Earticle

본 연구의 목적은 뇌혈관조영검사에서 4차원 디지털 감산 혈관조영술 (4D DSA)을 이용하여 Dose Per Frame (DPF)에 따른 영상의 화질과 선량을 평가하고 2D 및 3D DSA와 비교하여 선량을 최적화하기 위한 적절한 프로토콜을 정립하는 것이다. 4D DSA는 조영제의 동적 흐름을 시간에 따라 관찰하면서 미세혈관 및 해부학적 구조를 나타내는 3차원 혈관조영술을 얻을 수 있다. 영상 획득을 위해 기존 프로토콜을 이용하여 2D 및 3D DSA를 수행하였고, DPF를 변경해가며 (0.36, 0.24, 0.17, 0.12, 0.08 μGy/frame) 4D DSA 영상을 획득하였다. 2D 및 3D DSA의 총 선량을 4D DSA의 선량과 비교하였으며, 각 프로토콜의 1초와 3초 영상을 선택하고 Signal to Noise Ratio (SNR)에 따라 정량적으로 비교, 분석하였다. 그 결과, 0.24 μGy/frame의 프로토콜은 2D 및 3D DSA의 총 선량과 유사하였으며, 기존 프로토콜 (0.36 μGy/frame)과 비교하여 SNR에 큰 차이가 없었다. 결론적으로 4D DSA에서 0.24 μGy/frame의 프로토콜을 적용함으로써 영상의 화질은 유지하면서 환자에 대한 피폭선량을 최적화할 수 있다는 것을 확인하였다.

The purpose of this study was to evaluate an image quality and dose according to Dose Per Frame(DPF) using Four-Dimensional Digital Subtraction Angiography (4D DSA) and establish an appropriate protocol to be optimized dose by comparing 2D and 3D DSA in cerebral angiography. 4D DSA can obtain three-dimensional angiography to represent microvascular and anatomical structures with a dynamic flow of contrast medium by time. For the image acquisition, 2D and 3D DSA were performed with existing protocols, and 4D DSA was acquired with various DPF settings (0.36, 0.24, 0.17, 0.12, 0.08 μ Gy/frame). A total dose of both 2D and 3D DSA was compared with the one from 4D DSA. Images at 1 and 3 seconds were selected and quantitatively analyzed based on Signal to Noise Ratio (SNR). As a result, the protocol with 0.24 μGy/frame was similar with the total dose from both 2D and 3D DSA. There were no significant differences compared with the default protocol (with 0.36 μGy/frame). In conclusion, it was demonstrated that the image quality can be maintained and the exposed radiation dose towards patients can be optimized by applying the protocol with 0.24 μGy/frame in 4D DSA.

본 연구의 목적은 주석 필터를 사용한 high-pitch 기반 저선량 프로토콜이 적용된 전산화단층영상에서 발생하는 화질 저하 문제를 해결하기 위해 융합형 노이즈 제거 알고리즘을 모델링하고 그 kernel size를 최적화하는 것이다. CT 영상을 획득하기 위하여 AAPM CT performance phantom을 사용하였으며, 고주파 신호 손실 저감을 위하여 median-modified Wiener filter에 Richardson-Lucy 복원 알고리즘이 혼합된 융합형 노이즈 제거 알고리즘을 모델 링하였다. 알고리즘 적용 후의 노이즈 개선 정도를 객관적으로 평가하기 위하여 정량적 평가인자인 coefficient of variation (COV), contrast to noise ratio (CNR), 그리고 natural image quality evaluator (NIQE)를 계산하였다. 그 결과, 7 × 7의 kernel size에서 가장 우수한 영상특성을 나타내었고, 최적화된 융합형 노이즈 제거 알고리즘이 적용된 주석 필터를 사용한 high-pitch 기반 저선량 프로토콜이 적용된 영상을 알루미늄 필터 및 저선량 프로토콜이 적용되지 않은 주석 필터 영상과 비교하였을 때 COV 값은 각각 약 2.36배 및 3.95배, CNR 값은 4.36배 및 7.31배, 그리고 NIQE 값은 1.43배 및 1.45배 향상되었다. 결론적으로, 본 연구를 통해 kernel size가 7 × 7으로 최적화 된 융합형 노이즈 제거 알고리즘을 적용함으로써 주석 필터를 사용한 high-pitch 기반 저선량 프로토콜은 CT 영상의 화질 저하 문제를 해결하는 데에 있어 효과적임을 확인하였다.

