디지털 X- 선영상의 조사선량지시치에관한연구 연세대학교보건환경대학원 의공학과 이종인
디지털 X- 선영상의 조사선량지시치에관한연구 지도김동윤교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2008 년 12 월일 연세대학교보건환경대학원 의공학과 이종인
이종인의석사학위논문을인준함. 심사위원김동윤인 심사위원조효성인 심사위원한봉수인 연세대학교보건환경대학원 2008 년 12 월일
감사의글 본대학원에입학한지엊그저께같은데어느덧졸업논문을준비하고있습니다. 5학기동안본대학원의여러가지어려운여건속에서자정이넘는늦은시간까지열의와열성을다해강의하여주신보건환경대학원여러교수님께감사를드립니다. 그리고의료영상에대해학문적지식과가르침을주시고본논문을완성하기까지많은노력을아끼지않으셨던김동윤교수님께감사드립니다. 주경야독하면서힘든시간을서로격려하며마칠수있게도움을주었던의공과학우여러분께도감사드립니다. 방사선학을전공하고전문기술자로서의길을인도하여주시고가르침을주셨던허준선생님께감사드립니다. 부족한저에게방사선학의기초를알려주면서세상을함께나가자고하였던종민선배, 성일선배에게도감사드립니다. 공학적인지식이부족한저에게인내로영상공학의기초를알려주시고격려하여주셨던코어웨어김동선사장님, 신동규박사님께도감사드립니다. 끝으로저를지켜봐주고이해와사랑으로도와주며때로는투정도부렸던내아내현정이에게남편으로서많은미흡한점에대한미안함과함께고마운마음을전합니다. 자식으로서도리를다하지못하는저에게항상걱정하시고기도하여주셨던어머님께감사드리고부족한사위를묵묵히지켜보며격려하여주셨던장인, 장모님께감사드리며학위수료의기쁨을함께나누고자합니다. 2009 년 1 월 이종인드림
차 례 그림차례 i 표차례 iv 국문요약 v 제1장서론 1 제2장이론적배경 4 2.1. 촬영조건론 4 2.2. 필름의특성곡선 4 2.2.1. 감도 5 2.2.2. 대조도 6 2.2.3. 관용도 7 2.3. 증감지 8 2.4. 조사선량지시치 9 2.5. 평판검출기의영상처리과정 10 2.6. 두개골촬영영상 12 2.6.1. 두개골전후방향촬영영상 12 2.6.2. 두개골측방향촬영영상 13 2.6.3.TownsView 14 제3장실험재료및방법 15 3.1. 실험재료 15 3.2. 실험방법 17 3.2.1. 평판검출기의선형성실험 17 3.2.2. 평판검출기의균일성실험 19 - i -
3.2.3. 팬텀영상획득 20 3.2.4. 팬텀영상의관심영역설정 23 3.2.5. 선량과화소값의관계 25 3.2.6. 조사선량지시치 26 제4장결론 29 4.1. 평판검출기의성능결과 29 4.1.1. 평판검출기의선형성 29 4.1.2. 평판검출기의균일성 30 4.2. 팬텀영상의관심영역 31 4.2.1. 두개골전후방향촬영영상의관심영역중앙값 (Q mpv) 32 4.2.2. 두개골측방향촬영영상의관심영역중앙값 (Q mpv) 33 4.2.3.TownsView 의관심영역중앙값 (Q mpv) 35 4.3. 조사선량지시치 36 4.3.1. 조사선량지시치의관계식 35 4.3.2. 조사선량지시치의적용 35 4.3.3. 각각촬영영상의감도영역에따른조사선량지시치 39 제5장고찰 42 제6장결론 43 참고문헌 44 영문요약 46 - ii -
그림차례 [ 그림 1-1] 필름스크린시스템의특성곡선과 DR 시스템신호응답곡선 2 [ 그림 2-1] 특성곡선과비감도 6 [ 그림 2-2] 특성곡선의관용도 7 [ 그림 2-3] 각제조사별조사선량지시치 9 [ 그림 2-4] 평판 X- 선검출기의영상처리과정 10 [ 그림 2-5] 두개골전후방향영상관심영역 11 [ 그림 2-6] 두개골전후방향영상 12 [ 그림 2-7] 두개골측방향영상 13 [ 그림 2-8]TownsView 14 [ 그림 3-1] 두개골인체 Phantom 15 [ 그림 3-2] 선량계 16 [ 그림 3-3] 평판검출기선형성실험 18 [ 그림 3-4] 화소값측정영역 20 [ 그림 3-7] 두개골전후방향영상 24 [ 그림 3-8] 두개골전후방향영상관심영역설정 25 [ 그림 3-9] 조사선량지시치개념도 27 [ 그림 4-1] 영상의선형성실험결과 29 [ 그림 4-2] 팬텀의관심영역영상 32 [ 그림 4-3] 두개골전후방향영상의관심영역중앙값 (Q mpv) 32 [ 그림 4-4] 두개골측방향영상의관심영역중앙값 (Q mpv) 34 [ 그림 4-5]TownsView 관심영역중앙값 (Q mpv) 35 - iii -
표차례 [ 표 2-1] 증감지종류및특징 8 [ 표 3-1]X- 선선질 18 [ 표 3-2] 선형성및균일성실험촬영조건 19 [ 표 3-3] 화소값측정위치와크기 20 [ 표 3-4] 두개골전후방향촬영조건 21 [ 표 3-5] 두개골측방향촬영조건 22 [ 표 3-6]Townsview 촬영조건 23 [ 표 3-7] 감도영역에따른화소값범위 26 [ 표 3-8] 감도에따른보정값 (K) 28 [ 표 4-1] 영상의선형성실험결과 30 [ 표 4-2] 영상의균일성실험결과 31 [ 표 4-3] 두개골전후방향영상의중앙값 (Q mpv) 과감도영역 33 [ 표 4-4] 두개골측방향영상의중앙값 (Q mpv) 과감도영역 34 [ 표 4-5]TownsView 영상의중앙값 (Q mpv) 과감도영역 36 [ 표 4-6] 두개골전후방향영상의조사선량지시치 40 [ 표 4-7] 두개골측방향영상의조사선량지시치 40 [ 표 4-8]TownsView 영상의조사선량지시치 41 - iv -
국문요약 뢴트겐이엑스선을발견한뒤방사선영상학에서는 100 여년동안아날로그방식인필름으로영상을획득하였다. 최근 10 여년동안엑스선영상검출기의발전은디지털방식으로엑스선영상을획득가능하게하였다. 이는필름에만저장되어있던아날로그영상정보가디지털영상정보로변화되는계기가되었으며컴퓨터를통한영상처리기술은더욱우수한영상정보를얻을수있게되었다. 디지털엑스선시스템에서우수한엑스선영상검출기는아날로그방식보다엑스선조사선량을적게필요로하므로환자피폭선량을감소할수있을것이라예상하였다. 그러나환자피폭선량을효과적으로감소하기보다는점진적으로증가되고있다. 이는디지털엑스선시스템에서촬영조건의적정성유무를사용자에게지속적으로알리지못하고있으며사용자는영상의노이즈에대한두려움에검사조건을점진적으로증가하는경향으로그원인을파악할수있다. 이러한현상을 DoseDrift or"exposurecreep" 라고한다. 방산선촬영의목적은최소한의조사선량으로최대의영상정보를얻는것이다. 본논문에서는디지털엑스선시스템에서조사된검사조건의상태를파악하고기대되는조건에서벗어난오차를사용자가인식하기쉬운검사조건으로표기하므로써사용자는검사조건의오류를쉽게정정할수있다. 이는점진적인조사선량증가현상즉 DoseDrift" 또는 ExposureCreep" 을방지할수있다. 이와같이부정확한조사선량에의해불필요한의료피폭선량이증가하는것을방지하는방법에관한연구이다. 핵심되는말 :DoseDrift,ExposureCreep, 조사선량지시치, 검사조건, 디지털엑스선시스템, 의료피폭선량 - v -
