소아 흉부 CT 검사 시 딥러닝 영상 재구성의 유용성

• 영문명: Usefulness of Deep Learning Image Reconstruction in Pediatric Chest CT
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 김도훈 이효영
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』제17권 제3호, 297~303쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2023.06.30

국문 초록

소아 전산화단층촬영(Computed Tomography, CT) 검사 시 어린 환자들의 협조가 어려워 검사 실패나 재검사가 빈번히 발생할 수 있다. 딥러닝 이미지 재구성(Deep Learning Image Reconstruction, DLIR) 방법은 방사선 감수성이 높은 소아 환자들의 CT 검사에서 재검사율을 낮추면서 진단적 가치가 높은 영상을 획득할 수 있다. 본 연구에서는 DLIR을 적용하여 소아 흉부 CT 검사에서 호흡이나 움직임으로 인한 노이즈를 줄이고 임상적으로 유용한 영상을 얻기 위한 가능성을 조사하였다. 경상남도 소재의 P병원에서 7세 미만의 소아 43명의 흉부 CT 검사 데이터를 후향적으로 분석하였으며, 필터링 역 투영 재구성법(Filtered Back Projection, FBP), 반복적 재구성법(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, ASIR-50), 딥러닝 알고리즘인 True Fidelity-Middle(TF-M)의 영상을 비교하였다. 조영 증강된 흉부 영상 중 오른쪽 상행 대동맥(Ascending Aorta, AA)과 등 근육(Back Muscle, BM)에 동일한 ROI를 그리고 각 영상에서 HU값을 이용하여 노이즈(Standard deviation, SD)를 측정하였다. 통계분석은 SPSS(ver. 22.0)를 사용하여 세 측정치의 평균값을 일원 배치 분산분석(One-way ANOVA)으로 분석하였다. 연구의 결과로 AA의 SD값은 FBP=25.65±3.75, ASIR-50=19.08±3.93, TF-M=17.05±4.45 로 나타났으며(F=66.72, p=0.00), BM의 SD값은 FBP=26.64±3.81, ASIR-50=19.19±3.37, TF-M=19.87±4.25 로 나타났다(F=49.54, p=0.00). 사후검정의 결과는 세 그룹간 유의한 차이가 있었다. DLIR재구성 방법은 기존의 재구성 방법과 비교하여 유의하게 낮은 노이즈 값을 보였다. 따라서 딥러닝 알고리즘인 TrueFidelity-Middle(TF-M)의 적용은 소아 흉부 CT 검사 시 호흡이나 움직임에 의한 영상 화질의 저하를 줄일 수 있어 임상적으로 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

영문 초록

Pediatric Computed Tomography (CT) examinations can often result in exam failures or the need for frequent retests due to the difficulty of cooperation from young patients. Deep Learning Image Reconstruction (DLIR) methods offer the potential to obtain diagnostically valuable images while reducing the retest rate in CT examinations of pediatric patients with high radiation sensitivity. In this study, we investigated the possibility of applying DLIR to reduce artifacts caused by respiration or motion and obtain clinically useful images in pediatric chest CT examinations. Retrospective analysis was conducted on chest CT examination data of 43 children under the age of 7 from P Hospital in Gyeongsangnam-do. The images reconstructed using Filtered Back Projection (FBP), Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR-50), and the deep learning algorithm TrueFidelity-Middle (TF-M) were compared. Regions of interest (ROI) were drawn on the right ascending aorta (AA) and back muscle (BM) in contrast-enhanced chest images, and noise (standard deviation, SD) was measured using Hounsfield units (HU) in each image. Statistical analysis was performed using SPSS (ver. 22.0), analyzing the mean values of the three measurements with one-way analysis of variance (ANOVA). The results showed that the SD values for AA were FBP=25.65±3.75, ASIR-50=19.08±3.93, and TF-M=17.05±4.45 (F=66.72, p=0.00), while the SD values for BM were FBP=26.64±3.81, ASIR-50=19.19±3.37, and TF-M=19.87±4.25 (F=49.54, p=0.00). Post-hoc tests revealed significant differences among the three groups. DLIR using TF-M demonstrated significantly lower noise values compared to conventional reconstruction methods. Therefore, the application of the deep learning algorithm TrueFidelity-Middle (TF-M) is expected to be clinically valuable in pediatric chest CT examinations by reducing the degradation of image quality caused by respiration or motion.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

Ⅲ. RESULT

Ⅳ. DISCUSSION

Ⅴ. CONCLUSION

Acknowledgement

Reference

키워드

소아 흉부 전산화단층촬영 딥러닝 이미지 재구성 필터링 역 투영 재구성법반복적 재구성법 Pediatric Chest Computed Tomography Deep Learning Image Reconstruction Filtered Back Projection Adaptive Statistical Iterative Reconstruction TrueFidelity