In this study, computed tomography (CT) images were obtained using American Association of Physicists in Medicine CT performance phantom to quantitatively evaluate changes in image quality due to the application of high-pitch-based low-dose protocols using tin filters. Median modified Wiener filter algorithm and the Richardson-Lucy restoration algorithm were used fusion noise reduction algorithm, and kernel size was set from 3 × 3 to 15 × 15. We applied a fusion noise reduction algorithm from the acquired images, and quantitatively evaluated the effectiveness of reducing radiation dose and improving image quality. In addition, tin filter images without aluminum filters and low-dose protocols were obtained for comparative evaluation. As a result, the kernel size of 7 × 7 showed the best image quality, it was confirmed that images with low-dose protocols applied with optimized algorithms improved coefficient of variation values by 2.36 times and 3.95 times, contrast to noise ratio values by 4.36 times and 7.31 times, and natural image quality evaluator values by 1.43 times and 1.45 times. In conclusion, if high-pitch based low-dose protocols using tin filters can be stably used by applying the fusion noise reduction algorithm, it is expected that to reduce the exposure dose and provide patient-centered care services.

Computed Tomography (CT) 영상에서 Gaussian noise는 영상이 획득되는 과정에서 불가피하게 발생되며, 이는 segmentation의 성능 및 진단의 정확도를 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 본 연구에서는 denoising filter의 종류에 따른 영역확장 (region growing, RG) 기반 segmentation 알고리즘의 성능을 정량적으로 비교 평가하였다. 실험을 위해 Shepp-Logan phantom 영상으로부터 0.05의 표준편차 값을 갖는 Gaussian noise를 부가하고 각각 mean, median, Wiener filter를 적용하였다. 이후, RG 기반 segmentation 알고리즘을 적용하였으며, 이에 대한 정량적 평가를 위해 F1-score와 IoU를 측정하였다. 결과적으로, F1-score 및 IoU 인자 모두 noisy, mean filter, median filter 그리고 Wiener filter 순으로 우수한 값을 보였다. 특히, Wiener filter를 적용하였을 때 noisy 영상과 비교하여 F1-score 및 IoU 인자는 각각 약 1.42배 및 1.75배 향상됨을 확인하였다. 결론적으로, CT 영상의 segementation 정확도를 향상시키기 위해 적합한 denoising filter를 적용해야 함을 증명하였다.

Segmentation is very important in accurate surgical planning such as liver transplantation and resection and identification of lung nodules. In a computed tomography image, Gaussian noise inevitably occurs in the process of acquiring the image. Gaussian noise can interfere with segmentation and interfere with accurate diagnosis, resulting in fatal consequences for patients. Therefore, this study attempted to compare and evaluate which filter is most effective for denoising in performing segmentation. For the study, Gaussian noise was added to Shepp-Logan phantom and mean, median, and Wiener filter were applied, respectively. Thereafter, segmentation was performed using the thresholding technique to evaluate using F1-score and IoU to find the most suitable filter for denoising. As a results, the F1-score was 0.62 for noise-added image, 0.697 for mean filter, 0.858 for median filter, and 0.88 for Wiener filter. The IoU was 0.449 for noise-added image, 0.535 for mean filter, 0.752 for median filter, and 0.785 for Wiener filter. Therefore, the Wiener filter was confirmed to be the most effective for denoising, and it was confirmed that the F1-score improved 1.42 times and the IoU 1.75 times compared to the noise-added image. In conclusion, various denoising filter methods were analyzed to improve the accuracy of segmentation, and Wiener filter is expected to be used in an efficient way.