제 1 장서론 여러의료영상중에방사선영상은엑스선으로피사체를투과하고그투과된엑스선으로영상정보를얻는방법을말한다. 그중에가장보편화되어있는것은아날로그방식을말할수있다. 이는엑스선용필름또는엑스선용필름과증감지의조합으로구성된수광체를이용하여피사체를투과한엑스선차이를영상의농도차이로변형하여시각적정보를얻는방식이다. 이는뢴트겐이엑스선을발견한이래 100 여년동안진단용방사선학에서활용되었고지금까지도방사선의료영상에서많이이용되고있다. 그러나최근 10 여년동안엑스선을검출할수있는센서의개발은디지털방식의엑스선영상을얻을수있게되었다. 그대표적인것이 CR(Computer Radiography), 스크린 + CCD (Screen + ChargeCoupled Device), 평판엑스선용검출기등이있다. 이러한수광부시스템의개발은의료용디지털엑스선영상을획득할수있는장비를임상에상용화가능하도록하였다. 이는실로방사선학에매우큰혁명이라할수있다. 기존의필름과증감지를사용하는아날로그방식의촬영기술에서가장핵심중의하나는촬영조건의선정이었다. 이아날로그방식은조사선량에대해좁은대역폭을갖고있다. 따라서적정한조사선량만이알맞은필름농도를묘하할수있다. 적정한조사선량은알맞은촬영조건즉선질 ( 관전압 ) 과선량 ( 관전류 ) 의조합으로선정할수있다. 그러나검사부위와질환에따라서필름과증감지의조합은매우다양하게선택될수있다. 그조합에따라서수광부의감도와대역폭이매우다양하게변경되는데그때마다알맞은농도의영상정보를얻기위해서는감도와대역폭따라적정한촬영조건을선정해야하는복잡성을가지게된다. 이와같이검사부위, 질환, 필름, 증감지, 엑스선발생장치등을고려하여촬영조건이설정되므로아날로그방식에서촬영조건선정은매우중요하면서도어려운기술이었다. 그러나디지털방식에서엑스선검출기는조사선량에대해매우넓은대역폭을 - 1 -
갖고있다. 대역폭이좁은아날로그방식에비하여촬영조건의선정폭이넓고디지털영상처리는검사부위와질환에따라자동으로영상처리를적용할수있게되었다. [ 그림 1-1] 은필름과증감지의특성곡선과 CR 시스템의신호응답곡선이다.CR 시스템은 0.1uGy ~ 1000.0uGy 까지매우넓은신호응답곡선을선형적으로유지하고있으나필름과증감지의특성곡선은감도에따라서각각의응답곡선을이루고있으며대역폭이 CR 시스템에비하여매우좁은것을보여주고있다.CR 시스템의매우넓은대역폭과선형성은적정촬영조건선택의폭이넓어져서부적절한촬영조건에따른재촬영은발생되지않는다. 만약부족한조사선량으로영상을얻는다면다량의잡음이영상에나타나게되는데이또한디지털영상처리중노이즈제거방법으로개선할수있다. [ 그림 1-1] 필름과증감지의특성곡선과 CR 시스템의신호응답곡선 디지털엑스선시스템에서매우넓은대역폭과선형성은매우낮은조사선량으로 얻은영상영상일지라도노이즈감소영상처리과정을통해개선된영상을얻을 - 2 -
수있고높은조사선량으로영상을얻는다하더라도영상의농도및밝기를조정하여노이즈가없는우수한영상을얻을수있는특징을갖고있으므로사용자는적정한조사선량인지에대해객관적인지표또는주관적인기준을설정하기에매우어려움이있다. AAPM Task Group#116 에의하면 DoseDrift" 또는 Exposurecreep" 현상이디지털엑스선시스템을사용하는임상에서 10 여년동안발생되고있다는것을보고하고있다. DoseShift" 현상이라고도하는데, 이는디지털엑스선시스템을사용하는방사선사가디지털영상의노이즈에대한두려움으로적정한조사선량보다높은조사선량으로영상을획득하려는경향이있는것을의미한다. 이는단지노이즈의두려움때문에조사선량을높이는것도있지만촬영조건에대한정확한피드백이없어서발생하는현상이기도하다. 임상에서촬영조건은검사부위, 목적, 환자의두께, 질환등을고려하여다양하게설정되어진다. 두꺼운환자는촬영조건을높여서촬영해야한다. 그러지않으면필름의농도가부족하거나영상의노이즈가많이발생되므로사용자는반드시촬영조건을높여촬영한다. 그러나야윈환자의경우촬영조건을낮추어촬영을해야한다. 필름의경우에는매우높은농도의영상을얻게되고농도의과포화상태로농도분해능이떨어져서재촬영을해야하지만디지털엑스선시스템의경우노이즈가거의없는매우우수한영상을얻게되어사용자는영상에대해만족하게되고촬영조건을낮추어야하는필요성을전혀느끼지못한다. 국내에서도디지털엑스선시스템을사용하는임상에서 Dose Drift" 현상을경험한봐있으나국내논문이나학회지에보고된것을찾지는못하였다. 본논문은디지털 X- 선시스템에서조사선량증가현상을방지하기위한일환으로 디지털엑스선영상의조사선량지시치 에관한방법을연구하였다. 영상의전처리과정을통해얻어진영상에서관심영역과관심농도를각각의촬영부위에따라정의하고정의된선량에맞는응답신호를대응하여사용자가쉽게인지할수있는촬영조건값으로조사선량지시치를표시함으로서디지털 X선시스템의조사선량증가현상을방지하는그방법에관해연구를하였다. - 3 -
제 2 장이론적배경 2.1. 촬영조건론 촬영조건을적절하게선택조절하여촬영한다는것은 X- 선촬영의기본일뿐아니라임상현장에서환자의위치를정확하게취하는정위론이상으로중요하다. 촬영조건을설정한다는것은인체를투과한 X- 선상의품질을형태적특징의농도차이로표현한다는의미이다. 이러한촬영조건을설정함에있어논리적방법과경험적방법이있는데, 임상현장에서는논리적방법의적용이쉽지않아대부분경험적인방법으로촬영하는것이현실이다. 경험적인방법을선호하는이유는많은환자를신속하게처리할수있고, 결과의대부분이진단가치가높은필름을얻을수있다는것이다. 수치로환산하고, 더하고빼는번거러운절차가따르지않는다는것이다. 그러나이방법의문제점은일정한숙련단계가필요하며, 다양한환자에따른수많은변수를고려하기가쉽지않으며, 촬영조건에대한표준화를기할수없다는것이다. 따라서기존에필름과스크린시스템에익숙한사용자가디지털 X선시스템을사용할때선정되는촬영조건은필름과증감지시스템에서사용한촬영조건을그대로사용하고있으며필름농도와같이적정촬영조건의피드백이되지않고단지영상의노이즈정도로촬영조건의적정유무를파악하고있다. 2.2 필름의특성곡선 이곡선은필름이받는노광량과노광에의한농도와의관계를이해하는데필 요한것으로 H&D 곡선 ( 창안자인영국의 F.Hurter 와 V.C.Drifield 의머리문자, 1890 년 ) 이라한다. 이곡선의개념은 X- 선노출에의한증감지가발광하여필름을 - 4 -
감광시키는것을기본으로하며종축을필름농도 (D), 횡축은필름노광량 (loge) 으로표시된다. 필름농도계를이용하여얻은특성곡선은 S자형으로나타나며족부, 직선부, 견부등으로구분된다. 그림 [2-1] 은특성곡선이며보통다음과같은특성치가구해진다. 1) 포그 (fog, 최소농도 Dmin) 2) 감도 (Speed) 3) 대조도 4) 최고농도 (Dmax) 2.2.1 감도 필름에서감도는조사된노광량 (Ex) 에따라결정된다. 감도가높아지면노광량 이작아도높은농도를낼수있으며특성곡선은좌측으로이동하고, 반대로감도 가저하되면특성곡선은우측으로이동하여나타난다. 그림 [2-1] 에서 좌측에그 려진 d는 S=800 은높은감도를나타내며농도 1.0 에대응하는노광량은 1.25uGy 이고 a는 S=200 으로중감도이며농도 1.0 에대응하는노광량은 5uGy 이다. 엑스선필름에서감도는노출선량과역수의관계를갖으며특성곡선에서최소농도을제외하는필름농도 = 1.0 을얻기위한노출선량이 1000 을나눈값으로표시한다.(ISO 9236-1,2004) - Ks(uGy):airkerma( 입력선량 ), 노광량 (Ex) (2.2.2) 증감지 - 필름시스템의감도는비감도로표시되고있으며기준으로하는시스템을 감도 200 으로나타낸다. 비감도는특성곡선과특성곡선의간격 (log scale 의폭 ) 으 로구해진다. - 5 -
