Earticle

퇴행성 무릎 관절염 환자의 영상 진단에서 자세의 안정성과 재현성은 진단 정확도에 직결되는 핵심 요소이다. 고령 인구의 증가로 환자 수가 급격히 늘어남에 따라, 관절 상태를 정밀하게 평가할 수 있는 신뢰도 높은 영상 검사법의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 무릎 후전 굴곡 검사로 일반적으로 활용되는 Rosenberg 검사법은 후방 연골 손상 평가에 효과적이지만, 환자의 근력 약화 및 통증 등으로 인해 자세 유지가 어려워, 검사의 자세의 안정성과 영상의 재현성에 한계가 있다. 특히 이 자세는 고관절과 무릎 사이의 Moment arm을 증가시켜 회전력을 높이며, 이는 자세 불안정과 통증을 유발해 진단 정확도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 운동역학적 한계를 극복하기 위해, Moment arm을 단축함으로써 자세 안정성을 확보하고 진단 정확도를 개선할 수 있는 새로운 검사 자세인 Semi-Fixed Flexion View(SFV)를 제안하였다. 팬텀 실험을 통해 최적의 무릎 굴곡 각도를 규명하였으며, 임상 연구를 통해 SFV와 기존 Rosenberg-Fixed Flexion View(RFV)를 비교 분석하였다. 영상 지표로는 aTFA, PFF, mJSW, mIMD를 정량적으로 측정하였고, SFV가 RFV 대비 더 우수한 자세 안정성과 영상 재현성을 바탕으로 높은 진단 가치를 보이는 것을 확인하였 다. 결론적으로, SFV는 기존 RFV의 한계를 보완하며, 퇴행성 무릎 관절염의 진단 정확도 향상과 영상 검사 표준화에 기여할 수 있는 유용한 검사 방법으로 평가된다.

The purpose of this study was to improve the diagnostic accuracy of degenerative knee arthritis by proposing an optimal knee flexion angle that ensures a stable examination posture during posteroanterior(PA) fixed flexion view(FFV) radiography. A phantom study was conducted to determine the optimal knee flexion angle that reduces the moment arm, enhances postural stability, and enables effective visualization of the knee joint space and intercondylar fossa. This optimal position was defined as the Semi-Fixed Flexion View(SFV), whereas the conventional method was referred to as the Rosenberg-Fixed Flexion View(RFV). In the clinical study, patients with degenerative knee arthritis who underwent both SFV and RFV imaging within a one-year period were evaluated. The following radiographic parameters were measured and compared: Patella Facing Forward(PFF), anatomical Tibio-Femoral angle(aTFA), medial Joint Space Width(mJSW), and medial Intermargin Distance(mIMD). Phantom study results showed that, among the five tested positions, Joint Space Narrowing(JSN) was most effectively visualized at a Detector to Tibia Angle(DTA) of 30° and a Detector to Femur Angle(DFA) of 15°. In the clinical study, SFV showed significant reductions compared to RFV in the following parameters (P<0.05): PFF: 57.62%, aTFA: 47.91%, mJSW: 11.15%, mIMD: 50.78%. In conclusion, SFV is considered a useful imaging method that enhances both positional stability and the diagnostic value of radiographs compared to the conventional RFV technique.

관상동맥 질환의 조기 진단은 심혈관 질환의 예방 및 치료에 있어 중요한 역할을 한다. 관상동맥 석회화 CT는 비조영 검사로 건강검진 항목에서 선별 검사로써 널리 사용되고 있으나, 관상동맥 CT 조영술의 경우 추가적 시행 필요성과 선별적 검사로의 유용성에 대한 체계적 평가는 제한적이다. 따라서, 본 연구는 관상동맥 석회화 CT를 시행한 후 후속적 으로 관상동맥 CT 조영술을 시행한 수검자들을 대상으로 관상동맥의 협착 진단을 두 가지 검사 모두에서 비교하고, 관상동맥 CT 조영술의 선별 검사로써의 유용성에 대하여 조사하였다. 두 가지 검사 모두 관상동맥의 질환을 진단할 수 있지만, 관상동맥 CT 조영술이 선별 검사로 사용된다면 수검자의 진단과 치료 및 예후평가에 도구로써 충분한 임상 적 가치를 가지고 있다고 사료된다. 향후 관상동맥 CT 조영술을 건강검진센터에서 선별 검사로써 사용한다면 관상동맥 질환의 조기 진단에 큰 도움이 될 것이고, 그에 따라 의료서비스의 질 또한 향상될 것이다.