본 연구는 의료용 초음파장비 성능측정을 위해 국립암센터 ‘국가암검진 질 향상 교육’에서 소개된 다목적 초음파 팬텀(ATS- 539)의 측정방법과 기준으로 광주지역 의료기관의 초음파장비 성능이 어떤지 실태를 알아보고, 초음파 팬텀 을 이용한 초음파장비 성능검사에 참고가 될 수 있는 기본 자료를 제시하고자 하였다. 2021년 3월~8월까지 광주지역 의료용 초음파장비 4개사, 10종류 19대를 대상으로 측정해 평가한 결과 합격 기준이 제시된 6개 항목에서 불응 영역, 수직거리 정확성 측정, 수평거리 정확성 측정, 축/측 방향 해상도, 회색조와 동적 범위 항목에서 19대 모두 100% 합격이 었다. 광주지역 초음파장비 사용 연수에 따른 초음파 팬텀 합격률을 분석한 결과 초음파장비사용 연한이 장비 성능과 관계가 있음을 도출한 것에 대해 의의가 있었다. 초음파장비의 정도 관리의 필요성이 대두되고 검사자에 따른 검사의 질 차이를 줄이기 위한 검사자의 지속적인 초음파장비의 정도 관리 교육이 필요할 것으로 사료된다.

In this study, to measure the performance of medical ultrasound equipment, the measurement method and standard of the multi-purpose ultrasound phantom (ATS - 539) introduced in the National Cancer Center 'National Cancer Screening Quality Improvement Education' was used to investigate the actual condition of the performance of ultrasound equipment at medical institutions in Gwangju. we tried to present basic data that can be used as a reference for the performance test of ultrasonic equipment using ultrasonic phantom. From March to August 2021, 4 companies and 19 units of 10 types of medical ultrasound equipment in Gwangju were measured and evaluated. As a result, the dead zone, vertical distance accuracy measurement, horizontal distance accuracy measurement, axis All 19 units passed 100% in the Axial/Lateral resolution, grayscale and dynamic range items. As a result of analyzing the ultrasonic phantom acceptance rate according to the years of use of ultrasonic equipment in Gwangju, it was meaningful to derive that the age of ultrasonic equipment was related to equipment performance. The need for quality control of ultrasonic equipment is emerging, and it is considered that continuous quality control education for ultrasonic equipment is necessary for inspectors to reduce the difference in quality between sonographer.

본 연구의 목적은, 저선량 폐 흉부 CT는 일반적인 폐 흉부 CT보다 방사선 노출량이 적은 촬영 기법이다. 장비에 따라 기존의 CT보다 방사선 노출량이 5분의 1에서 10분의 1 정도로 적다. 또한 단순 흉부 X선 검사와는 달리 3~5mm 미세 결절도 발견할 수 있으며, 흉부 방사선 검사는 감약이 적은 부위로서 높은 고유의 대조도로 인해서 관전압 CT 촬영 시 실질적으로 방사선 피폭 선량은 감소될 수 있다. 현재 임상에서 사용되고 있는 표준 선량 프로토콜 (standard-dose protocol)은 표준화되어 있지 않고, 환자 피폭 선량 감소를 위한 저선량 프로토콜 (low-dose protocol)의 최적의 선량에 대해서도 연구자마다 이견이 있다. 이와 같은 배경 하에, 본 연구에서는 임상에서 흉부 진단에 선량 감소를 위해 사용하고 있는 저 선량 프로토콜을 사용하여, 비만인 환자와 일반 체형의 환자를 Low dose chest ct 검사 했을 때 체지방 량 두께 차이에 따른 화질 변화를 비교하여, 질환에 따른 CNR, SNR을 통해 화질의 변화를 평가하고자 한다.

Low-dose lung chest CT is a photographic technique with less radiation exposure than conventional lung chest CT. Depending on the equipment, radiation exposure is about one-fifth to one-tenth less than conventional CT. In addition, unlike simple chest X-ray examinations, 3 to 5 mm fine nodules can be found, and chest radiography is a region with less attenuation, and due to high intrinsic control, the radiation exposure dose can be substantially reduced during tube voltage CT scans. There is also a disagreement among researchers about the optimal dose of low-dose protocols. Against this background, this study compares the changes in image quality with differences in body fat thickness when low dose tests are performed on obese and normal patients using low dose protocols used in clinical chest diagnosis, and evaluates changes in image quality through CNR and SNR according to disease. Materials of CT Number 100, CT Number-630, and -800 representing advanced cancer, which correspond to early lung cancer, were inserted into Aorta arch, Pulmonary, and Diagram level in Chest phantom, and the body fat thickness was 0cm, 1cm, 2cm, and 3cm to perform CT Scan. As the thickness of body fat increases, the graph slopes of SNR and CNR of the early gastric cancer of CT number -630, -800 material show a steep decrease, proving that the ability to distinguish early gastric cancer may be reduced by quantitative evaluation, which seems to increase the readability.