디지털 의료영상의 정보전달능 분석방법 개발에 관한 연구
(A) Study on the development for MTF analysis method of digital medical image
초록/요약
X-선영상의 화질은 획득한 신호 형태에 따라 결정된다. 필름과 증감지를 조합한 시스템, CR(computed radiography), 디지털간접검출시스템 등은 에너지가 검출기에 입사하기 전에 빛이 확산됨에 따라 산란이 발생하여 영상의 명세성이 낮아지는 단점을 지니고 있다. 최근에는 이러한 단점을 보완하기 위해 빛의 확산과 증폭과정이 없는 디지털 직접검출시스템이 개발되었으나, 이러한 시스템을 설치하기 위해서는 비용이 많이 드는 등의 제한점이 따른다. 의료영상 시스템을 비교하기 위한 대부분의 연구들은 모든 검출작용을 평가하기 어렵지만 전체 시스템 성능을 편리하고 정확한 방법으로 공간주파수의 전체 영역에서 신호에 대한 전달능력과 정량적 공간주파수를 측정하는 정보전달능(MTF:modulation transfer function) 평가방법을 이용하는 것이 영상 성능의 물리적 평가에 적당하다. 따라서 지금까지 사용자 측에서의 MTF 측정은 해상력 차트(SWRF : square wave response function)를 이용하고 필름으로 출력하여 각종 계산과정을 거쳐 MTF를 구하였다. 그러나 이러한 방법은 최종영상으로 필름을 사용할 경우 영상의 물리적 측정으로 유용하였으나, 최근 PACS(picture archiving and communication system)의 급속한 보급에 따라 함께 발전한 전시영상(display image)으로 전환된 시스템에서는 최종영상의 정보전달능 평가방법으로 사용하기에는 어렵다. 따라서 의료계에서 진료영상을 생성하는 실무자가 쉽게 화질의 정량분석을 대표할 수 있는 정보전달능을 최종영상에서 측정할 수 있는 방법이 필요한 실정이나, 아직까지 물리적 측정방법을 뚜렷하게 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 전시영상에서도 정보전달능을 평가할 수 있도록 SWRF 계산과정을 Borland C++ builder 소프트웨어와 LEAD tools 소프트웨어를 활용하여 의료영상을 생성하는 실무자 측에서도 간단하고 쉽게 최종 전시영상의 정보전달능을 측정할 수 있는 tool을 개발하였다. 새롭게 개발된 MTF 측정용 tool은 동일조건으로 필름을 출력하여 기존 SWRF 계산방식과 비교 하였을 때 MTF 평가 기준인 MTF 곡선상 10%(MTF 0.1) 곡선이 교차하는 점의 해상력 3.0 LP/mm과 MTF 50%(0.5) 곡선이 교차하는 점의 선예도 1.3 LP/mm, 그리고 1.0 LP/mm 부분의 MTF 60%(0.6) 수치가 정확히 일치함을 확인하였다. 이를 이용하여 일반촬영용 X선 검출시스템인 CR시스템과 투시조영장치 검출시스템인 I·I-TV 시스템의 저격촬영에 의한 정지영상을 측정한 결과, CR 시스템의 해상력은 3.00 LP/mm 부분에서는 MTF가 약 10%로 나타났고, 투시조영촬영시스템의 해상력은 2.20 LP/mm 부분에서는 MTF가 약 10%로 나타난 것을 알 수 있었다. 본 연구에 의해 새롭게 개발된 MTF 측정용 tool을 사용한 디지털 전시영 상의 정보전달능 분석은 향후 방사선 부문 전시영상의 화질관리 및 영상분석을 위해 다양한 응용이 가능하고, 영상평가에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
more초록/요약
The quality of X-ray image is depending on the acquired signal pattern. The system combines film and intensifying screen, the Computed Radiography (CR) and the digital detection system have a disadvantage that they have a low clarity of image since the light scattering is occurred before the energy projects into the detector. So recently, a new direct detection system with no light scattering or amplification process has been developed to cover that kind of disadvantage but it seems to be not enough to be as a solution to that limitation. Most studies for comparing different medical image systems have difficulties to analyze all the detection operations. But the most suitable method to measure the signal transfer capacity and the standard spatial frequency in the most conveniently and accurately way through the entire system functions can be using the MTF (modulation transfer function) method. By using MTF analyze method, users have been able to use the SWRF and print into films to get the MTF through using various calculation progresses because it has been suitable way to the physical analyze on the image function. But even thought the MTF analyze method have been useful for the physical measurement of images when it uses the films as a final image, it still have some difficulties to be used as a modulation transfer function method for the final images in the converted system to display images that have been developed together with the recent rapid spread of PACS. Therefore, the person in charge from the medical field deeply needs a suitable and easy method to measure the MTF that can act for the standard analysis on the picture quality on the final images. But yet no definite physical measuring method has been presented so far. So in this study, a newly developed tool is to be introduced to help the actual user who actually creates the medical images measure the MFT of display image very simply and easily by applying Borland C++ builder software as well as LEAD tools software for the SWRF calculation process to analyze the MTF even on the display image. The newly developed tool for the MTF measurement has shown no difference when it is compared to the existing SWRF calculation method when films were printed under the same conditions. As a result of measuring the still image taken by the spot radiography through the CR system (the conventional X-ray detecting system) and the I?I-TV system (The fluoroscopy system), the resolution capacity of the conventional x-ray system showed 10% of MTF in the 3.00 LP/mm range, and the fluoroscopy system showed 10% of MTF in the 2.20 LP/mm range. So, the MTF analysis on the digital display image through the newly developed measuring tool in this study is considered that it will be able to be applied in various ways for the quality management and image analysis of the X-ray display images and also be able to be used very usefully for the image valuation for the future.
more목차
목차 = ⅰ
LIST OF FIGURES = ⅲ
LIST OF TABLES = ⅵ
LIST OF PHOTOS = ⅶ
초록 = ⅷ
제 1 장 서론 = 1
제 2 장 이론 = 6
2.1 진단용 X-선의 발생 = 6
2.1.1 X-선 발생장치 = 6
2.1.2 X-선관 = 7
2.1.3 X-선 발생 = 9
2.2 X-선의 특성 = 12
2.2.1 X-선의 물성 = 12
2.2.2 X-선의 감약 = 15
2.3 X-선 검출시스템 = 17
2.3.1 증감지·필름시스템 = 17
2.3.2 디지털 X선 검출시스템 = 27
2.4 X-선 영상 화질 = 36
2.4.1 농도와 특성곡선 = 36
2.4.2 대조도 = 40
2.4.3 화질 = 41
제 3 장 방사선영상 정보전달능 분석방법 및 설계 = 53
3.1 증감지 · 필름시스템의 MTF 분석방법 = 53
3.2 디지털 방사선시스템 정보전달능 분석방법 = 61
3.2.1 디지털 방사선시스템 = 61
3.2.2 디지털 방사선영상의 정보전달능 분석방법 및 설계 = 69
제 4 장 디지털 방사선영상의 정보전달능 측정 = 79
4.1 실험장치 및 방법 = 79
4.2 실험 = 88
4.3 결과 및 고찰 = 96
제 5 장 결론 = 102
참고문헌 = 104
< Abstract > = 114
감사의 글 = 117
기타 = 117