대한방사선의학회지 1995 : 33( 6) : 흉부이동촬영에서의디지탈촬영술 : 고식적 Film -screen 기법과 mas 변화에따른영상의비교연구 1 박경주 이은주 정경일 지 훈 서정호 목 적 : 흉부이동촬영에서 storage phosphor 디지탈촬영술

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지은 내
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1 대한방사선의학회지 1995 : 33( 6) : 흉부이동촬영에서의디지탈촬영술 : 고식적 Film -screen 기법과 mas 변화에따른영상의비교연구 1 박경주 이은주 정경일 지 훈 서정호 목 적 : 흉부이동촬영에서 storage phosphor 디지탈촬영술 (DR) 과고식적 fi I m -screen 기법의영상 을비교하고, 성인으 I DR 에서적용될수있는최소방사선량을추산하며, 낮은방사선량과표준방사선 량을적용할때의차이점을알아보고자하였다. 대상및방법 : 인체흉부와유사한기하학적 phantom 을제작하여이동촬영장비로고정된 kvp 하에서 mas 를다양하게변화시켜 film -screen 및 DR 촬영을시행한후.3 명의방사선과전문의가 1 ) 종격동과 페야 2) 폐야와결절 3) 종격동과결절의대조도 4) grainess( 잡음 : DR 에한함 ) 의 4 가지항목에서 4 단 계의점수로판독하게하여적절한영상의질을유지하는최소 mas 를추산하였다. 또한중환자실에 입원중인 10 명의환자에서표준량의 film - screen 영상을얻고, 같은조건및 l j 2mAs의 DR을하루간격 으로촬영하여 3 명의판독자가 1 ) 폐야와폐문 2) 종격동 3) 횡격막하부위 4) 근골격구조물 5) tube 및 line 6) grainess(dr 에한함 ) 의 67 찌항목에서 1-4 점까지영상차이를점수화하여 paired t-test 를 적용하여우수한기법을조사하였다. 결 과 : phantom 연구에서 3 명의판독자가모든항목에서모두 3 점 (adequate)oi 상으로평가한 DR 의최저 mas는표준량의 39% 였다. 환자연구에서는 tube 및 l in e을제외한모든항목에서 DR OI filmscreen 보다우월하였고. l j 2mAs 의 DR 은 gramess 를제외한 5 가지항목에서 1 인이하의판독자만이 표준량을사용했을때보다열등한것으로판정하였다. 결 론 흉부이동촬영에서 storage phosp hor 를이용한 DR 은고식적 fi I m -screen 기법에비해더우 수한영상을얻을수있으며, 적은 mas 에서도잡음은비교적증가하나적절한영상을유지할수있다. 서 흉부방사선검사에서이통촬영이차지하는비율은병원 의규모나지역사회에서의역할에따라서다르지만, 구미 에서는약 40-50% 에달하는것으로알려져있고 (1), 저 자들의병원에서는전체흉부촬영의약 20% 정도로추산된 다. 중환자관리에대한수요가증가함에따라이동촬영의 중요성도증대되리라고생각되는데불행히도이동촬영은 론 그영상의질이매우낮다는단점이있다. 그원언으로는 격자 (grid) 나 air-gap 기법을사용하기어려워산란션을 막지못하고, 낮은관전압을사용하며, 높은관용도가요구 되고, 필름농도가일정하지않을뿐아니라, 환자자세를 잘잡기가어려운문제등의여러가지가지적된다 (1, 2). Storage phosphor를이용한디지탈촬영술 ( Digital Radiography, 이하 DR 로약함 ) 은방사선노출량에상관없 1 아주대학교의과대학진단방사선과학교실 이논문은 1995 년 8 월 1 9 일접수하여 1995 년 1 1 월 14 일에채택되었음 없이영상농도와대조도가자동적으로조절되고디지탈영상처리에의해국소대조도의향상이가능하기때문에이러한문제점을극복하는방법으로대두되었고, 낮은공간분해능과높은잡음 (noise) 에도불구하고흉부이동촬영에서고식적 film -screen 기법에비해좋은영상을보인다고알려져있다 (2, 3). DR은또한이러한영상처리능력으로인해 film -screen 기법에비해낮은방사선량을사용한경우에도좋은영상이기대되는데, 소아와소형동물에서약 60 빛 85% 정도방사선량을감소시킬수있다고하고 (4, 5), 약 44% 의용량을사용한성인의흉부촬영에서도 film - screen과같거나좋은영상을보였다고보고된바있다 (6). 그러나성인의흉부이동촬영에서 DR에적용가능한최소방사선량이나방사선량의고저에따른 DR 영상의차이에대한연구는아직미흡한실정이다. 저자들은흉부이동촬영에서고식적 film -screen 기법과 DR의영상을비교하고, DR에서적절한영상질을유지할수있는최소방사선량을추산, 낮은방사선량 (l ow dose) 과표준방사선량 (standard dose) 을적용했을때의영상차

대한방사선의학회지 1995 : 33( 6) : 883-888 이를조사하고자 Ph antom과환자를이용해연구를시행하였다.

