 문일봉 1 동경래 1, * 김미현 1,2 최성현,4 권대철 구은회 6 1 광주보건대학교방사선과, 2 전북대학교대학원방사선과학기술학과, 강동경희대학교병원영상의학과, 4 조선대학교원자력공학과, 신한대학교방사선학과, 6 청주대학교방사선학과 Measurement of the Noise according to the Slice Thickness in MDCT Il-Bong Moon 1, Kyung-Rae Dong 1, *, Mi-Hyun Kim 1,2, Sung-Hyun Choi,4, Dae-Cheol Kweon and Eun-Hoe Goo 6 1 Department of Radiological Technology, Gwangju Health University, 7, Bungmun-daero 419 Beon-gil, Gwangsan-gu, Gwangju 62271, Republic of Korea 2 Department of Radiation Science & Technology, Graduate School of Chonbuk National University, 67 Baekje-daero, Deokjin-gu, Jeonju-si, Jeollabuk-do 4896, Republic of Korea Department of Radiology, Kyung Hee University Hospital at Gang-dong, 892, Dongnam-ro, Gangdong-gu, Seoul 0278, Republic of Korea 4 Department of Nuclear Engineering, Chosun University, 09, Pilmun-daero, Dong-gu, Gwangju 6142, Republic of Korea Department of Radiological Science, Shinhan University, 9, Hoam-ro, Uijeongbu-shi, Gyeonggi-do 11644, Republic of Korea 6 Department of Radiological Science, Cheongju University, 298, Daeseong-ro, Cheongwon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do 280, Republic of Korea Abstract - MDCT is used to determine how the noise changes as the slice thickness changes. Noise according to thickness of 1.,.0,.0 and 10.0 mm was analyzed using the Siemens (Somatom Definition Flash, Germany) equipment and calibration conditions such as tube voltage and tube current using the calibration QC phantom. 1.,.0,.0 and 10.0 mm, respectively. The mean HU was 1. mm (7.7 HU),.0 mm (4.9 HU) and was reduced by 9.% from 1. mm..0 mm (.9 HU) and 97.6% compared to 1. mm, 10.0 mm (.1 HU) and 148% less than 1. mm. It was found that as slice thickness increased, noise decreased, while slice thickness decreased. In conclusion, setting the appropriate slice thickness for each site may be useful for obtaining appropriate noise and image quality. Key words : MDCT, Noise, Slice thickness * Corresponding author: Kyung-Rae Dong, Tel , Fax , . krdong@hanmail.net 11

12 문일봉 동경래 김미현 최성현 권대철 구은회 서론최근국민의경제능력향상과함께건강에대한관심이증가됨에따라양질의진단검사를요구하게되었고, 넓은진단검사부위와빠른검사시간과함께보험수혜가적용되면서전산화단층촬영 (Computed tomography; CT) 의이용이빠르게증가하고있으며이러한 CT는 1972년의임상적적용이소개된이후