In this study, Early diagnosis of coronary artery disease has an important role in the prevention and treatment of cardiovascular disease. Coronary artery calcium scoring CT is a non-contrast examination and is widely used as a screening test in health examination categories, but systematic evaluation of the necessity of additional performance and the usefulness as a selective examination is limited in the case of coronary CT angiography. Therefore, this study compared the diagnosis of coronary stenosis in both tests in patients who underwent coronary CT angiography after coronary artery calcium scoring CT with investigated the usefulness of coronary CT angiography as a screening test. Both tests can diagnose coronary artery disease, but if coronary CT angiography is used as a screening test, it is considered to have sufficient clinical value as a tool for patient diagnosis, treatment, and prognosis evaluation. In the future, if coronary CT angiography is used as a screening test as a health examination center, it will be of great help in early diagnosis of coronary artery disease, and accordingly, the quality of medical services will be improved.

본 연구는 SW-SC 기법을 사용한 X선 검사 시 BSR이 영상 화질에 미치는 영향을 평가하였다. 인체 팬텀을 사용하여 SID, X선 노출조건, 조사야 크기, 피사체의 두께, 후방 차폐체 유무를 조합한 48가지 기하학적 조건에서 요추 측면 영상을 획득하였다. 영상 분석을 위해 CIF, SSIM Index, 정성적 평가를 진행하였다. 연구 결과, 긴 SID, 낮은 노출조건, 넓은 조사야, 두꺼운 피사체, 후방 차폐체가 없는 조건에서 BSR로 인한 영상 화질 저하가 발생하였으며, 특히 피사체의 두께는 BSR 발생과 가장 밀접한 관련이 있었다. 결론적으로, SW-SC 기법을 이용한 X선 검사 시 체격이 큰 환자에게는 후방 차폐체를 사용하는 것이 영상의 화질 저하를 최소화하는 효과적인 방법일 것이다.

This study investigated the effect of BSR on image quality in radiography using SW-SC technique. A human phantom was used to acquire lateral lumbar images under 48 different geometric conditions by varying SID, X-ray exposure condition, collimation size, phantom thickness and rear shielding. Image quality was evaluated using the CIF, SSIM Index and qualitative assessment. The results demonstrated that image degradation due to BSR was prominent under conditions of long SID, low exposure, wide collimation, thick phantoms and the absence of rear shielding. Among these variables, phantom thickness demonstrated the strongest association with BSR-induced image degradation. In conclusion, when applying SW-SC techniques in clinical radiography, the use of rear shielding is particularly recommended for patients with larger body habitus to effectively minimize BSR-related degradation of image quality.

본 연구는 의료기관에서 방사선종사자의 산란선 피폭을 정확하게 측정할 수 있는 최신 장비 도입이 현실적으로 어려 운 상황이다. 그러므로 기존에 널리 사용되는 비례계수관과 휴대용 방사선량 계측기를 활용하여 팬텀 두께와 관전압 변화에 따른 산란선량을 비교 분석하였다. 실험 결과 두 계측기 모두 팬텀의 두께와 관전압이 증가할수록 산란선량이 증가하는 경향을 보였으나, 일정 두께 이상에서는 산란선량 증가폭이 둔화되는 포화 현상이 관찰되었다. 비례계수관은 산란선의 미세한 변화까지 정밀하게 측정할 수 있다. 하지만 휴대용 방사선량 계측기는 전체 방사선량에 대한 평균값을 제공하여 실시간 모니터링에는 적합하지만 미세한 변화 감지에는 한계가 있었다. 이러한 결과는 산란선 측정 목적과 현장 여건에 따라 적절한 계측기 선택이 중요함을 나타낸다. 본 연구는 산란선 특성에 대한 이해와 효율적인 피폭 관리 방안 마련에 기여할 수 있으며, 궁극적으로 국민 건강 증진과 안전한 의료환경 조성에 이바지할 것으로 기대된다.