2 대한방사선의학회지 1995 : 33( 6) : 이를조사하고자 Ph antom과환자를이용해연구를시행하였다. 연구재료및방법연구에서사용한 DR은 FCR 9000(Fuji, T okyo, 일본 ) 으로서 storage phosphor 영상판 (lmaging plate) 을사용하고, pixel 당 1 0 bit 의 reading gray sca le을가지며, 35 x 43cm 크기영상판의경우 1760 x 의 pixel 숫자를가지고있는기기로서제작회사에서권장하는표준처리방법 (Standard processing parameter) 에준하여적용하고 (GA: 0.9, GT: E, GC: 1.6, GS: -0.2, RN : 4, RT: R, RE: 0.5, DRN: 2, DRT: B, DRE: 0.6), 한 film당 2/3 로축소된영상하나를출력하였다. 표준처리방법에는 frequency band 4(medium fr eq u e nci es ) 와 0.5 크기의경계부강조 (Unsharp m asking), mask size 2와 0.6 크기의 D y namic range co ntro l( 7) 이포함되었다. Film - Screen 기법에는 HR- G film 및 FG- 6 Screen (Fuji, T ok yo, 일본 ) 을사용하고이동촬영장비는 AMX4 (GE, Milwaukee, 미국 ) 를사용하였다. 모든촬영은보통의이동촬영과유사하게격자나 air - gap 기법을적용하지않았다. Phantom을이용한연구문헌 (2, 8) 을참고하여인체흉부와유사한방사선투과와산란을가진기하학적 Phantom을 Acryl 수지와 aluminum 판을사용하여제작하였는데, 중앙에두꺼운부위를두어종격동과유사하게하고결절과유사한 2cm 크기의원통형 A cryl을폐야와종격동부위에각각하나씩배치하였다 (Fig.1a). Phantom의촬영은이동촬영장비를사용하여관전압은 22cm a b Fig. 1. a. A schematic drawing of the cross section of the chest phantom b. Radiograph of the phantom: This is a storage phosphor image taken with 2.0 mas, of which one of three readers scored 2(inadequate) for the grainess 년혈 ;m vs Nodule 뿔 4.0 많권 FS 2.0 E그 DR 2.5 體醫 1.25 Mediast num F vs Nodule Gralness mas Fig. 2. The minimum exposure doses in phantom study with which the images scored 3(adequate) or more by al l three readers are shown in four categories of observation. Grainess was not included in the assessment of film-screen radiography FS = film-screen radiography, DR = Digital radiography Table 1. Mean Scores in Patient Study : Mean ::!:: Standard Deviation in Six Categories of 30 Observations(10 Patients by Three Readers) FS Lung 2.5 ::!:: ::!:: 0.5 Mediastinum 2.2 ::!:: ::!:: 0.5 Subphrenic 2.2::!:: ::!:: 0.6 Bone 2.2::!:: ::!:: 0.5 Li nes 3.0 ::!:: ::!:: 0.4 Grainess 3.2::!:: 0.4 FS film-screen radiography : Digital radiography with standard dose DR2 : Digital radiography with half dose DR2 3.3::!:: ::!:: ::!:: ::!:: ::!:: ::!::

3 박경주외 : 흉부이동촬영에서의디지탈촬영술 60kVp로고정하고 film - screen은 2에서 6.4까지 6단계, DR은 0.4에서 6.4까지 9단계의 mas를적용하여촬영하였다. 모든촬영은 source-film 거리를 l.5 m로일정하게하고하루내에시행하였다. 이렇게얻어진 15개의영상을 Film - screen과 DR에모두경험이있는 3명의진단방사선과전문의로하여금각각 게하였다. 이어서각영상기볍마다각항목별로얻은점수의평균과표준편차를계산하고 3명의판독자별로 film -screem 과, 과 DR2간에 paired t - test를적용하여각항목별로의우수기법을조사하였다. 이때 p값은 0.05 이하를의미있는것으로간주하였다. 