MAR(Metal Artifact Reduction) 기법에 대한 연구

• 영문명: A Study of MAR(Metal Artifact Reduction) methods
• 발행기관: 대한CT영상기술학회
• 저자명: 박상현(Sang Hyun Park) 이성주(Seang Ju Lee) 진형민(Hyeong Min Jin) 김종효(Jong Hyo Kim) 유상재(Sang Jae Yoo) 김동성(Dong Sung Kim)
• 간행물 정보: 『대한CT영상기술학회지』대한전산화단층기술학회지 제18권 제2호, 95~105쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 의약학 > 방사선과학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2016.09.30

국문 초록

목적 : 임상에 사용되고 있는 MAR(Material Artifact Reduction)기법 중 Philips의 OMAR, TOSHIBA의 SEMAR, GE의 MARs SIEMENS의 MAR기법에 대한 비교분석을 위해 자체 제작한 팬텀(돼지 지방에 IM nail과 돼지뼈에 나사못을 박음)으로 인위적으로 Metal Artifact를 만들어 GE의 Discovery750HD, SIEMENS의 Definition, TOSHIBA의 Aquilion one, Philips의 ICT256 장비별로 MAR기법에 대해 분석한다. 대상 및 방법 : 자체 제작한 팬텀에 Single Energy Philips(64MSCT), TOSHIBA Aquilion one(320MDCT), Dual Energy Discovery750HD(64MSCT), Siemens Definition(64MSCT)을 이용 Metal Artifact Reduction을 평가하고자 한다. Single energy는 120kvp로 맞추고, 각 장비의 CTDI값을 10, 20, 30mGy 단위로 변화시켜, 첫 번째 Artifact가 가장 심한동일지점에 line을 그려 line profile을 얻고 data를 통해 정밀도 분석을 위해 RMSE값을 얻었다. 두 번째 금속물질 주변에 동일한 반원의 ROI를 그려 내부영역의 표준편차를 측정하였다. 세 번째로 Canny edge detection method를 이용 edge를 검출하여 강한 streak artifact 포함 정도를 정량적으로 분석 후 영상으로 확인하였다. 영상의 정성적 평가를 위해 장비별로 같은 위치에서(3개의 ROI) MAR 사용전과 사용 후의 영상을 근골격계 판독실 전임의 1명, 전공의(R2) 1명, 방사선사 2명(10년차 이상)이 5점 척도를 이용해 평가하였다. 결과 : RMSE를 얻어 낸 결과 Metal artifact reduction을 사용하기 전 GE discovery750HD값은 CTDI10, 20, 30mGy 기준으로 323.616, 349.692, 347.169가 나왔으며, MAR 사용 후에는 119.288, 108.781, 107.712 나왔고, Philips ICT는 MAR 사용 전 376.945, 303.349, 298.175가 나왔으며, MAR 사용 후에는 136.828 54.292, 55.886값이 나왔다 SIEMENS의 Definition에서는 MAR 사용 전 687.85, 668.226, 690.253 MAR 사용 후에는 285.682, 273.802, 281.992값이 나왔고, TOSHIBA의 Aquilion one에서는 MAR 사용 전 515.725, 460.534, 429.132가 나왔고, MAR 사용 후에는 131.164, 108.808, 90.078을 나왔다. Artifact Magnitude는 CTDI 10,20,30mGy 기준으로 MAR 사용 전 discovery750HD값은 210.019, 229.354, 224.406값이 나왔고 MAR사용 후에는 103.501, 98.670, 100.392값이 나왔다 ICT는 MAR 사용 전 240.007, 185.140, 193.309값이 나왔고 MAR사용 후에는 92.856, 47.768, 45.368값이 나왔다 Definition에서는 MAR 사용 전414.085, 405.755, 404.368값이 나왔고, MAR사용 후에는 187.350, 179.050, 179.653값이 나왔다. Aquilion one은 MAR 사용 전 348.896, 319.425, 289.516값이 나왔고, MAR사용 후에는 115.646, 106.261, 81.659값이 나왔다. Streak Artifact Reduction Ratio는 CTDI 10,20,30mGy 기준으로 MAR 사용 후 Discovery750HD는 0.275, 0.427, 0.442값이 나왔고, ICT는 MAR 사용 후 0.764, 0.903, 0.903값이 나왔다. Definition은 MAR 사용 후 0.466, 0.549, 0.570 값이 나왔고, Aquilion one에서는 MAR 사용 후 0.223, 0.263, 0.331 값이 나왔다. 영상의 정성적 평가결과 ROI3군데에 대한 합계는 총점 60점을 기준으로 ICT256이 56점, Aquilion one과 Definition은 49점으로 동점이 나왔으며 Disccovery750HD가 37점이 나왔다. 4가지 장비의 합계에 대한 평균점수는 47.75가 나왔고 표준편차는 7.890이 나왔다. 결론 : 자체 제작한 팬텀을 통해 MAR기법을 사용하기 전과 사용한 후의 RMSE값, Artifact magnitude값, streak artifact reduction ratio 값을 정량적으로 측정할 수 있었으며 모든 장비에서 MAR 사용 후에는 RMSE값과 Artifact magnitude값이 감소하였으며, streak artifact reduction ratio수치로도 reduction 효과를 확인할 수 있었다.