[ 그림 2-1] 특성곡선과비감도 a의농도 1.2 에대응되는횡축의 log E치는 0.7 이고 c의농도 1.2 에대응되는횡축의 log E치는 0.4 이므로 a와 c의 log E의차이는 0.7-0.4= 0.3 이며 0.3( 대수 ) 의진수는 2.0 이다. 따라서 a와 c 사이에서는 2배 (1/2) 의노광량비가되며 c는감도 400 이다. 2.2.2 대조도 대조도는노광량의변화에대한명암의차이즉농도차이로나타낸다. 필름에서 대조도는특성곡선의기울기로나타내는데필름의종류나현상처리조건등에 영향을받는다. 대조도표시법은평균계조도 (G) 나감마 (r) 에의한표시법이사용된 - 6 -
다. 2.2.3 관용도 관용도는필름의적정노광영역을나타내고허용되는촬영조건의영역을표시한다. 필름에서관용도는통상이용농도인 0.25~2.25 을발생시킬수있는 log Ex 의범위를가르킨다. 대조도가틀린필름 A와필름 B에서특정농도영역을낼수있는노광량영역은 [ 그림 2-2] 와같이대조도가큰필름 A는관용도가작으며대조도가작은필름 B는관용도가크다. 필름 A의경우는대조도가높으므로사지촬영에적합하지만촬영조건선정에주의를요하며필름 B를사용하면촬영조건에의한실패는적어지고대조도가매우낮아서소화기관촬영과같이넓은농도영역이요구되는경우필요한필름이다. [ 그림 2-2] 특성곡선의관용도 - 7 -
2.3 증감지 (Intensifying screen) 인체를투과한 X- 선은인체조직의흡수차이에따라피사체대조도를이루어영 상기록계에전해진다.X- 선필름만의영상기록계는필름유제의 X- 선흡수율이낮 아효율이저하된다. 증감지는 X- 선을빛으로변환시켜필름의감광효과를증가 시키는역할을한다. 증감계수는증감지를사용하지않은경우의조사선량과증감지를사용할때의 조사선량의비를나타내는데증감지의감도 (Speed) 와관전압 (kvp) 에따라그값 은틀리지만보편적으로수십배이며그값만큼조사선량감소효과를볼수있다. 필름스크린시스템의감도는스크린의입자크기로결정되므로감도가높으면 상대적으로해상도가떨어지는현상이있으므로촬영부위와목적에따라서신중 하게증감지를선택해야한다.[ 표 2-1] 는증감지전문회사인 Kyokko 사의제품을 소개한것이다. Screen 종류 감도 Exposure(mR) [D=1.0+BaseD] 선예도용도 BX- I 320 0.3 74% 감도가높으며단시간소초 점촬영에유리하여비뇨기, 요추, 위장촬영 BH- I 250 0.4 92% 흉부, 복부, 두개골촬영 BM- I 160 0.62 108% 선예도우수사지골촬영 BF- I 100 1.0 120% 선예도우수사지골촬영 HS 250 0.4 69% 비뇨기계, 요추, 위장조영 MS 160 0.62 85% 흉부, 복부, 두개골촬영 FS 100 1.0 100% 선예도가우수사지골촬영 [ 표 2-1] 증감지종류및특징 - 8 -
2.4 조사선량지시치 (DetectorDoseIndicator) 조사선량지시치는임상에서검출기에입력되는선량이얼마인지를영상분석을통해사용자에게알리기위해사용된다. 일부메이져사에서제조하는디지털엑스선시스템에는이조사선량지시치 (DetectorDose IndicatororExposure Index) 를제공하고있다. 그러나지시치값이표준화가되어있지않아서사용자가지시치값을이용한적정선량판단은별도의교육과기준이동반되어야한다. 그러나제조사가다른디지털 X선시스템을여러대보유하고있는병원에서다수의사용자가각각의디지털 X선시스템에서제공하는조사선량지시치를파악하고그시스템의적정선량을판단하는것은어렵고복잡하여그값을효율적으로이용되지못하고있다. [ 그림 2-3] 각제조사별조사선량지시치 [ 그림 2-3] 은각제조사별로조사선량지시치를정리하여놓은것이다. 그표현 방식과크기, 기준, 기호등이상이하게나타나고있음을보여주고있다. 현재 AAPM 과 IEC 에서는조사선량지시치에대해표준화를진행하고있으며특 - 9 -
히 AAPM 에서는 Task Group 116 으로진행중에있으며현재그초안까지는발 표되었다. 2.5 평판엑스선검출기의영상처리과정 [ 그림 2-4] 평판엑스선검출기의영상처리과정 평판엑스선검출기를이용한디지털엑스선시스템은 [ 그림 2-4] 와같이영상처리과정을통하여최적화된영상을모니터에표시하게된다. 검출기에서얻어진원본영상 (Raw Image) 은전처리과정 (Pre-processing) 을반드시거쳐야한다. 이는검출기자체에서발생되는결함화소의보정과각화소의옵셋과이득보정, 기하학적왜곡보정, 균일성보정등을통하여노이즈최소화와, 영상의선형성과균일성을높이기위해반드시필요한과정이다. 전처리과정에서얻어진영상 (Q) 을최적의영상으로만들기위해서는목적하고자하는관심영역을정의해야한다. 본실험에서얻어진영상은 17x17(inch) 의대면적이다. 대면적에서얻어진영상은목적하고자하는관심영역이외에 X- 선이직접조사되는직접조사영역, 조사야조절기 (Colimeter) 에의해선속이조절되어산란 X- 선이간접적으로입력이되는조사야제한영역과관심인체를투과한영상을얻었지만검사목적과관계없이얻어진관심외영역으로구분할수있다. 그 - 10 -
[ 그림 2-5] 두개골전후방향영상관심영역 림 [2-5] 는두개골전후방향촬영영상이다. 영상에서두개골영상부분만관심영역이고턱 (Mandible) 아래의경추부분은관심외영역이고두개골주변은직접조사영역으로 X- 선조사가직접적으로입력되어나타나는데조사선량에따라포화상태또는불포화상태로영상을얻게된다. 그리고조사야제한영역은직접적으로 X- 선조사는되지않지만피사체에서발생되는산란엑스선이도달되어나타나는영역으로구분되어영상을얻게된다. 관심영역을정의하기위해서는영상분석을통해얻게되는데, 이영상분석은검사부위, 검사목적, 조사조건등에따라서매우다양하게나타난다. 본실험에서관심영역은 [ 그림2-5] 의두개골전후방향촬영영상에서팬텀영상주변에표시된실선안의영역이될수있다. 평판 X선검출기를사용하는임상에서대면적으로얻어진영상을모두 PACS 의저장서버에전송하지않고검사의목적과질환에따라서일부영역만전송을한다. 이는필요없는영역즉관심외영역과조사야제한영역등진단에불필요한영역을제외하므로서저장되는영상용량을최소화하기위함이다. 전송되는영역의크기는동일한검사일지라도환자의크기에따라서그영역은매우다양하게설정될수있다. 따라서 PACS 에저장되는영상은매우다양한크기로존재하게된다. 동일검사에다양한크기의영상은영상판독에불편사항으로작 - 11 -
용하고있다. 이러한점을개선하기위해기존에사용하고있는 CR 장비의영상 판 (Image Plate) 과동일한크기로설정하여사용하고있다. 그예로두개골전후 방향촬영의경우기존 CR 에서는 10x 12(inch) 크기의영상판을사용하여영상 을얻고있다. 평판 X- 선검출기를사용하는디지털엑스선시스템에서도두개골 전후방향촬영의영상전송크기는 10x 12(inch) 로설정하고있다. 2.6 두개골촬영영상 두개골단순촬영은외상에의한두개골, 안면골의골절, 부비강내의약체저류의유무, 그외의뼈비후, 파과와같은두개내질환에의한병변, 두개골봉합의분리지압흔의증가, 송화체석회화상의편이등다양한병변을관찰하기위해촬영하는것이다. 그촬영목적에따라여러촬영방법이있는데그중에대표적인것이두개골전후방향촬영, 두개골측방향촬영,TownsView,WatersView 등이있다. 2.6.1 두개골전후방향촬영영상 [ 그림 2-6] 두개골 전후방향영상 - 12 -