This study was conducted to address the practical limitations faced by medical institutions in accurately measuring scattered radiation exposure among radiation workers due to the difficulty of introducing advanced measuring equipment. Therefore, we compared and analyzed the scattered radiation dose according to changes in phantom thickness and tube voltage using two commonly used detectors: a proportional counter and a a Portable Radiation Dosimeter. The results showed that, for both detectors, the scattered radiation dose increased with greater phantom thickness and higher tube voltage, although the rate of increase tended to plateau beyond a certain thickness. The proportional counter was suitable for precise measurement of subtle changes in scattered radiation, while the Portable Radiation Dosimeter meter was more appropriate for real-time monitoring but less sensitive to small variations. These findings highlight the importance of selecting appropriate measuring instruments based on the specific purpose of use. Understanding the characteristics of scattered radiation can contribute to more effective radiation safety management and dose reduction in clinical practice, ultimately promoting public health and the creation of a safer medical environment.

자기공명영상(MRI) 과 컴퓨터 단층촬영(CT) 간 정확한 영상 정합을 위한 방법을 고안하고 그것을 평가하기 위한 많은 연구가 있었다. MRI, CT를 이용한 영상 정합은 PET-CT, PET-MR이 일반적으로 유용하게 쓰이고 있다. 영상 정합을 위한 연구들은 Fiducial Marker사용, Target Registration오차, Mean Square오차, Mutual Information 등을 주로 사용해 왔다. 하지만 의료 영상이 아닌 Semantic Segmentation, Object Detection 같은 컴퓨터 비전 영상에서는 주사위 점수(Dice Score, Dice), 교차점(Intersection Over Union, IoU), 경계 F1 점수(Boundary F1 Score, BF Score)가 정합의 성능을 평가하는 데 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 MRI, CT 간 영상 정합을 위한 평가 지표로 Dice, IoU, BF Score를 사용해 영상 정합을 위한 효과적인 평가 지표를 알아보고자 했다. 두 장비 이미지 를 모두 획득하기 위해 폴리락트산(PLA)이 포함된 3D 프린팅 머리 팬텀을 Water Chamber에 고정 후 각각 Ingenia CX MRI (3.0T) 와 Brilliance iCT (256 MDCT)에서 스캔하였다. 두 영상 모두 512×512 Matrix가 되게 Parameter 를 설정하였고, 동일한 축 레벨을 나타낼 수 있는 20개의 슬라이드를 선택했다. 결과값 도출을 위한 프로그램은 MATLAB 2024a를 사용했고, 변환 이미지 등록은 50개의 Histogram Bins, 1.25×10-3 Initial Radius, 1.5×10-6 Epsilon, 1.05 Growth Factor, 200 Iterations 설정했고, 이를 실질 그룹(Substantial Group; SG)이라 했다. 의도적 으로 등록 조건을 망쳐 이미지 등록에 대한 결과가 좋지 않은 그룹(Poor Group; PG)을 추가로 설정했다. 이 두 개의 실험군과 비교할 대조군으로 CT, MRI영상을 붙여 생성한 일반 중첩(Normal Overlapping; NO)을 만들어 각각 비교 하였고, CT, MRI 영상 간 PG, SG 및 NO에 대해 평균 Dice, 평균 IoU 및 평균 BF Score를 계산했다. 통계는 Medcalc의 Paired T-test를 사용하여 각 결과 값을 비교하였다. 평균 Dice, 평균 IoU의 Metrics는 NO 대비 SG에서 각각 154.7%, 159.2% 증가하였고, NO 대비 PG의 평균 Dice, 평균 IoU의 Metrics증가율인 138.3%, 142.8%와 비교 시 유의미한 차이를 보이지 않았다. (p>0.05) 평균 BF Score는 NO 대비 SG에서 134.0% 증가하였고, NO 대비 PG의 평균 BF Score 증가율인 64.9%와 비교 시 유의미한 차이를 보였다. (p<0.05) 본 연구에서는 영상 정합에 사용하 는 평가지표인 Dice, IoU, BF Score를 의료 영상에 접합시켜 측정했고, BF Score가 영상 정합 성능 평가에 있어 유의미한 변화를 보였다. 영상 정합을 위한 효과적인 평가 지표가 추가된다면 실제 임상 적용 시 다른 평가 지표와 함께 정확한 영상 정합을 달성하는 데 도움이 될 것이다.

