진단용 디지털 X선 영상에서 텅스텐 부가 필터에 의한 영상 품질의 정량적 평가 = Quantitative Evaluation of Image Quality in Diagnostic Digital X-ray Image with Tungsten Added Filter
저자
발행사항
청주 : 청주대학교, 2020
학위논문사항
학위논문(석사)-- 청주대학교 보건의료대학원 : 방사선학과 2020. 2
발행연도
2020
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
충청북도
형태사항
68p. : 표; 26cm.
일반주기명
청주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
Quantitative Evaluation of Image Quality in Diagnostic Digital X-ray Image with Tungsten Added Filter
지도교수:김성환
참고문헌: 59-63p.
UCI식별코드
I804:43007-200000284169
소장기관
본 논문에서는 진단용 디지털 X선 영상장치에서 부가 필터로 고 원자번호 물질인 텅스텐 부가 필터를 사용하여 X선 에너지 스펙트럼에 미치는 영향과 영상의 품질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다.
디지털 X선 영상장치와 텅스텐 부가 필터, Cd-Te X선 스펙트로미터, 변조전달함수 측정용 엣지 팬텀, 알루미늄 스텝 웨지를 이용하여 X선 에너지 스펙트럼과 X선 영상을 획득하였고, 이를 영상분석 프로그램을 통해 분석하였다.
X선 에너지 스펙트럼을 측정한 결과, X선 에너지 스펙트럼의 분포는 텅스텐 부가 필터의 사용으로 저에너지와 고에너지 영역이 모두 감소하여 좁은 범위의 특정 에너지 대역만을 통과시키는 에너지 윈도우 설정(Energy Windowing)이 가능하였다.
변조된 X선 에너지 스펙트럼이 영상에 미치는 영향을 평가하기 위하여 변조전달함수(Modulation Transfer Function, MTF), 대조도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio, CNR), 선형성(Linearity)의 정량적 평가를 시행하였다.
변조전달함수 측정용 엣지 팬텀으로 IEC 62220-1에서 규정하고 있는 엣지 영상측정법(Edge Method)으로 영상을 획득하여 평가한 결과, MTF 10% 와 MTF 50% 에서 텅스텐 부가 필터의 두께 변화에 따른 영향이 없었으며, 분해능과 선예도 또한 차이가 나타나지 않았다.
대조도 대 잡음비는 모든 관전압에서 텅스텐 부가 필터를 사용하지 않았을 때가 가장 우수한 값을 나타냈으며, 90 kV 를 제외한 모든 관전압에서 텅스텐 부가 필터의 두께가 증가할수록 CNR 값이 낮아지는 경향을 나타냈다.
텅스텐 부가 필터의 두께에 따른 선형성을 평가한 결과, 관전압의 종류에 상관없이 텅스텐 부가 필터의 두께가 증가함에 따라 선형성이 높아지는 경향을 보였다. 0.2 mmW 과 0.3 mmW 은 관전압 102 kV 에서 R2가 0.9930으로 비슷한 선형성을 보였으며, 관전류량은 0.2 mmW 에서 12.3 mAs, 0.3 mmW 에서 31.1 mAs 로 상대적으로 X선 관전류량이 낮은 0.2 mmW 부가 필터가 고 원자번호 금속 필터로 적절한 것으로 나타났다.
텅스텐 부가 필터를 사용하지 않을 때와 비교하여 대조도 대 잡음비는 낮아지는 경향을 나타냈지만, 텅스텐 부가 필터의 사용에 따라 선형성은 높아졌다. 고 원자번호 금속 필터를 사용함에 따라 X선 에너지 스펙트럼의 에너지 윈도우 설정이 가능하였고, 이에 따라 영상의 선형성이 개선되었다.
In this study, the high atomic number substance of tungsten was used as the added filter in the diagnostic digital X-ray imaging to perform a quantitative evaluation on the impact to the X-ray energy spectrum and the imaging quality.
Tungsten added filter, Cd-Te X-ray spectrometer, edge phantom for measurement of MTF(Modulation Transfer Function), and aluminum step wedge were used in this study to acquire the X-ray energy spectrum and X-ray imaging, and these were analyzed through the image analysis program, imageJ.
As a result of measuring the X-ray energy spectrum, the distribution of the X-ray energy spectrum was reduced both in high and low energy fields by using the tungsten added filter to enable the energy windowing of passing through only the narrow spectrum of specific energy bands.
In addition, quantitative evaluations were performed on the MTF(Modulation Transfer Function), CNR(Contrast to Noise Ratio) and linearity to evaluate the impact of the modulated X-ray on the image.
As a result of acquiring and evaluating the image through the edge method defined in IEC 62220-1 in the edge phantom for MTF measurement, MTF 10% and MTF 50% showed no impact according to the change in thickness of the tungsten added filter, and there was also no difference in the resolution and sharpness.
Regarding the CNR, all tube voltages showed the most outstanding values when the tungsten added filter was not used, and all tube voltages except for 90 kV showed a tendency of decreasing in CNR value as the thickness of the tungsten added filter increased.
The result of evaluating the linearity according to the thickness of the tungsten added filter showed that the linearity showed a tendency of increasing according to the increase in the thickness of the tungsten added filter regardless of the tube voltage type. In 0.2 mmW and 0.3 mmW, R2 was 0.9930 in the tube voltage of 102 kV to show similar linearity, and for the tube current, it was 12.3 mAs in 0.2 mmW and 31.1 mAs in 0.3 mmW to show that the 0.2 mmW added filter with relatively low X-ray tube current was appropriate as the high atomic number metal filter.
Compared to the case of not using the tungsten added filter, the CNR showed a tendency of decreasing, but the linearity was increased according to the use of the tungsten added filter. By using the high atomic number metal filter, the energy windowing of the X-ray energy spectrum was enabled, and the linearity of the image was improved accordingly.
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