환자의위치는바로누운상태에서두개골의안와이공선이검출기에수직이되도록하고중심엑스선은비근점에수직입사하는촬영이다. 두개골이좌우대칭이되어야하며두개골표면의피부가약하게영상화되어야하며부비동과안와가적정하게농도가형성되어야한다. 2.6.2 두개골측방향촬영영상 환자의위치는엎드리거나앉은상태에서안와이공선이테이블면의횡축에평행이되도록하고정중시상면이테이블면에평행이되도록하고동공간선이검출기에수직이되도록두개골의회전각을조절한다. 중심엑스선은외이도상방 5cm 점을수직입사한다. 만약터키안이중심일경우외이도에서위로 2cm 앞으로 2cm 되는지점을수직입사한다. 두개골의외각의피부가약하게영상화되어야하고부비강과외이도부분이적정한농도로형성되어야한다. 그리고두개골의회전없이정측면영상이되어야한다. [ 그림 2-7] 두개골 측방향영상 2.6.3TownsView - 13 -
Towns view 는두개골전후방향촬영영상또는측방향촬영영상에서잘나타나 지않는후두골의외상성질환또는대공내에투영된안배와후상돌기와추체 등을관찰한다. [ 그림 2-8]TownsView TownsView 는두개골축방향촬영이라고도하며바로눕거나앉은자세에서두개골의안와이공선이테이블과수직이되도록위치를잡은뒤중심엑스선이발쪽으로안와이공선에 30 도되도록설정하고비근점에서머리쪽으로 8cm 지점에위치하도록한다. 두개골의좌우가대칭되어야하며대공의중심에안배가묘사되어야한다. 두개골전체와대공과추체가적정한농도로형성되어야한다. - 14 -
제 3 장실험재료및방법 3.1. 실험재료 a. 팬텀 Model:RS-108T, 투명두부인체팬텀, 경추 1C ~7C 포함. [ 그림 3-1] 두개골인체 팬텀 b. 평판 X- 선검출기 Model:Pixium 4600/Trixel 사,France Pixelpitch:143um ImageSize:430mm x 430mm (3121X 3121pixels),14bit X-raygeneratorvoltagerange[kV]:40~150 Noiseequivalentdose:0.3uGy System Dose:0.5~5uGy Maximum lineardose:60ugy - 15 -
c.software:acpp ( 영상획득프로그램,Trixel 사제공 ) d. 엑스선장치 -Generator Model:SHF-850(IRF - 800-150)/Sedecal 사 (Madrid,Spain) -Tube Model:LTN 50(F 0.6/1.2) Fiter 고유여과 1.5mmAL, 총여과 2.5mmAL e.grid:200l/inch,r 12:1,F 100cm /( 주 ) 정원정밀 f. 선량계 (T11003)DIADOS DiagnosticDosemeter(PTW 사,Germany) (T60004)Semicinductordetector(45~150kVp) - Measuresdose,doserate,doseperpulse, doselengthproductandirradiationtime - - Minimum doseperpulsefor1% resolution (3.5.4)nGy/pulse(50Hz.150Hz) [ 그림 3-2] 선량계 - 16 -
g.21mmal(6061aluminum) 3.2 실험방법 본실험에서영상획득을위해 Trixel 사의 Pixium 4600 평판형 X- 선검출기를 사용하였으며 X- 선발생장치 SHF 850 과 X- 선관 LTN 50 을사용하였다. X- 선 발생장치의총여과는 2.5mmAl( 표시치 ) 이다. 3.2.1. 평판형 X- 선검출기의선형성실험 평판검출기의선형성실험은검출기표면에조사되는선량과평판검출기에서반응하는화소값이선형적관계를파악하기위한실험이다. 선형성에대한허용범위는 KCARE 1) "Protocolforthe QA ofdirectdigital Radiography Systems Commissioning and AnnualQA Tests 에서 R2 Fitvalue 를 0.95 이상을권고하고있다. [ 그림 3-3] 평판검출기선형성실험 1)KCARE(King scentreforassessmentofradiologicalequipment): 영국방사선장비시 - 17 -
a. 평판검출기에서첨판과그리드를제거하여 X- 선속을감소시키는물체를모두제거한다. b.x- 선초점과검출기표면과의거리를 120cm 으로한다. c. 검출기는 X- 선중앙에위치하고조사야는검출기를충분히포함할수있도록설정한다. d. 조사야앞에 21mmAl 을위치한다. e. 관전압은 [ 표 3-1] 에맞도록설정한다. f. 관전류 0.6~64mAs 로각각설정하여조사하고그때에대응하는선량을측정한다. g.a~f 의과정을반복하여각선량에대응하는영상을얻는다. h. 각각얻어진영상의중앙점 (X:1560,Y:1560) 에서 A3(300x 300,pixel) 영역의화소평균값을측정한다. i. 선량과화소평균값의선형성을측정한다. 적용관전압 (kvp) 부가필터 HVL 비고 RQA-5 66.5~73.5 21mmAl [ 표 3-1]X- 선선질 6.8±0.2 mmal IEC-61267-18 -
순번 관전압관전류조사시간관전류량 (kvp) (ma) (msec) (mas) 1 3 0.6 2 8 1.6 3 16 3.2 4 25 5 5 40 8 6 64 12.8 7 70 200 80 16 8 100 20 9 160 32 10 200 40 11 250 50 12 320 64 13 400 80 [ 표 3-2] 선형성및균일성실험촬영조건 3.2.2. 평판검출기의균일성실험 평판검출기의균일성실험은전처리과정에서얻어진영상에대해영상균일성을판단하는것이며 KCARE "ProtocolfortheQA ofdirectdigitalradiography SystemsCommissioning andannualqa Tests 에서균일성은지정된영역의변동계수율 (CV%) 로나타내며그허용범위를 10% 미만으로권고하고있다.3.2.1. 에따라얻어진영상에서위치와영역을 [ 표3-3] 과같이정의하고각각영상의영역에따른평균화소값을측정하였으며각영역별로측정된평균화소값들의평균과표준편차, 변동계수율 (CV%) 을구한다. - 19 -
[ 그림 3-4] 화소값측정영역 영역중심위치 (X,Y) 크기 (PixelX Pixel) A1 780,780 300X 300 A2 780,2340 300X 300 A3 1560,1560 300X 300 A4 2340,780 300X 300 A5 2340,2340 300X 300 [ 표 3-3] 화소값측정위치와크기 3.2.3. 팬텀영상획득 두개골팬텀을사용하여두개골전후방향촬영, 두개골측방향촬영,Towns View 을각각의촬영조건으로영상을획득하고비교분석을하였다. a. 두개골전후방향촬영 - 20 -
두개골전후방향촬영을위해두개골팬텀의안와이공선과정중면이검출기표면과수직되도록위치하였고중심엑스선은비극점을향해수직입사하도록설정하였다. 조사야크기는두부팬텀이충분히포함될수있도록조절하고촬영조건은 [ 표4] 와같이설정하여각각의영상을획득하였다. 순번 관전압관전류조사시간관전류량 (kvp) (ma) (msec) (mas) 1 16 3.2 2 25 5.0 3 40 8.0 4 50 10 5 62 12.4 6 80 16 7 70 200 100 20 8 125 25 9 160 32 10 200 40 11 250 50 12 320 64 13 400 80 [ 표 3-4] 두개골전후방향촬영조건 b. 두개골측방향촬영두개골측방향촬영을위해두개골팬텀의동공간선이검출기표면과수직이되도록하고정중면이검출기표면과수평이되도록위치하였다. 중심엑스선은외이도에서상방 5cm 되는지점에수직으로입사하도록설정하였다. 조사야크기는팬텀이충분히포함될수있도록조절하고촬영조건은 [ 표3-5] 와같이설정하여각각의영상을획득하였다. - 21 -