2 12 문일봉 동경래 김미현 최성현 권대철 구은회 서론최근국민의경제능력향상과함께건강에대한관심이증가됨에따라양질의진단검사를요구하게되었고, 넓은진단검사부위와빠른검사시간과함께보험수혜가적용되면서전산화단층촬영 (Computed tomography; CT) 의이용이빠르게증가하고있으며이러한 CT는 1972년의임상적적용이소개된이후 X선을이용하여임상의영상의학분야에서고해상도의인체횡단면영상을만드는의료기술이발전하였으며검사건수가해마다증가하고있다. CT는빠른영상획득과함께재구성이가능하여혈관계, 신경계, 근골격계, 호흡기계, 소화기계, 비뇨기계, 심장및혈관등의영상의학검사에주로이용되고있는기기이다 (Pomerantz et al. 1996; Giesler et al. 2002). 1990년에 Herical CT가소개되었고 1994년에듀얼소스시스템 (dual-slice CT) 이소개되었으며 1998년에멀티시스템이도입되면서임상에적용되는애플리케이션은비약적으로발전하였다 (Hui et al. 1999; McCollough and Zink 1999). 1999년일본 Toshiba사의 Taguchi 등이기존의나선식 CT (Single detector-row spiral; SDCT) 에다중절편형식의개념을소개한이래다중절편나선식 CT (Multi detectorrow spiral CT; MDCT) 는심장, 흉부, 혈관조영및 차원영상의모델로다양한분야의임상진단에유용하게적용되고있다 (Taguchi et al. 1998). 차원 CT 검사는얇은절편두께로많은영상을획득하여영상속에숨어있는작은질환을검출하는데이용되고있으며이러한 MDCT는이론적으로 1회의회전시에검출기열의수효만큼의단면영상을획득할수있다. 또한스캔속도가빠르고, z-축해상도가높으며, 더넓은체적을포함할수있다는장점을가지고있다 (Lee et al. 2007; Moon et al. 2016). MDCT가보편화되면서기존 CT 장비에비해영상의질이향상되고검사시간이단축되지만, 절편의두께가감소하면서영상에서화질에중요한영향을미치는요인인 noise 가증가되는양상을볼수있다. 또한, 절편두께 (slice thickness) 를줄이면피폭선량도증가하게된다. 환자가받는방사선선량이증가하므로목적하고자하는촬영부위를정확히지정하여피폭량을최소화할필요가있다. CT는영상의학검사에서환자의진단과치료에매우중요한역할을하며최근기술의발달로인하여 CT가발전하여임상에서사용되고있다. CT 검사로인한환자피폭선량은다른진단용방사선검사에비해높고검사건수도많이증가하였고최근진단영역에서의 CT 검사로인한방사선의피폭을최대한줄이려는노력으로최적화된프로토콜을적용하여 CT 검사를시행할필요성이있다 (Klingenbeck-Regn et al. 1999; Kwon et al. 2010). 이러한방사선선량과절편두께에대한노이즈를연구할 필요성이있어실험적으로팬텀을적용하여본연구에서는같은조건의파라매터에서절편두께를변화시킴에따라서 noise 변화를보고하고자한다. 1. 기기 기기및방법 본연구에서 CT 장치는광주광역시에위치한일개 K 대학에서사용되고있는 Siemens (Somatom Definition Flash, Erlangen, Germany) 를사용하였으며, calibration QC Phantom (Siemens, Erlangen, Germany) 을이용하여실험하였다 (Fig. 1). 2. 스캔및측정방법 팬텀을이용한스캔의 MDCT의조건은관전압은 120 kvp, 관전류는 200 mas, scan time은 2.11 sec, FOV는 00 mm, kernel은 B1f medium smooth+ 로설정하여 calibration QC phantom을이용하여스캔하였다 (Table 1). 팬텀에서절편두께에따라 noise의변화가어떠한영향을미치는 Fig. 1. Calibration QC phantom. Table 1. Scan parameters Parameter Description Slice thickness (mm) 1.,,, 10 Tube voltage (kv) 120 Eff. mas 200 Scan time (sec) 2.11 FOV (mm) 00 Kernel B1f medium smooth +

3 1 MDCT에서 절편두께에 따른 Noise 측정 지 알아보기 위하여 각각의 절편두께를 1. mm, mm, Table 2. Measurement of noise (HU) according to the slice thickness 에서 임의로 10번 측정하여 noise를 산출하여 평균값을 구 Slice thickness (mm) mm, 10 mm로 변화를 주어 촬영을 실시한 후 촬영한 영상 하였다. 결 Mean (HU) 과 8 noise의 변화를 임의로 10회 측정하여 평균값을 나타낸 결 과는 Table 2 및 Fig. 2와 같이 측정되었다. 절편두께가 1. mm일 때 평균값은 7.76 HU (Fig. a),.0 mm일 때 평균값은 4.97 HU (Fig. b),.0 mm일 때 평균값 은.914 HU (Fig. c), 10.0 mm일 때 평균값은.119 HU로 측정되었다 (Fig. d). 절편두께에 따른 noise는 절편두께가 증가함에 따라 감소하였다. Noise (HU) 7 K대학의 CT장비 (Siemens)를 사용하여 절편두께에 따른 Slice thickness (mm) 10 Fig. 2. Measurement of noise according to the slice thickness. (a) (b) (c) (d) Fig.. Noise measurement of slice thickness 1. mm (a), mm (b), mm (c) and 10 mm (d).