판독하게하였는데 1) 종격통과폐야 2) 폐야와결절 3) 종격통과결절의대조도 4) Grainess (DR의경우에만 ) 의 4 가지항목에서각항목마다 1 : None or Poor 2: Inad equate 3: Adequate 4: Excellent로점수를주게하였다. 결 Phantom 을이용한연구 과 Grainess 는 DR 에서잡음 (noise) 에의한과립양 (granu 3 명의판독자모두가 3 점 (Adequate) 이상을준최저 lar) 의영상을지칭한다 (Fig. 1b). 판독자들은 film 모양으 mas는각항목별로 Fig.2와같다. 묘든항목에셔 DR이 로어느기법에의한영상인지를구분할수있였고정확한 mas 의양은모르는상태로서 mas 의크기순서로 film 을 횡열로배열하고비교판독하게하였다. 더낮은 ma s 에서 3 점이상을획득했고특히종격동과결 절의대조도에서는각각 6.4 와 2.0 으로현격한차이를보였 다.DR 에서적절한정도의 grainess 는 2.5mAs 까지로기 록되어, 판독자모두가모든항목에서 Adequate 이상으로 환자에서의연구 중환자실에업원중이면서매일흉부이동촬영을시행하 고비교적안정된흉부방사선소견을보이는 10 명의성인 판정한최저 ma s는 2.5로서 6.4 mas를표준방사선량으로 본다면약 39% 의 mas 가적절한영상을유지할수있는 최저방사선량으로계산되었다. 환자를대상으로하였는데 4 명은정상흉부소견이었고 6 명 은이상소견을가지고있었다. 이상소견은석회화결절 (2), 폐경결화 (2), 선상음영 (1), 간조직침륜 (1), 석회화결절및흉막삼출 (1) 등이있었고정상구조의판독에지장이없는정도였다 kVp 및 mas를사용하여적절한 filmscreen 영장을얻은후같은방사선량 () 과 1/2mAs (DR2) 의 DR 영상을각각하루간격으로촬영하였다. 촬영은한사람의촬영기사가수일에걸쳐시행하였다. 이렇게얻어진 30장의흉부사진을 3명의진단방사선과전문의가 1) 폐야와폐문 2) 종격동 3) 횡격막하부위 4) 근골격구조물 5) Tube 및 Line 6)Grainess(DR의경우에만 ) 의 6가지항목으로구분하여각항목마다 1: None or Poor 2: Inadequate 3: Adequate 4 : Excellent로점수를주게하였다. 판독은판독자들이 과 DR2 인지를모르 환자에서의연구각기법별로판독자모두의각항목당점수를모두합산했을때의평균및표준편차는 Table 1과같다. film -screen 에비해 DR이높은점수를보였고, 과 DR2를비교했을때는 grainess를제외하고는큰차이가없였다. 각판독자들이판정한우수기법을 paired t - test를적용하여알아본결과는 Table 2 및 3과같다. Film -screen 과 DR를비교했을때, tube빛 line의항목만을제외하고모든항목에서세판독자모두가 DR이우수하다고판정하였다. 과 DR2를비교했을때, grainess 에서는세판독자모두가, 그리고종격동, 횡격막하부위, 근골격구조물에서는한판독자가 DR2가열등하다고하였다. 폐야와폐문, tube 및 line에서는모두차이가없었다. 는상태에서환자의영상을임의의순서로횡렬로배열하 고비교판독하게하고중간점수 (2.5 또는 3.5등 ) 도가능하 Table 2. Images with Superior Ouality Chosen by Individual Three Readers in Five Categories of Observation between Film-Screen and Digital Radiography(DR) in Patient Study(by Paired t-testl Readers Lung DR DR DR Mediastinum DR DR DR Subphrenic DR DR DR Bone DR DR DR Tube - : No superior modality with statistical significancy Table 3. Digital Images with Superior Ouality Chosen by Individual Readers in Six Categories of Observation between Standard Dose() and Half Dose(DR2) Radiography Readers Lung Mediastinum Subphrenic Bone Tubes Grainess -: No superior modality with statistical significancy 885

대한방사선의학회지 1995: 33(6) : 883-888 고 찰 극복하는것이다 (1).