순번 관전압관전류조사시간관전류량 (kvp) (ma) (msec) (mas) 1 12 2.4 2 25 5.0 3 40 8.0 4 50 10 5 62 12.4 6 80 16 7 70 200 100 20 8 125 25 9 160 32 10 200 40 11 250 50 12 320 64 13 400 80 [ 표 3-5] 두개골측방향촬영조건 c.townsview TownsView 촬영을위해두개골팬텀의안와이공선과정중면이검출기표면과수직되도록위치하였고중심엑스선은팬텀턱쪽으로안와이공선에 30 도로설정하고미간중심에서상방 8cm 지점에엑스선이조사되도록설정하였다. 조사야크기는팬텀이충분히포함될수있도록조절하였고촬영조건은 [ 표3-5] 와같이설정하여각각의영상을획득하였다. - 22 -
순번 관전압관전류조사시간관전류량 (kvp) (ma) (msec) (mas) 1 16 3.2 2 25 5.0 3 40 8.0 4 50 10 5 62 12.4 6 80 16 7 70 200 100 20 8 125 25 9 160 32 10 200 40 11 250 50 12 320 64 13 400 80 [ 표 3-6]Townsview 촬영조건 3.2.4 팬텀영상의관심영역설정 3.2.3 의과정으로얻어진영상에서관심영역이란팬텀의영상을의미한다. 팬텀의주변부에직접엑스선이조사된부분은관심영역에서제외되어야하고조사야밖에산란선이조사된영역또한관심영역에서제외되어야한다. 그리고팬텀의영상중에서조사야가설정된영역이나목적부위가아닌영역또한관심영역에서제외되어야한다. 이와같이제외되어야하는영역이관심영역에포함이되면최적영상자동화를위한영상분석에오류를범하게된다. - 23 -
[ 그림 3-7] 두개골전후방향영상 두개골전후방향촬영영상중임상에서일반적으로사용되는조건이 50mAs 로 획득된영상에서 [ 그림 3-8] 과같이엑스선직접조사영역과관심외영역을제외하 기위해 X 축크기 450~2500,pixel) Y 축크기 (900~2220,pixel) 로영상크 기를설정하고그영상의히스토그램에서직접조사영역을제외하기위해화소값 5000 이상의영역을제외하고노이즈를제거하기위해화소값 75 이하영역을제외한관심영역영상을얻었다. 얻은관심영역영상의중앙값을이용하여선량에따른그래프를그렸다.[ 그림3-8] 두개골측방향촬영영상의관심영역설정을위해위와동일한방법을사용하였다. 영상은 32mAs 로얻은영상을이용하였으며영상크기는 X축 (550~2400, pixel)y 축 (700 ~ 2830,pixel) 으로하고관심농도영역은화소값 (75 ~ 5000, value) 설정하였다. TownsViewe 영상의관심영역설정또한동일한방법을사용하였다. 영상선정은 32mAs 로얻은영상을이용하였으며영상크기는 X축 (700~2450,pixel)Y 축 (900~2250,pixel) 으로하고관심농도영역은화소값 (75~5000,value) 으로설 - 24 -
정하였다. [ 그림 3-8] 두개골전후방향영상관심영역설정 3.2.5 선량과화소값의관계 관심영역의화소중앙값은관전류와비례관계에있는데이는선량과도비례관계에있음을나타낸다. 이중앙값을 ISO-9236-1 의감도 (Speed) 의개념으로적용하였다. 검출기감도는각각의검출기마다약간의차이를보이기는하지만본검출기사양에서제시되는값은 RQA5 선질에서 150PV/1uGy 이다. 이를이용하여 [ 표3-7] 를구할수있었다. - 25 -
감도영역 선량 (ugy) 선량범위 화소값 화소값범위 Low Exposure 1 ~1.125 150 168 미만 800 1.25 1.125~1.8749 187.5 169~280 400 2.50 1.875~2.8149 375.0 281~609 200 5.00 2.815~7.4999 750.0 610~1124 100 10.00 7.50~14.999 1500.0 1125~2249 50 20.00 15.0~29.999 3000.0 2250~5000 OverExposure 40 30~ 6000.0 4501 이상 [ 표 3-7] 감도영역에따른화소값범위 [ 표 3-7] 은각감도영역을선량으로환산하여선량범위를정의한뒤그에따 라 대응되는화소값의범위를정의하였다. 팬텀영상에서관심영역의중앙값을 감도영역으로구분하기위해 [ 표 3-7] 를이용하였다. 3.2.6 조사선량지시치 조사선량지시치를촬영조건으로표시하기위해서는 Q mpv( 영상중앙값 ),Q SCV( 감도참조값 ),Exp-mAs( 조사된관전류량 ) 의 3가지정보가필요하다. Q mpv( 영상중앙값,median PixelValue) 은 3.2.4 에서관심영역의중앙값을의미한다. 촬영부위와목적에따라서관심영역이변경되므로 Q mpv( 영상중앙값 ) 은항상동일한촬영부위와목적에적용되어야만한다. Q SCV( 감도참조값 ) 은검출기에서감도의선량에대응되는화소값으로정의할수있다. 이는검출기의성능에따라서그값이변경될수있으므로검출기마다선량에대응하는화소값을측정하여참조되어야한다.3.2.5 는본실험을위해검출기의선량과화소값의관계를감도영역에따라서 [ 표3-7] 과같이정의되는데감도에따른화소값범위를 Q SCV 라할수있다. - 26 -
[ 그림 3-9] 조사선량지시치개념도 목적하고자하는 Q SCV 와현재촬영된영상의관심영역중앙화소값을대수로비교 하여사용자에게촬영조건의적정유무를관선류량 (mas) 단위로제공하는방법 을아래와같은식으로그결과를산출하였다. 조사선량지시치는 Req-mAs= log 10(Qscv/Q mpv)*expmas*k ( 식 1) log 10(Qscv/Q mpv)> 0 다면 K 는감도보상값적용 log 10(Qscv/Q mpv)< 0 다면 K 는 1 적용 Sug-mAs=ExpmAs+ReqmAs ( 식 2) Req-mAs: 설정된감도에따라필요로하는관전류량 Sug-mAs: 현재영상에서설정된감도에따라추천되는관전류량 Exp-mAs: 현재영상을얻기위해조사된관전류량 Qscv: 설정된감도의참조화소값 - 27 -
Q mpv : 얻은영상에서측정된관심영역중앙값 K : 감도에따른보상값 감도 보정값 800 4 400 3.8 200 3.6 100 3.5 50 3.5 [ 표 3-8] 감도에따른보정값 (K) - 28 -
제 4 장결과 4.1 평판검출기의성능결과 4.1.1. 평판검출기의선형성 각각의촬영조건으로얻어진영상을분석하기위해 Matlab 을이용하였으며각각영상의중앙값을얻었다. 검출기선량에따른선형성실험은 0.34uGy ~100uGy 까지영역을사용하였으며약 70uGy 이상의선량에서는검출기신호가포화상태 (Saturation) 가되었다. 검출기사양에서유효선량은 0.5uGy~60uGy 이며본실험에서는 70uGy 까지측정값을표시하였다. 유효선량영역에서 Rsqr 은 0.9999 로 KCARE 에서제안하는 0.95 보다높았다. 10000 8000 6000 Pixel Value 4000 2000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 ugy [ 그림 4-1] 영상의선형성실험결과 - 29 -
