필터보정 역투영법. 모델기반 반복적재구성법, ASIR-V로 획득한 하지정맥 혈류영상과 방사선량 분석

• 영문명: Analysis of image quality and radiation dose level for lower extremity vein blood flow image by FBP(Filtered Back Projection), MBIR(Model Based Iterative Reconstruction) and ASIR-V(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction V)
• 발행기관: 대한CT영상기술학회
• 저자명: 임동욱(Dong-Uk Lim) 이창호(Chang-Ho Lee) 최대연(Dae-Yeon Choi) 이상헌(Sang-Heon Lee) 강동원(Dong-Won Kang)
• 간행물 정보: 『대한CT영상기술학회지』대한CT영상기술학회지 제20권 제2호, 89~97쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 의약학 > 방사선과학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2018.09.30

국문 초록

목적: 지속적인 방사선 피폭에 관한 법률적 강화가 심화되고 있으며 특히 의료행위로 인한 방사선 피폭에 대한 대중의 인식이 높아짐에 따라 최근 들어 기존의 재구성 기법인 필터보정 역투영법(Filtered Back Projection)을 대신해 새로운 재구성 기법의 이용이 활성화되고 있으며 이는 낮은 관전압에도 영상에 나타나는 잡음(Noise)값을 현저히 떨어뜨려 영상의 질을 향상시키면서 방사선량을 획기적으로 줄이는 계기가 되고 있다. 본 연구에서는 관전압과 재구성 기법의 변화에 따른 영상의 질과 방사선량의 변화를 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 하지 정맥 혈전증(Deep vein thrombosis, DVT) 을 진단하기 위해 본원에 내원한 환자 90명을 대상으로 하였다. 이는 후향적 연구로써 환자 대상을 각각 30명씩 120 kVp 와 80 kVp 70 kVp 세 집단으로 나누었다. 첫 번째 집단 120 kVp는 고정 관전류 120 mA를 적용하여 검사한 후 필터보정 역투영법으로 영상을 재구성 하였고, 두 번째 집단 80 kVp는 자동 관전류 조절 장치를 적용하여 검사 진행 후 모델기반 반복재구성법(Model Based Iterative Reconstruction: veo, GE Healthcare, Waukesha, WI, USA)으로 영상의 재구성 하였으며 세 번째 집단 70 kVp는, 자동 관전류 조절 장치를 적용하여 검사 진행 후 ASIR-V(Adaptive statistical iterative reconstruction V: GE Healthcare, Waukesha, WI, USA)로 영상을 재구성하였다. 영상의 재구성은 세 관전압 조건에서 얻은 원 자료(Raw Data)를 이용하였으며 신장(Kidney)부터 발(Foot)까지 포함되도록 설정하였다. 하지 정맥 혈전을 평가하기 위하여 조영제를 2.0 mL/kg 사용하였으며 3 mL/sec의 속도로 주입하였다. 정량적 평가방법으로 하대정맥(Inferior vena cava, IVC), 대퇴정맥(Femoral vein, FV) 그리고 슬와정맥(Popliteal vein, PopV)영역에 관심영역(Region of interest, ROI)을 표시하여 영상의 질을 평가하였다. 정성적 평가방법으로 2명의 영상의학과 전문의가 영상 질, 잡음(Noise) 그리고 병소의 판별 유무 항목을 가지고 각각 1점부터 3점을 부여하는 방식을 채택하였다. 선량평가는 선량 보고서(Dose report)를 이용하여 분석하였다. 결과: 측정결과 정량적 평가에서 혈관 조영증강(Vascular enhancement), 대조도 대 잡음비(Contrast to noise ratio, CNR) 그리고 신호 대 잡음비 (Signal to noise ratio, SNR)는 70 kVp ASIR-V, 80 kVp 모델기반 반복재구성법, 120 kVp 필터보정 역투영법 순으로 높게 측정되었다. 또한 잡음도 70 kVp ASIR-V, 80 kVp 모델기반 반복재구성법, 120 kVp 필터보정 역투영법 순으로 감소 되었다. 정성적 평가에서도 70 kVp ASIR-V, 80 kVp 모델기반 반복재구성법, 120 kVp 필터보정 역투영법 순으로 전문의들이 가장 우수하다고 평가하였다. 마지막으로, 선량평가에서 조사선량(Dose Length Product, DLP)의 경우 70kVp ASIR-V와 80 kVp 모델기반 반복재구성법은 120 kVp 필터보정 역투영법에 비해 약 53% 낮게 측정되었으며 70 kVp ASIR-V와 80kVp 모델기반 반복재구성법 사이에는 조사선량의 차이가 없는 것으로 측정되었다. 결론: 80 kVp 모델기반 반복재구성법과 70 kVp ASIR-V는 120 kVp 필터보정 역투영법에 비해 잡음을 획기적으로 낮추어저 관전압 사용이 가능하였으며 방사선 조사선량을 50% 이상 감소시킬 수 있었다. 또한 조영증강 및 대조도 대 잡음비 그리고 신호 대 잡음비를 상승시켜 기존의 영상보다 우수한 영상 정보를 획득할 수 있었다. 그리고 80 kVp 모델기반 반복재구성법과 70 kVp ASIR-V 비교했을 때 조사선량은 차이가 없는 것으로 측정되었지만 재구성 시간과 영상의 질을 고려한다면 80 kVp 모델기반 반복재구성법보다 70 kVp ASIR-V가 보다 더 우수하다고 평가할 수 있다.