4 대한방사선의학회지 1995: 33(6) : 고 찰 극복하는것이다 (1). DR은영상처리능력으로인해낮은방사선량으로도적절한영상을유지할수있을것으로기대되었고, Schaefer 등 (6) 은 film - screen과영상판을동시에촬영할수있는 cassette를이용해표준량의 44% 의방사선노출로도 film -screen 기법보다같거나좋은영상을얻었다고하였고, Broderick 퉁 (5) 은토끼를사용한연구에서약 60% 정도의방사선량의감소가가능하다고하였다. 또한 Kogutt 등 (4) 은소아에서 85% 정도의방사선량을감소시켜 도 film -creen 기법와같거나높은정도의영상을보인다 고하였다. 흉부에적용되는디지탈영상에는 film -based digital radiography, image intensifier system, photostimulable plate, scanned projection radiography 등의여러가지기 법이있으나현재임상적으로널리적용되고있는것은 본연구에서는성인의흉부와유사한 phantom을이용했을때세판독자모두가모든항목에서 adequate이상의점수를준것은 fi lm -screen 기법에비해약 39% 이상의방사선량을준경우였으며실제성인환자에서는 50% 의 Photostimulable plate 기법뿐이다 (9). 이시스템은 X 선 방사선량에서도 film -screen 기법에비해높은점수를기 에노출되었을때장상 (l atent image) 을간직할수있는 Phosphor가도포된영상판을이용하는데, Europiumactivated barium fluorobromide가가장흔히사용되는 Phosphor 이다. 이영상판은기존의 X선 Cassette와같이사용될수있으며잠상은며칠동안보존될수있고레이저를조사하면광션을발산하고이것이 Photomultiplier 에의해감지되어디지탈화하게된다. 영상판은스캔이끝나고밝은빛에노출되면재사용한다. DR에서사용되는영상처리 (Image processing) 에는각 gray level 에같은수의 pixel을할당함으로써영상벙위를표현범위에적절하게일치시키는 Histogram equalization, Window 및 Level을조절하는 gray scale transformation, Spatial frequency composition을변화시켜경계부 록하였다. 그러나 Dobbins 등 (1 4) 에의하면 DR 은잡음 (Noise) 이많고이것을감소시키기위해서는노출량을증가시켜 야하며, 높은관전압하에서대조도가낮은물체를인식하 기위해서는 film -screen 기법에서보다 % 가량방 사선용량의증가가필요하다고하였다. 그러나그와같이 높은방사선량의증가는임상적으로적절하지못하고낮 은방사선량에의한영상의저하도저대조도의물체인식을 10% 정도낮추는것에불과하다고하며 (1 4, 15), 낮은 관전압에서는높은관전압에서보다폐야의신호대잡음비가최대 15% 정도증가하는것으로보고되고있어 ( 14, 16) 본연구에서와같이낮은관전압을사용했을때 DR 에서의 잡음의정도는 film -screen 기법에비교할때무시할만한 가강조되는 Unsharp masking, 등이있다 (1 0, 11, 12). 본 것으로추측된다. 그러나 DR 에서방사선량을감소시킬 연구에서사용한 DR 기기는비교적최신의영상처리인 Dynamic range control을채용하고있는데, 영상정보의손상이없이한장의영상에농도가다른폐주변부와종격동의구조를통시에적절히구현시키는기법으로서, 미세신호 (fi ne signa l) 를제거하는 smoothing process와저농도나고농도지역만을선택하여농도를조작하는 signal transformation processing의단계를거친영상이원래의영상과합쳐, 저농도또는고농도부분이압축 (compre 경우당연히잡음이증가될것이고, 본연구에서도 50% 의방사선량을사용했을때표준량을사용한경우보다 grai ness가증가하였다. 결국낮은방사선량을사용한 DR은 film -screen 기법보다는좋은영상을보이나표준량을사용한 DR보다는잡음이많다고할수있을것이다. 본연구에서사용한 phantom은기하학적구조물로서, 유사하다고는하나다양한크기와모양의실제성인흉부와는차이가있고, 관찰항목을구체화하여객관적이되도 ss ion) 된영상 (image (7). with dynamic rang e) 을얻게된다 록노력하였지만관찰자들의판독상편견의가능성이존 재한다. 또한 10 명의환자가대상으로서는다소적다고생 DR은이러한기전으로방사선노출량에상관없이일정한 film 농도와대조도를유지할수있으며, film -screen 기법의 1: 100정도에비해, 약 1: 10, 000의높은관용도를 가진다. 그러나공간분해능은 2.5 line pairs / mm 로서 각될수있으나각영상의차이를통계적으로조사하는데는충분하였다. 결론적으로 DR은성인흉부촬영에서약 39% 의방사선량으로도 film -screen 기법에비해우수한영상을얻을수 film -screen 기법의 5.0 line pairs / mm 보다낮다 (1 3). 있으며, 적은 mas 에서도잡음은표준량을사용했을때보 DR 이흉부이동촬영에서유용한주된이유는일정한영상 밀도와대조도를유지할수있다는점, 또한영상처리에의 해신체의두꺼운부분의영상의질을향상시킨다는것등 다비교적증가하나적절한영상을유지할수있다. 이러한 연구결과가흉부이동촬영장치및기법을선택하고운용 하는데있어서도움이될수있을것으로생각된다. 이다.DR 은이러한장점으로낮은공간분해능의단점을 ;';:~ I 그 고 C 그 L:!:" 1. Wandtke JC. Bedside chest radiography. Radiology 1994 ; Niklason L T, Chan HP, Cascade PN, Chang CL, Chee PW, Mathews JF. Portable chest imaging: Comparison of storage phosphor digital, asymmetric screen-film, and conventional screen-film systems. Radiology 1993 ; 186 : Schaefer CM, Mathias P. Storage phosphor radiography of 헌 886 -