관전류 (mas) 선량 (ugy) PV 0.6 0.34 38.0 1.6 1.73 230.0 3.2 4.08 562.0 5.0 6.83 942.0 8.0 11.35 1574.0 12.8 18.53 2578.0 16.0 23.29 3248.0 20.0 29.48 4106.0 32.0 48.25 6706.0 40.0 60.89 8379.0 [ 표 4-1] 영상의선형성실험결과 4.1.2. 평판검출기의균일성실험 평판검출기따른균일성실험은선량증가로얻은영상에서 5 개지점을지정하 고그곳중앙값들의 CV%(CoeficientofVariation rate, 변동계수율 ) 을구하였다. KCARE 에서는 CV% 가 10% 보다작아야된다고제안하고있다. - 30 -
mas ugy A1 A2 A3 A4 A5 avg sd CV(%) 0.6 0.34 38 38 38 38 40 38.4 0.89 2.33 1.6 1.73 226 232 230 224 232 228.8 3.63 1.59 3.2 4.08 554 568 564 550 566 560.4 7.92 1.41 5.0 6.83 928 956 944 922 946 939.2 13.90 1.48 8.0 11.35 1554 1594 1576 1538 1582 1568.8 22.52 1.44 12.8 18.53 2544 2606 2582 2514 2590 2567.2 37.46 1.46 16.0 23.29 3208 3284 3254 3166 3262 3234.8 47.38 1.46 20.0 29.48 4056 4150 4112 3998 4124 4088.0 60.91 1.49 32.0 48.25 6626 6782 6714 6514 6726 6672.4 104.71 1.57 40.0 60.89 8286 8490 8380 8130 8400 8337.2 136.64 1.64 50.0 76.50 10000 10000 10000 9996 10000 9999.2 1.79 0.02 64.0 98.68 10000 10000 10000 10000 10000 10000.0 0.00 0.00 [ 표 4-2] 영상의균일성실험결과 본실험에서얻은영상중 0.34uGy 에서얻은영상의변동계수율이 2.33% 로가장높이측정되었지만시스템유효선량최소값 0.5uGy 보다작으므로제외할수있고 1.73uGy 에서얻은영상의변동계수율이 1.59% 로가장높게나왔으나전체적으로변동계수율 (CV%) 이 2.0% 미만으로 KCARE 에서제안하는값보다상당히작게얻어져서매우우수하다. 4.2. 팬텀영상의관심영역 두개골전후방향촬영영상에서 Q mpv 은 Rsqr=0.999 로매우선형적으로측정이되었다. 이는영상에직접조사영역으로인한값의오류가없음을나타내는것이다. 이값은 [ 표 3-7] 를이용하여 [ 표 4-3] 와같이감도영역으로변경하였다. 8mAs 미만에서는 Low exposure 영역으로노이즈가매우많이발생되는것을영상을통해확인할수있다. - 31 -
[ 그림 4-2] 팬텀의관심영역영상 4.2.1 두개골전후방향촬영영상의관심영역중앙값 (Q mpv) Skull AP 1000 Pixel Vaue 100 QmPV 10 1 10 100 mas [ 그림 4-3] 두개골전후방향영상의관심영역중앙값 (Q mpv) - 32 -
SkulAP Q mpv Speed mas 3.2 50.0 LE 5.0 86.0 LE 8.0 160.0 LE 10.0 224.0 800 12.5 296.0 400 16.0 394.0 400 20.0 492.0 400 25.0 616.0 200 32.0 808.0 200 40.0 1020.0 200 50.0 1288.0 100 64.0 1620.0 100 80.0 2040.0 100 [ 표 4-3] 두개골전후방향영상의관심영역 중앙값 (Q mpv) 과감도영역 4.2.2 두개골측방향촬영영상의관심영역중앙값 (Q mpv) 두개골측방향촬영영상에서관심영역중앙값 (Q mpv) 은 Rsqr=0.999 로매우선형적으로측정이되었다. 이선형성은관심영역영상에직접조사영역으로인한값의오류가없음을나타내는것이다. 이관심영역중앙값은 [ 표 3-7] 를이용하여 [ 표 4-4] 와같이감도영역으로변경하였다. - 33 -
10000 Skull Lat Pixel Value 1000 100 QmPV 1 10 100 mas [ 그림 4-4] 두개골측방향영상의관심영역중앙값 (Q mpv) SkulLat Q mpv 감도영역 mas 2.4 108.0 LE 5.0 256.0 800 8.0 430.0 400 10.0 546.0 400 12.5 710.0 200 16.0 896.0 200 20.0 1132.0 100 25.0 1442.0 100 32.0 1876.0 100 40.0 2366.0 50 50.0 2980.0 50 64.0 3846.0 50 80.0 4822.0 OV [ 표 4-4] 두개골측방향영상의관심영역 중앙값 (Q mpv) 과감도영역 - 34 -
4.2.3.TownsView 의관심영역중앙값 (Q mpv) TownsView 영상에서 mroi 중앙값은 Rsqr=0.999 로매우선형적으로측정이되었다. 이선형성은관심영역영상에직접조사영역으로인한값의오류가없음을나타내는것이다. 이관심영역중앙값은 [ 표 3-7] 를이용하여 [ 표 4-5] 와같이감도영역값으로변경하였다. Towns View 1000 Pixel Value 100 QmPV 10 1 10 100 mas [ 그림 4-5]TownsView 관심영역중앙값 (Q mpv) - 35 -
TownsView Q mpv 감도영역 mas 3.2 48.0 LE 5.0 78.0 LE 8.0 130.0 LE 10.0 164.0 LE 12.5 214.0 800 16.0 272.0 800 20.0 346.0 400 25.0 442.0 400 32.0 580.0 200 40.0 732.0 200 50.0 926.0 200 64.0 1198.0 100 80.0 1510.0 100 [ 표 4-5]TownsView 영상의관심영역중앙 값 (Q mpv) 과감도영역 4.3 조사선량지시치 4.3.1 조사선량지시치의관계식 조사선량지시치는 Req-mAs= Log 10(Q SCV/Q mpv)*exp-mas*k ( 식 1) 이때 Log 10 (Q SCV/Q mpv)> 0 다면 K 는감도보상값적용 Log 10 (Q SCV/Q mpv)< 0 다면 K 는 1 적용 - Req-mAs: 수정요구되어지는관전류량 (RequestmAs) - Exp-mAs: 얻은영상에주어진관전류량 (ExposuremAs) -Q SCV : 설정된감도의대표화소값 (SpeedClassValue, S400,S200,S100 등 ) - 36 -