4 14 문일봉 동경래 김미현 최성현 권대철 구은회 절편두께에따라 noise 평균값을비교하였을때 1. mm 기준으로하여.0 mm일때평균적으로.49% 감소하였고,.0 mm일때 97.64% 감소하였으며, 10.0 mm일때 % 감소하였다. 관심영역 (Region of interest; ROI) 에서 noise 측정영상에서 MDCT의스캔의절편두께변화에따라 noise가낮아지는것을확인할수있었다. 고찰최근수년간과학의발달로인해평균수명이늘어남에따라건강에대한관심이높아지고있으며이러한 CT 기기의발전은검사범위의확대및미세한해부학적구조를영상화하는데큰성과를이루었지만높은해상력을가진영상을구현하기위해서는재구성기법의얇은절편두께를요하는등환자의피폭선량증가를가져왔다. MDCT (Multi detector-row spiral CT) 는기존의 CT에비해좀더빠른자료를얻음으로써, 횡축영상만을얻을수있었던기존의 CT 검사의한계를극복하여, 다면적 2차원영상및 차원영상을얻을수있어, 영상진단의정확성뿐만아니라다양한영상정보를제공하는장비이다. 그러나최근의임상에서많이적용되는 MDCT는기존 CT에비해환자피폭선량이매우높은것으로알려져있다. 환자의피폭선량에영향을미치는인자인 noise는잡음이라고도불리며물과같은동일한물질을스캔한경우라도모든픽셀의 CT의 HU는동일하지않고분산된형태로나타나는데이분산되는값을표준편차로표시하는것이다. Noise (SD) 는픽셀크기 (W) 의 /2 제곱에반비례하고선량 (D) 과슬라이스두께 (T) 의 1/2 제곱에반비례함을알수있다. 선량 (mas) 을 4배로증가시키면 noise는절반으로줄어들며, 슬라이스두께를 1/2로얇게하면 Noise 레벨은 1.4배증가된다. 그러므로 noise를감소시키기위해서는두꺼운슬라이스두께를사용하고픽셀의크기를크게하여조사선량을증가시킬필요가있다. 그러나두꺼운슬라이스두께와픽셀크기가커지면공간분해능은반대로감소하는효과가나타나고환자의피폭선량또한감소하게된다. CT 검사시영상의공간분해능을향상시키기위해가능한큰매트릭스를사용하여픽셀크기를작게만든다. 그러나이때노출선량을증가시키지않으면노이즈가증가하게되고이는대조도분해능을저하시키고환자의피폭선량도증가시키는결과를초래하게되므로적절한촬영조건의설정이필요하다. 환자의두께와노이즈의관계에서환자의두께가 8 cm 증가하면노이즈가 2배로증가됨을알수있고, 절편두께와노이즈특성에서절편두께가증가함에따라 noise는감소함을알수있다. 본연구에서는 Siemens사의 CT 기기를이용하여절편 두께에따른 noise의변화를측정하여평균을조사해본결과절편두께 1. mm에서 7.76 HU,.0 mm에서 4.97 HU,.0 mm에서.914 HU, 10.0에서.119 HU로점점감소함을나타내었고 noise 감소비율도 1. mm 기준으로.0 mm는.49%,.0 mm는 97.64%, 10.0 mm는 % 로감소하는것을보아위의이론과일치하였다. 따라서 MDCT의각절편두께의변화에따른최적의절편두께를설정하여환자의피폭선량을줄일수있는연구와노력을계속해야할것이다. 영상의질에대한관련이깊은요소는 noise이고영상소음이증가하면방사선량은감소하지만영상화질은떨어지게되어있다. 임상적진단이가능한정도에서의 noise는허용하는범위에서방사선사는 CT 검사프로토콜을조정하는것이중요하다 (Payne et al. 200). 연구의제한점은첫째, 절편두께에따른피폭선량을비교하여영상의질을비교평가하는내용의추가연구가필요하다. 둘째, 방사선의선량과관련요소인관전압, 관전류, pitxh, 빔폭조절 (beam collimation), 스캔범위및횟수에대한다양한파라매터를적용하여추가연구가필요하다 (Kalra et al. 2004; Curtis 2010). 셋째, 영상의정량적인평가인노이즈를비교하는평가와함께영상의학전문의및방사선사가포함된정성적인비교를통한평가연구가추후필요하다. 결론건강검진및병변진단에쓰이는다중절편 MDCT의사용빈도가증가하고있으며우수한영상획득과검사시간이단축하였고절편두께가두꺼워짐에따라서 noise가감소하여환자의피폭선량도감소하여절편두께가얇아질땐피폭선량이증가함을알수있었다. 결론적으로검사부위별로적절한절편두께를설정하는것이적절한 noise와영상의질을획득하고환자의피폭선량을최소화하는데유용할것으로생각된다. 사사 This work was supported by the Nuclear Safety Research Program through the Korea Radiation Safety Foundation (KORSAFe) and the Nuclear Safety and Security Commission (NSSC), Republic of Korea (Grant No. 100). 참고문헌 Curtis JR Computed tomography shielding methods: a

