The Feasibility of Triple-Energy Material Decomposition in Spectral Computed Tomography with a Photon-Counting Detector: A Monte Carlo Simulation Study

• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 강순철 엄지수 김번영 이승완
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 학술대회 논문집』한국방사선학회 2017년 추계종합학술대회논문집, 41~41쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.11.10

국문 초록

일반적인 에너지 적분형 검출기 기반의 이중에너지 X-선 영상화 방법은 검출기의 기계적인 한계로 인하여 X-선 스펙트럼의 왜곡을 초래하기 때문에 물질분리의 정확성을 저하시킨다. 또한 획득할 수 있는 정보가 제한적이기 때문에 분리 가능한 물질의 수에 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 광자계수검출기를 이용한 다중에너지 영상화 기술이 개발되고 있다. 기존의 에너지 적분형 검출기와 달리 광자계수검출기는 에너지 문턱값을 설정할 수 있기 때문에 물질을 투과한 X-선의 에너지별 정보를 획득 할 수 있다. 따라서 획득한 X-선 스펙트럼 정보를 바탕으로 물질분리의 정확성을 향상 시킬 수 있으며 분리 가능한 물질의 개수를 증가시킬 수 있다. 본 연구는 광자계수검출기 기반의 스펙트럼 전산화단층촬영장치를 이용하여 삼중에너지 물질분리를 구현하고 가능성을 평가하였다. 몬테칼로 시뮬레이션을 통해 cadmium zinc telluride (CZT) 광자계수검출기 기반의 스펙트럼 전산화단층촬영장치와 물, 수산화인회석, 요오드 및 금의 4개 물질로 이루어진 팬톰을 모사하였다. 관전압 120 kVp, 관전류 500μA, 부가필터 2 mm Al 조건에서 모사한 X-선 스펙트럼을 사용하였으며 X-선 영상 획득을 위해 20-33, 34-47 및 81-94 keV 3개의 에너지 창을 설정하였다. 각각의 에너지 창에서 획득한 투영상은 기하학적 모델 기반의 필터보정 역투영법을 사용하여 재구성 되었으며, 재구성 영상기반의 물질분리 방법을 통해 물, 수산화인회석, 요오드 및 금 4개의 물질분리 영상을 구현하였다. 획득한 물질분리 영상은 normalized root mean square error (NRMSE)를 통해 정확성을 평가하였다. 4개의 물질분리 영상에서 측정한 NRMSE는 모두 2% 미만으로 나타났으며, 높은 정확성을 보였다. 따라서 광자계수검출기 기반의 스펙트럼 전산화단층촬영장치를 사용한 삼중에너지 물질분리 기술의 가능성을 확인하였으며, 본 연구에서 개발한 영상화 방법을 이용하여 혼합물을 구성하고 있는 기저 물질에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있다고 사료된다.

키워드

몬테칼로 시뮬레이션 광자계수검출기 삼중에너지 물질분리 normalized root mean square error