-Q mpv : 얻은영상에서측정된화소중앙값 - K : 감도에따른보상값 ( 표 8 참조 ) 위와같은관계식을이용하여현재조사한관전류량의수정값을아래와같이 얻을수있다. Sug-mAs=Exp-mAs+Req-mAs ( 식 2) - Sug-mAs: 추천되어지는설정관전류량 (SuggestmAs) 4.3.2 조사선량지시치의적용 ( 예제 1) SkulAP 를 Speed 400 으로설정하여촬영하고있다. 사용자의실수로 70kVp 40mAs 로영상을얻었다. 이경우수정되어야하는조사선량지시치는얼마인가? Req-mAs= Log 10(Q SCV/Q mpv)*exp-mas*k ( 식1) Q SCV 는 Speed400 으로화소값은 375 이다.( 표3-7 참조 ) Q mpv 는 70kVp40mAs 이므로영상의관심영역중앙값이 1020 ( 표4-3 참조 ) =log 10(375/1020)*40*K Log10(375/1020)< 0이므로 K는 1적용 =(-0.43457)*40*1 =-17.4mAs 현재조사조건에서약18mAs 감소해야한다. 따라서추천되는관전류는 Sug-mAs=40mAs+(-17.4)mAs=22.6mAs 약 22mAs 이며관전류를설정할수있는단계가 20mAs 와 25mAs 이므로가장 - 37 -
가까운값은 20mAs 촬영한다면 Speed400 에맞는촬영조건이된다. ( 예제2) 두개골측방향촬영을 Speed 200 으로설정되어있다. 사용자의실수로 70kVp 에 5mAs 로영상을얻었다. 이경우사용자가실수한 mas 는얼마이며추천되는 mas 는얼마인가? Req-mAs= Log 10(Q SCV/Q mpv)*exp-mas*k ( 식1) Q SCV 는 Speed200 으로화소값은 750 이다 ( 표3-7 참조 ) Q mpv 는 70kVp 에 5mAs 는영상의관짐영역중앙값은 250 이다. ( 표4-4 참조 ) log 10(750/256)> 0므로보정값 K는 3.6 이다. =log 10(750/256)*5*3.6 =8.4 Speed200 을위해추가해야되는값은약9mAs 이다. Sug-mAs= Exp-mAs+Req-mAs ( 식 2) =5+9=14mAs 이므로 본장비의 mas 단계에서가장가까운값은 16mAs 가된다. [ 표 4-4] 에서두개골측방향촬영에서 10x12 영상크기에감도 200 으로촬영을하 기위해추전되는 mas 는 12.5mAs~20mAs 이므로위의 ( 예제 2) 에서얻어진 16mAs 가맞아떨어짐을알수있다. ( 예제 3) Townsview 영상을 Speed800 으로설정되어있다. 사용자가 70kvp 에 50mAs 로 촬영을했다. 이경우사용자는적정하게촬영조건을선택하였는가? - 38 -
Req-mAs= Log 10(Q SCV/Q mpv)*exp-mas*k ( 식1) Q SCV 는 Speed400 으로화소값은 187.5 이다 ( 참조 ) Q mpv 는 70kVp 에 50mAs 이므로영상의중앙값은 926( 참조 ) log 10(187.5/642)< 0므로 K 보정값 1이다. =log 10(187.5/642)*50*1 =-34.58 촬영조건이적정하게선정되지않았으며주어진촬영조건에서약 35mAs 감소 해야된다. Sug-mAs= Exp-mAs+Req-mAs ( 식 2) = 50-35=15mAs 이므로 mas 단계에따라가장가까운값인 16mAs 로조사되어야한다. 4.3.3 각각촬영영상의감도영역에따른조사선량지시치 4.3.1 에서제시한함수를이용하여영상의감도 800,400,200,100 에대한조사선량지시치를 mas 로 [ 표4-6],[ 표4-7],[ 표4-8] 로정리하였다. 각감도에따른추천촬영조건은굶은글씨체의데이터이며유효하지않은촬영조건은이테리체의흐린글씨체로그데이터를표시하였다. 그특징이각감도에맞는추천촬영조건에서최소 30%~ 최대 300% 이내에있는 mas 값이유효함을알수있다. - 39 -
SkulAP mas 감 800 400 200 100 3.2 7.3 10.6 13.5 16.5 5.0 6.8 12.2 16.9 21.7 8.0 2.2 11.2 19.3 27.2 10.0-0.8 8.5 18.9 28.9 12.5-2.5 4.9 18.2 30.8 16.0-5.2-0.3 16.1 32.5 20.0-8.4-2.4 13.2 33.9 25.0-12.9-5.4 7.7 33.8 32.0-20.3-10.7-1.0 30.1 40.0-29.4-17.4-5.3 23.4 50.0-41.8-26.8-11.7 11.6 64.0-59.9-40.7-21.4-2.1 80.0-82.9-58.8-34.8-10.7 [ 표 4-6] 두개골전후방향영상의조사선량지시치 도 SkulLat 감도 800 400 200 100 3.2 3.1 6.6 9.7 12.8 5.0-0.7 3.2 8.4 13.4 8.0-2.9-0.5 7.0 15.2 10.0-4.6-1.6 5.0 15.4 12.5-7.2-3.5 1.1 14.2 16.0-10.9-6.1-1.2 12.5 mas 20.0-15.6-9.6-3.6 8.6 25.0-22.1-14.6-7.1 1.5 32.0-32.0-22.4-12.7-3.1 40.0-44.0-32.0-20.0-7.9 50.0-60.1-45.0-30.0-14.9 64.0-84.0-64.7-45.4-26.2 80.0-112.8-88.7-64.7-40.6 [ 표 4-7] 두개골측방향영상의조사선량지시치 - 40 -
TownsView mas 감 800 400 200 100 3.2 7.6 10.9 13.8 16.7 5.0 7.6 13.0 17.7 22.5 8.0 5.1 14.0 21.9 29.7 10.0 2.3 13.6 23.8 33.6 12.5-0.7 11.6 24.5 37.0 16.0-2.6 8.5 25.4 41.5 20.0-5.3 2.7 24.2 44.6 25.0-9.3-1.8 20.7 46.4 32.0-15.7-6.1 12.9 46.2 40.0-23.7-11.6 1.5 43.6 50.0-34.7-19.6-4.6 36.7 64.0-51.5-32.3-13.0 21.9 80.0-72.5-48.4-24.3-0.2 [ 표 4-8]TownsView 영상의조사선량지시치 도 - 41 -
제 5 장고찰 본논문에서제안하는조사선량지시치는디지털엑스선영상을얻을때환자피폭선량을고려하여최적의조건에대한기준을설정하고촬영조건이증가또는감소되는현상을사용자가인식하여조치할수있는방법에대한것이다. 만약설정된기준으로얻은영상에노이즈가다수있어판독에지장이있다면 Q SCV 를감소하고촬영조건을올려서노이즈가적은촬영조건으로변경해야한다. 이는보다정확한진단을위해조사선량을증가하는것이정당하기때문이다. 본논문에서제안하는조사선량지시치는반드시선행되어야하는조건이있다. 촬영부위와목적에맞게관심영역과관심농도가정의되어야한다. 이는촬영부위와목적에따라서여러가지형태로정의될수있다. 만약두개골전후방향촬영영상에서두개골이촬영목적인경우와안면골이촬영목적인경우그중심엑스선위치가다르고관심영역위치또한다르기때문에그때얻어진관심영역중앙값은서로상이한값을가지게되므로안면골이촬영목적인검사를두개골촬영에적용한다면조사선량지시치값은전혀다른값이얻어지게되어오류를범하게될것이다. 따라서조사선량지시치를디지털엑스선영상에응용하기위해서는촬영부위와목적에따라서관심영역과관심농도를모두파악하고그값의정확성을검증한뒤동일한검사에만적용해야한다. - 42 -