5 박경주외 흉부이동촬영에서의디지탈촬영술 the chest. Radiology 1993 ; 186 : Kogutt MS, Jones JP, Perkins 00. Low-dose digital computed radiography in pediatric chest imaging. AJR 1988; 151 : Broderick NJ, Long B, Dreesen RG, et al. Phosphor plate computed radiography: Response to variation in mas at lixed kvp in an animal model. Potential role in neonatal imaging Clin Radio11993 ; 47 : Schaeler CM, Greene RG, Oestmann JW, et al. Improved control 01 image optical density with low-dose digital and conventional radiography in bedside imaging. Radiology 1989; 173 : Ishida M. Digital image processing. In Fujililm 1 & 1, eds. Fuji computed radiography Technical review No 1. Tokyo: Fuji Ph to Film Co., 1993: Niklason L T, Sorenson JA, Nelson JA. Scattered radiation in chest radiography. Med Phys 1981 ; 8: Fraser RG, Sanders C, Barnes GT, et al. Digital imaging 01 the chest. Radiology 1989 ; 171 : Goodman LR, Wilson CR, Foley WD. Digital radiography 01 the chest Promises and problems. AJR 1988 ;150 : 정은철, 임정기, 한만청, 김종효 Digital Radiography 를이용한원 발성페섬유호흠의검출능에대한 ROC 연구대한방사섣의학회지 1991 ; 27 : 송군식, 강홍식 1 임정기등흉부영상에서디지달영상처리술의모의병변검출능에관한실험적연구대한방사선의학회지 1992 ; Schaeler CM, Greene R, Oestmann JW, et al. Digital storage phosphor imaging versus conventional lilm radiography in CT-documented chest disease. Radiology 1990; 174 : Dobbins JT, Rice JJ, Beam CA, Ravin CE. Threshold perception perlormance with computed and screen-lilm radiography Implications lor chest radiography. Radiology 1992 ; 183 : Leppert AG, Prokop M, Schaeler-Prokop CM, Galanski M. Detection 01 simulated chest lesions Comparison 01 a conventional screen-lilm combination, and asymmetric screen-lilm system, and storage phosphor radiography. Radiology 1995; Chotas HG, Floyd CE, Dobbins JT, Ravin CE. Digital chest radiography with photostimulable storage phosphors : signalto-noise ratio as a lunction 01 kilovoltage with matched ex posure risk. Radiology 1993 ; 186 :