영문 초록

Purpose: With the fact that the law related with continuous radiation exposure has been strengthened and especially public awareness about radiation exposure caused by medical treatment has been increased, recently, utilizing the new reconstruction technique get activated instead of FBP which is existing iterative reconstruction Technique. It created momentum that improves the quality of image and decrease an amount of radiation innovatively with lower noise on image even on the low tube voltage. This study aims to find out how tube voltage and iterative reconstruction technique affect and change the quality of image and radiation dose. Material and methods: Subjects are 90 patients admitted to PNUYH for diagnosis of DVT(Deep vein thrombosis). As a retrospective study, subjects are divided into 3 groups of 30 persons with 120 kVp, 80 kVp, 70 kVp. The first group with 120 kVp is examined by fixed tube voltage 120 mA and image is reconstructed by FBP. The Second group with 80 kVp is examined by automatic tube voltage control system and image is reconstructed by MBIR. The third group with 70 kVp is examined by automatic tube voltage control system and image is reconstructed by ASIR-V. Image reconstruction is by using raw data obtained under the condition of both tube voltage and setting including the range from kidney to foot. Contrast medium 2.0 mL/kg is injected at a speed of 3 mL/sec to evaluate DVT(Deep vein thrombosis). As a quantitative evaluation method, the quality of image is evaluated by marking ROI(Region of interest) on regions of IVC(Inferior vena cava, FV(Femoral vein), PopV(Popliteal vein). As qualitative evaluation, the method 2 radiologists give a score 1~3 with each component of quality, noise, image reading is adopted. Dose assessment is analysed by dose report. Result: As a result of measurement, the level of Vascular enhancement, CNR(Contrast to noise ratio), SNR(Signal to noise ratio) showed the highest in the order of 70 kVp ASIR-V, 80 kVp MBIR, 120 kVp FBP in quantitative evaluation method. And, Noise deceased in the order of 70 kVp ASIR-V, 80 kVp MBIR, 120 kVp FBP. In qualitative evaluation method, specialists evaluated superiority followed by 70 kVp ASIR-V, 80 kVp MBIR, 120 kVp FBP as well. Lastly, in the evaluation of the level of DLP(Dose Length Product) in dose assessment, 120 kVp FBP was 53% higher than 70 kVp ASIR-V, 80 kVp MBIR. And there was no difference in the level of DLP between 70 kVp ASIR-V and 80 kVp MBIR. Conclusion: MBIR of 80 kVp and ASIR-V of 70 kVp reduced the noise innovatively compare to 120 kVp FBP and decreased more than 50% of radiation dose. so that low tube voltage is able to be used. Moreover, with increasing contrast enhancement, CNR, SNR, better image information than previous one was obtained. Even though there is no difference in the level of DLP compared between 80 kVp MBIR and 70 kVp ASIR-V, considering reconstructing time and the quality of image exclusively, it is possible to say that 70 kVp ASIR-V is vastly superior to 80 kVp MBIR.

목차

I. INTRODUCTION

II. MATERIAL AND METHODS

III. RESULT

IV. DISCUSSION

V. CONCLUSION

키워드

방사선피폭 관전압 재구성 필터보정 역투영법 모델기반 반복적재구성법 에이서-브이 Radiation exposure kVp Reconstruction FBP MBIR ASIR-V