영문 초록

Purpose : Metal artifact reduction methods were evaluated using four computed tomography(CT) machines clinically realistic metal implants Materials and Methods: A pig limb was prepared for use as a phantom with an intra-tibial nail in screwed into bone and scanned in turn using the Philips ICT256(64MSCT), TOSHIBA Aquilion one(320MDCT), GE Discovery750HD(64MSCT) and SIEMENS Definition(64MSCT) machines. The phantom was scanned using a single energy setting of 120kv and a dual energy setting at the default and various CTDI(10,20,30mGy) settings. We first drew a line on the region of interest(ROI) severe metal artifact acquired the line profile for use in Root Mean Square Error(RMSE). Second we a standard deviation(SD)analysis was performed by drawing a semicircle on the pig phantom image. Third by using the Canny edge detection method get the strong streak artifact and acquired qualitatively Qualitative CT image analysis-Two radiologists working at a musculoskeletal department and two radiologic technologists with 5 degree scales. Results : The RMSE of the quantitative analysis without and with the artifact reduction algorithm was GE discovery750HD setting at various CTDI(10,20,30mGy) were 323.616, 349.692, 347.169, CT images postprocessed with MAR were 119.288, 108.781, 107.712. Philips ICT without MAR were 376.945, 303.349, 298.1 75. CT images with MAR 136.828 54.292, 55.886. SIEMENS Definition without MAR were 687.85,668.226, 690.253 CT images with MAR were 285.682, 273.802, 281.992. TOSHIBA Aquilion one without MAR algorithm were 515.725, 460.534, 429.132. CT images with MAR were 131.164, 108.808, 90.078. The Artifact Magnitude analysis of discovery750HD setting at various CTDI(10,20,30mGy)were 210.019, 229.354, 224.406. CT images with MAR were 103.501, 98.670, 100.392 ICT256 without MAR were 240.007, 185.140, 193.30 CT images with MAR were 92.856, 47.768, 45.368. Definition ct images without MAR were 414.085, 405.755, 404.368. CT images with MAR were 187.350, 179.050, 179.653 Aquilion one ct images without MAR were 348.896, 319.425, 289.516. CT images with MAR 115.646, 106.261, 81.659. Streak artifact reduction ratio setting at various CTDI(10,20,30mGy) without and with MAR were Discovery 750HD 0.275, 0.427, 0.442, ICT256 were 0.764, 0.903, 0.903 Definition were 0.466, 0.549, 0.570 Aquilion one were 0.223, 0.263, 0.331 Conclusion : Use of the MAR(Metal Artifact Reduction) algorithm on a single and dual energy significantly reduces the value of RMSE, artifact magnitude and obtained streak artifact ratio.

목차

Abstract

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 대상 및 방법

Ⅲ. 결과

Ⅳ. 고찰

Ⅴ. 결론

참고문헌

초록

키워드

MAR CTDI RMSE Streak Artifact