5 MDCT 에서절편두께에따른 Noise 측정 1 literature review. Radiol. Technol. 81(): Giesler T, Baum U, Ropers D, Ulzheimer S, Wenkel E, Mennicke M, Bautz W, Kalender WA, Daniel WG and Achenbach S Noninvasive visualization of coronary arteries using contrast-enhanced multidetector CT: influence of heart rate on image quality and stenosis detection. Am. J. Roentgenol. 179(4): Hui Hu Multi-slice helical CT: Scan and reconstruction. Med. Phys. 26(1):-18. Kalra MK, Maher MM, Toth TL, Hamberg LM, Blake MA, Shepard JA and Saini S Strategies for CT radiation dose optimization. Radiology 20(): Klingenbeck-Regn K, Schaller S, Flohr T, Ohnesorge B, Kopp AF and Baum U Subsecond multi-slice computed tomography: basics and applications. Eur. J. Radiol. 1(2): Kwon SO, Dong KR, Kweon DC, Goo EH, Choi JW and Chung WK Estimate of Radiation Doses in MDCT Using Patient Weight. Korean J. Med. Phys. 21(): Lee CL, Jeon SS, Nam SR, Cho HM, Jung JY and Kim HJ Dose measurements using phantoms for tube voltage, tube current, slice thickness in MDCT. Korean J. Med. Phys. 18(): McCollough CH and Zink FE Performance evaluation of a multi-slice CT system. Med. Phys. 26(11): Moo IB, Dong KR and Kim KC The Impact of the AEC Mode of Tube Current on the Dose at CT Scans. J. Radia. Ind. 10(2):49-4 Payne JT CT radiation dose and image quality. Radiol. Clin. North. Am. 4(6): Pomerantz SM, Daly B, Krebs TL, NessAiver M, Kepes SY, Wong JJ, Severson M and Siegler C Quality assurance for abdominal CT: a rapid, computer-assisted technique. Am. J. Roentgenol. 167(): Taguchi K and Aradate H Algorithm for image reconstruction in multi-slice helical CT. Med. Phys. 2(4):0-61. Received: 20 July 2017 Revised: 29 August 2017 Revision accepted: 10 September 2017

98 문일봉 신지윤 곽종길 장상현 류영환 동경래 서 론 연구대상및방법 컴퓨터단층촬영 (Computed tomography; CT) 검사는환자의진단과치료에도움을주는반면에방사선조사에따른위험을내포하고있다. 1990년대후반에등장한 MDCT (Multi-detector comp

98 문일봉 신지윤 곽종길 장상현 류영환 동경래 서 론 연구대상및방법 컴퓨터단층촬영 (Computed tomography; CT) 검사는환자의진단과치료에도움을주는반면에방사선조사에따른위험을내포하고있다. 1990년대후반에등장한 MDCT (Multi-detector comp Journal of Radiation Industry 12 (1) : 97 ~ 102 (2018) Technical Paper 복부팬텀영상에서장비별피폭선량및노이즈비교 문일봉 1 신지윤 1 곽종길 2,3 장상현 4 류영환 5 동경래 1, * 1 광주보건대학교방사선과, 2 동신대학교보건의료학과, 3 KS 병원종합건진센터, 4 구자성정형외과의원, 5 서울의료원영상의학과