금속 인공물 감소를 위한 CT 알고리즘 적용에 따른 영상 화질 비교

• 영문명: Comparison of Image Quality among Different Computed Tomography Algorithms for Metal Artifact Reduction
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 이귀철 박영준 홍주완
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』제17권 제4호, 541~549쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2023.08.31

국문 초록

본 연구는 CT 촬영 시 금속으로 인해 발생한 금속 인공물 감소를 위한 알고리즘 적용에 따른 영상 화질에 대한 정량적 비교를 하고자 한다. Spectral detected-based CT와 CT ACR 464 팬톰을 이용하여 일반적인 필터보정역투영 알고리즘을 적용한 기준 영상을 10장 획득하고, 동일 팬톰에 금속 인공물을 발생시켜 일반적인 필터보정역투영 알고리즘을 적용한 영상을 10장 획득하였다. 금속 인공물을 발생시켜 획득한 영상의 원시 데이터에 metal artifact reduction 알고리즘, 가상 단일 에너지 알고리즘, metal artifact reduction 알고리즘 적용 후 추가로 가상 단일 에너지 알고리즘을 적용한 영상을 각각 10장씩 획득하였다. 알고리즘 적용에 따른 hounsfield unit 비교를 위해 CT ACR 464 팬톰 module 1에 위치한 폴리에틸렌, 뼈, 아크릴, 공기, 물에 관심영역을 설정하고, 전체 영상 화질 평가를 위해 평균 제곱근 오차, 평균 절대 오차, 신호 대 잡음비, 최대 신호 대 잡음비, 구조적 유사도 지수 지표를 통해 알고리즘 별 비교하였다. 알고리즘 적용 영상 별 hounsfield unit 비교 결과 알고리즘 적용 영상 간 유의한 차이를 보였으며(p < .05), 아크릴을 제외한 관심영역에서 가상 단일 에너지 알고리즘 적용 영상에서 큰 변화를 나타냈다. 영상 화질 평가 지표 결과 metal artifact reduction 알고리즘 적용 영상 화질이 가장 높았으나, 구조적 유사도 지수는 metal artifact reduction 알고리즘 적용 후 추가로 가상 단일 에너지 알고리즘이 동시에 적용된 영상이 가장 높았다. CT 촬영 시 금속 인공물 감소에 metal artifact reduction 알고리즘이 가상 단일 에너지 알고리즘에 비해 효과적이었지만, 양질의 CT 영상 획득을 위해 알고리즘 적용에 따른 이점과 영상 화질 변화를 파악하고 효율적인 활용이 필요하다고 사료된다.

영문 초록

The aim of this study wasto conduct a quantitative analysis of CT image quality according to an algorithm designed to reduce metal artifacts induced by metal components. Ten baseline images were obtained with the standard filtered back-projection algorithm using spectral detector-based CT and CT ACR 464 phantom, and ten images were also obtained on the identical phantom with the standard filtered back-projection algorithm after inducing metal artifacts. After applying the to raw data from images with metal artifacts, ten additional images for each were obtained by applying the virtual monoenergetic algorithm. Regions of interest were set for polyethylene, bone, acrylic, air, and water located in the CT ACR 464 phantom module 1 to conduct compare the Hounsfield units for each algorithm. The algorithms were individually analyzed using root mean square error, mean absolute error, signal-to-noise ratio, peak signal-to-noise ratio, and structural similarity index to assess the overall image quality. When the Hounsfield units of each algorithm were compared, a significant difference was found between the images with different algorithms (p < .05), and large changes were observed in images using the virtual monoenergetic algorithm in all regions of interest except acrylic. Image quality analysis indices revealed that images with the metal artifact reduction algorithm had the highest resolution, but the structural similarity index was highest for images with the metal artifact reduction algorithm followed by an additional virtual monoenergetic algorithm. In terms of CT images, the metal artifact reduction algorithm was shown to be more effective than the monoenergetic algorithm at reducing metal artifacts, but to obtain quality CT images, it will be important to ascertain the advantages and differences in image qualities of the algorithms, and to apply them effectively.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

Ⅲ. RESULT

Ⅳ. DISCUSSION

Ⅴ. CONCLUSION

Acknowledgement

Reference

키워드

전산화단층촬영 금속 인공물 감소 알고리즘 화질 Computed Tomography Metal Artifact Reduction Algorithm Image Quality