There have been many studies to evaluate how the image registration between computed tomography (CT) image and magnetic resonance image (MRI) accurately performed: Use of fiducial marker, target registration error, mean square error, mutual information, etc. In this study, we used dice score (Dice), intersection over union (IoU), and boundary F1 score (BF score) as the evaluation metrics for the image registration between CT image and MRI. To acquire both modality images, the 3D printed head phantom with polylactic acid (PLA) was employed with fixation in water chamber. The phantom in the water chamber filled with water was scanned by MR scanner. The both images have 512 × 512 matrix, the 20 slides which can show the same axial level were selected. To acquire both modality images, the 3D printed head phantom with polylactic acid (PLA) was employed with fixation in water chamber. The phantom in the water chamber filled with water was scanned by MR scanner. The both images have 512×512 matrix, the 20 slides which can show the same axial level were selected. The translation image registration was applied with the 50 histogram bins, 1.25×10-3 initial radius, 1.5×10-6 epsilon, 1.05 growthfactor, 200 iterations(substantial group; SG). To prepare the control group, we intentionally spoiled the registration conditions to generate poor results (poor group; PG) for the image registration. The mean Dice, mean IoU, and mean BF score were calculated for the PG, SG, and normal overlapping between CT image and MRI. The average Dice and average IoU metrics increased by 154.7% and 159.2% in SG compared to NO(SG/NO), and there was no significant difference compared to the average Dice and average IoU increase rates of PG to NO(PG/NO), which were 138.3% and 142.8%, respectively. (p>0.05) The average BF Score increased by 134.0% in SG compared to NO(SG/NO), showing a significant difference when compared to the average BF Score increase rate of PG to NO(PG/NO), which was 64.9%. (p<0.05) Dice, IoU, and BF score are normally used to evaluate the performance of the deep learning in the field of the computer vision such as semantic segmentation, object detection. In this study, the only BF score showed the significant variation for evaluating the performance of the image registration. The image registration between CT image and MRI is the most general and famous technique as the PET-CT. If the effective evaluation metrics for the image registration is added, it will be helpful to achieve the accurate image registration with other evaluation metrics in actual clinical application.

In modern society, as aging progresses rapidly, medical institutions related to the diagnosis and treatment of spine and joints are rapidly increasing. Accordingly, the distribution of mobile C-arms, which are essential for the treatment of bones and joints, is increasing in various medical institutions. Unlike the C-arm equipment used in existing operating rooms, mobile C-arm equipment is known to have relatively low radiation doses. However, mobile C-arms cannot be used without ignoring the safety of radiation exposure. This is because they have the output and performance to produce a certain amount of radiation and are also fluoroscopy equipment that can view anatomical images in real time. In this study, we measured the radiation scatter of mobile C-arm equipment by distance and studied at what distance the effect of the scatter can be minimized. As a result, the average forward scatter was measured to be 1.8 μSv/hr within 2 m of the mobile C-arm, and a perceptible radiation scatter dose was measured up to 4 m. However, beyond 4 m, the scatter dose was measured to be insignificant. Therefore, to avoid radiation scatter exposure from the mobile C-arm, a distance of more than 4 m should be maintained.