6 대한방사선의학회지 1995 : 33(6) : Journ al of the Korean Radiological Society 1995 : 33(6) : Storage Phosphor Digital Radiography in Portable Chest Imaging: Comparison of Image Quality with Conventional Film-Screen System with Variation of mas' Kyung Joo Park, M.D., Eun Ju Lee, M.D., Kyung 11 Chung, M.D., Hoon Ji, M.D., Jung Ho Suh, M.D. 1 Department of Diagnostic Radiology, Ajou University M e.dical Center Purpose: To compare image quality of storage phosphor digital radiography(dr) with film-screen radiography in portable chest imaging, and to assess the minimum X-ray dose that can be applied to DR in adults without image degradation, and also to compare image qualities of low dose and standard dose DR. Materials and Methdos: A geometrical phantom similar to the human thorax was imaged by a portable radiographic unit with fixed kvp and variable mas in both film-screen and DR systems. Three radiologists scored the images by four grades in four categories of 1) contrast between mediastinum and lung, 2) definition of the nodule in the lung, 3) definition of another nodule through the mediastinal shadow, and 4) grainess(noise : assessed only in DR). Additionally, portable chest images were obtained in 10 patients in a intensive care unit by film-screen, standard dose and half dose DR in consecutive days. The same readers scored the images by four grades in six categories of 1) the lungs and hila, 2) the mediastinum, 3) subphrenic area. 4) musculoskeletal shadow, 5) tubes and lines, and 6) grainess (only in DR). The images with superior quality were assessed by paired t-test. Results: In phantom study, the minimum dose of digital images scored 3 or more by all readers was 39 % of the standard dose. In patient study, DR was superior to film-screen radiography in all categories except tube and line. Low dose DR was not inferior to standard dose DR in five categories other than grainess to two readers or more. Conclusion: In portable chest imaging, storage phosphor DR image was superior to conventional filmscreen radiography and half dose DR was comparable to standard dose DR despite of more noise. ndex Words: Radiography, bedside Radiography, digital Thorax, radiography Address r eprint requests to: K yung Joo Park, M.D., Department of Diagnostic Radi ology, Aj ou Univer sity Medical Cent er n 5, Woncheon, Paldal, Suwon, K orea Tel Fax

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317 318 319 320 1 3 5 5 5 5 2 321 : 1.,,,,, 06 2. X-ray beam penetration (density) (contrast) 03 3. patch coating, precipitation, flaking 03 4. centering 03 5. Esophagus, cardia, fundus, body, angle, antrum,