반복적 재구성 알고리즘과 관전류 자동 노출 조정 기법의 CT 영상 화질과 선량에 미치는 영향: 관상동맥 CT 조영 영상 프로토콜 기반의 팬텀 실험 (Effects of Iterative Reconstruction Algorithm, Automatic Exposure Control on Image Quality, and Radiation Dose: Phantom Experiments with Coronary CT Angiography Protocols)

서지정보

· 발행기관 : 한국의학물리학회
· 수록지 정보 : 의학물리 / 26권 / 1호 / 28 ~ 35페이지
· 저자명 : 하성민, 정성희, 장혁재, 박은아, 심학준

초록

본 논문에서는 반복적 구성 기법과 관전류 노출자동조절 기법이 영상의 화질과 방사선량에 미치는 영향을 관상동맥 전산화단층촬영 혈관조영 영상(coronary computed tomography angiography, CCTA)을 대상으로 팬텀 실험에 기반하여 평가하고자 한다. 이를 위하여 미국 의학물리학회(American Association of Physics in Medicine) 표준의 성능 평가 팬텀을 320다중검출열 CT로써 촬영하였다. 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp의 관전압에 있어서, 관전류 노출자동조절 기법은 저선량 목표표준편차(SD=44)와 고선량(목표 표준편차=33)의 두 가지 설정으로써 촬영하였다. 재구성 변수로서는 필터보정 역투영(FBP)와 반복적 재구성 방법을 설정하여, 전부 12개의 재구성 영상을 획득하였다(12=3 (80, 100, 120 kVp)×2 (저선량(목표SD=44), 고선량(목표SD=33))×2 (필터보정역투영, 반복적 재구성). 영상의 화질은 잡음의 세기(표준편차), 변조전달함수, 대조대잡음비(CNR)에 의하여 평가하였으며, 관전압과 관전류 노출자동조절 기법에서의 목표 선량과 대소 및 재구성 기법의 선택이 화질과 방사선량에 미치는 영향을 관찰하였다. 반복적 재구성 기법은 필터보정역투영 기법보다 영상 잡음을대폭 감소시켰으며 이는 저선량의 경우 더욱 뚜렷하였다. 즉, 잡음의 세기는 관전류 노출자동조절의 설정이 고선량 (목표SD=33)과 저선량(목표SD=44)인 경우, 각각 평균 38%와 평균 46% 감소하였다. 반복적 재구성 기법에 의하여, 변조전달함수에 의한 공간적 해상도의 평가에 있어서 미약한 감소를 보였으나, 이로써 잡음 저감과 대조대잡음비(CNR)에 있어서의 현저한 개선을 상쇄할 정도의 영향에는 미치지 못 하였다. 결과적으로, 관상동맥 전산화단층촬영 혈관조영 영상의 획득에서 있어서, 반복적 재구성 기법과 관전류 노출자동조정 기법을 동시에 사용하는 것은 영상의 화질을 개선하면서 공간적 해상도의 저하 등 그 부작용은 최소화함으로써, 합리적으로 획득 가능한 한 최소한의 선량 (ALARA)의 원칙에 충실한 실제 임상적 효과를 의미한다고 기대할 수 있다.

영어초록

In this study, we investigated the effects of an iterative reconstruction algorithm and an automatic exposure control(AEC) technique on image quality and radiation dose through phantom experiments with coronary computedtomography (CT) angiography protocols. We scanned the AAPM CT performance phantom using 320multi-detector-row CT. At the tube voltages of 80, 100, and 120 kVp, the scanning was repeated with two settingsof the AEC technique, i.e., with the target standard deviations (SD) values of 33 (the higher tube current) and44 (the lower tube current). The scanned projection data were reconstructed also in two ways, with the filteredback projection (FBP) and with the iterative reconstruction technique (AIDR-3D). The image quality was evaluatedquantitatively with the noise standard deviation, modulation transfer function, and the contrast to noise ratio(CNR). More specifically, we analyzed the influences of selection of a tube voltage and a reconstruction algorithmon tube current modulation and consequently on radiation dose. Reduction of image noise by the iterativereconstruction algorithm compared with the FBP was revealed eminently, especially with the lower tube currentprotocols, i.e., it was decreased by 46% and 38%, when the AEC was established with the lower dose (thetarget SD=44) and the higher dose (the target SD=33), respectively. As a side effect of iterative reconstruction,the spatial resolution was decreased by a degree that could not mar the remarkable gains in terms of noisereduction. Consequently, if coronary CT angiogprahy is scanned and reconstructed using both the automaticexposure control and iterative reconstruction techniques, it is anticipated that, in comparison with a conventionalacquisition method, image noise can be reduced significantly with slight decrease in spatial resolution, implyingclinical advantages of radiation dose reduction, still being faithful to the ALARA principle.

참고자료

· 없음