제 6 장결론 디지털엑스선촬영영상에서발생되는 Exposure creep" 또는 Dose Drift" 현상을방지하기위해제안되는조사선량지시치는임상에서환자의피폭선량을효율적으로관리할수있는방법을제공하고있다. 그러나각제조사마다고유한방식과표현으로그값을나타내므로사용자는그목적에맞게활용을하지못하고있다. 본논문에서제안되는방법은무엇보다도사용자가조사선량지시치의의미를쉽게파악하고적정검사조건을쉽게설정할수있도록되어있다. 그러나동일한촬영부위와동일한검사목적에만적용해야한다. 만약촬영부위와검사목적이다르다면표시되는값으로적정검사조건을피드백받기는어렵다. 그러므로각촬영부위와검사목적에따라서그설정값을세분화하고정확하게적용해야만한다. 그러나그설정값을각촬영부위와검사목적에맞게설정되면검사조건증가현상은방지될것이며검사조건의기준이설정되어영상의노이즈를관리할수있고불필요한환자피폭선량을최소화할수있는디지털엑스선시스템을제공할수있을것이라기대된다. 최소의선량으로최대의영상정보를제공하는것은방사선영상에관계되는방사선과의사, 방사선사, 의학물리학자, 방사선장비제조사등모든관계자의의무사항이다. 그러므로디지털엑스선시스템을최적화하여방사선피폭을경감시키고화질을향상시키기위한노력을지속적으로해야할것이다. - 43 -
참고문헌 1. 권덕문외,Analog& DigitalPACS 의료영상정보학, 대학서림,2001 년 9월, p207,x- 선촬영조건론 2. 권덕문외,Analog& DigitalPACS 의료영상정보학, 대학서림,2001 년 9월, p356~368, 영상처리 (imageprocessing) 3. 김정민외, 방사선영상정보학, 신광출판사,p47~56 증감지 4. 김정민외, 방사선영상정보학, 신광출판사,p61~73 특성곡선 5. 김정민외, 방사선영상정보학, 신광출판사,p97~101X- 선사진의 sensitometry 에관한규격 6. 정환외, 디지털의료영상학, 정문각,p66~69, 영상의영역분할 7. 정환외, 디지털의료영상학, 정문각,p225~230, 자동감조조절처리 (EDR : Exposuredatarecognitionprocessing) 8박수성외, 진단방사선원리, 대학서림,1985 년,p222 관용도 9.Practiceguidelinefordigitalradiography,ACR,p34~35"Speedclassand exposureclass",2007 10.Practiceguidelinefordigitalradiography,ACR,p35"DosecreepinCR/DR anditsprevention",2007 11.Practiceguidelinefordigitalradiography,ACR,p35"Exposureindications fordigiralradiography",2007 12.RalphSchaetzing,Ph.D.AgfaCorporation,AAPM 2005-Contiuning EducationCourseinRadiographicandFluoroscopy Physicsand Tehnnology,"A ComparisonofScreen/Film anddigitalimaging" "Comparing DoseRequirements:Speed" 13.CorneliaSchaefer-Prokop,MD,andUlrichNeitzel,Ph.D."Computed Radiography/DigitalRadiography:RadiologistPerspectiveonControling DoseandStudyQuality"RSNA 2006Sylabus - 44 -
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ABSTRACT A Study on thedoseindicator fordigitalradiography Lee,Jong I'n Dept.Bio-MedicalEngineering TheGraduateSchool YonseiUniversity Since Wilhelm Conrad Roentgen discovered x-rays,radiographic images are acquired from film system in radiography over 100 years.since the 1990s, advances in digital imaging system have revolutionized the radiographic imaging techniques which is caled digitalradiography(dr) system.the DR system acquires digital x-ray image from the x-ray detector. This could changeanalog imageinformation offilm system into digitalimageinformation ofx-ray detector.incorporating the latestinnovations in computertechnology and data processing techniques,thedr system could produceexcelentdigital x-ray images. Itwould beexpected thateficientx-ray detectoris reduced dosemorethan the analog system therefore we expected to reduce patientdose.butpatient dosegradualyincrease. Thisreasonedthattheradiologistisnotinformedpropriety ofexposurefactor in digitalx-ray system and thatthe radiologistgradualy increase exposure factorforfearing thenoiseofdigitalimage.thephenomenon is"dosedrift" - 46 -
or"exposurecreep" The purpose ofthe DR system is the maximum image information by the minimum patientdose.in this study,the detector dose indicator is used to understand the dose ofexposure factor.the detectordose indicatorprovides the information thatoperatorcould easily recognize inaccurate exposurefactor and recommends the proper exposure factor. This could prevent gradualy increasing patientdose causing " Dose Drift" or" Exposure Creep ".The thesis looks at the perspective of the radiologist on controling dose and reducing patientdose. Keyword:DetectorDoseIndicator,DigitalRadiography,PatientDose, DoseDrift,ExposureCreep. - 47 -