Ⅰ.서 론

의료영역에서 방사선영상은 필름을 사용하던 영상에서 컴 퓨터방사선영상(Computed Radiography; CR)으로 발전하 였고, 최근에는 X선 에너지를 이미지 검출기(detector)에서 직접 디지털 신호로 변환하여 보다 선명한 고해상도의 영상을 획득할 수 있는 디지털방사선영상(Digital Radiography; DR)으로 발전하였다[1].

X선 발생장치에서는 환자를 투과 후 발생하는 산란선을 제거하거나 감소시켜 영상의 대조도를 향상시키기 위해 그리 드(grid)를 사용한다. 그러나 DR영상에서는 이러한 그리드 로 인하여 moire artifact가 발생하게 되고, 이는 임상 영상의 진단에 어려움을 주게 되었다[2-5]. 최근 moire artifact를 제거하기 위한 방법으로 image processing software가 사용 되고 있다[6-7]. Image processing software는 detector frequency보다 낮은 Grid frequency를 사용하였을 경우 발 생한 moire artifact 영상을 Fast Fourier transform(FFT) 한 후 주파수 도메인에서 filter를 사용하여 이를 제거한 방법 이다[8-10]. 그러나 이러한 방법이 임상의 병변 영상을 아무 런 손실없이 moire artifact만을 제거하는지에 대한 정확한 데이터가 아직까지는 없다.

이에 본 연구에서는 Sprague Dawley(SD) Rats영상 중 grid suppression software를 사용하여 얻은 영상과 optimizied grid를 사용한 영상을 그리드를 전혀 사용하지 않은 reference 영상과 비교 분석하여 이를 확인하고자 하 였다.

Ⅱ.대상 및 방법

1.연구대상

1)DR system

DR 장비는 JPI사의 clear Vision DRE 140/150이 사용되었 고, image acceptor는 flat panel detector로 Amorphous Selenium photoconductor로 구성되어 있다. Pixel pitch는 175 μm인 디텍터기가 실험에 사용되었다. Rats 영상을 만들기 위한 촬영조건은 Table 1과 같다.

2)Grid

본 연구에 사용되어진 그리드는 FPD manufacturer의 Grid Line Suppression option에 따라 실험에 사용되어진 디텍터의 sampling 주파수보다 더 작은 그리드 주파수 103 lp/inch에 격자비가 8:1인 그리드(JPI사, korea)를 사용하 여 moire artifact를 발생시켰고, optimized grid는 그리드 주파수가 200 lp/inch이고 격자비가 10:1인 그리드(JPI 사, korea)를 사용하였다. Source-Detector distance는 100 ㎝이다.

3)SD(Sprague Dawley) Rat

SD rats의 동물 영상은 moire 주파수와 같은 주파수 대역에 존재하여 moire를 제거할 경우 손실의 우려가 있는 microcalcification 영상[11]과 대조도 변화를 비교하기 위한 microfracture 영상을 임의로 형성하여 영상분석 하였다.

SD rats의 microcalcification과 microfracture의 영상분 석을 위하여 본 연구에서는 8주령 수컷 SD rat을 samtako (Osan, Korea)에서 구입하여 일주일 간 순화기간을 거친 다음 사용하였다. SD rat의 평균 무게는 270.96±7.63 g이다. 본 동물실험은 W대학교 동물실험가이드(Guide for Animal Experimentation)를 준수하여 시행되었으며, W대학교 동물 실험윤리위원회의 승인을 받아 시행하였다(Approval NO. WKU16-17). SD Rat는 이소플루란을 사용하여 마취시킨 후 개복하고, 부고환 주위의 fat에 microcalcification과 비슷한 칼슘성분의 달걀 껍질 중 0.5㎜ 이하 크기의 조각들을 주입하 였다. Microfracture은 1 ㎏ 정도의 추를 20㎝위에서 lower leg에 떨어뜨려 발생시켰다. Fig. 1은 SD rat의 마취된 모습과 병변을 생성시킨 후 X-ray image를 나타내었고, 영상 분석을 위한 microcalcification과 microfracture의 ROI을 나타낸 것이다.

총 9마리의 SD rats에 각 5-10개의 microcalcifications 를 주입하여 총 73개의 microcalcification cases를 만들었 다. microfracture는 총 11마리의 SD Rats에 각 1-8개의 fracture cases를 만들었고, 총 53개의 microfracture를 만들었다.

2.연구방법

1)Image

SD rats의 영상은 non grid 상태와 grid suppression software를 사용하기 위해 103lp/inch grid를 사용한 상태, optimized grid인 200lp/inch grid를 사용한 상태에서 각 각 영상을 얻었다. 두께가 4 ㎝ 이하가 되는 작은 피사체에 서는 산란선이 유의미하게 발생하지 않는다고 보고한 선행 연구[12-15]에 따라 본 연구에 사용한 SD rats의 두께가 4 ㎝ 이하의 small rats를 사용하기 때문에 grid를 사용하지 않는 영상을 기준 영상으로 하고, grid suppression 후의 영상과 optimized grid를 사용한 영상을 비교 분석하였다.

2)Analysis

SD rat에 생성시킨 microcalcifications과 microfractures 영상 분석은 두 명의 영상의학과 전문의가 컨소시엄을 형성하여 판독하였다.

두 가지 병변의 판독 결과값은 McNemar's test 이용하여 optimized grid를 사용한 영상과 Grid suppression software 를 사용한 영상에서의 병변 손실의 유의성을 통계적으로 평가 하였다.

Ⅲ.결 과

1.Grid Suppression

SD rats의 양쪽 복부에 10개의 calcifications이 주입되어 있다. 기준 영상과 비교해서 circle 안에 있는 calcification은 optimized Grid를 사용한 영상과 Grid suppression을 시행한 후의 영상에서 모두 같은 수가 관찰되고 있으나 화살표가 표시된 부분은 Grid suppression을 시행한 후에 3개의 calcifications 중 한 개가 소실되어 보이지 않고 있다. 이뿐만 아니라 또 다른 microcalcification에서는 margin이 흐려지면 서 형태학적인 변화를 보이는 경우도 있었다(Fig. 2).

총 73개의 microcalcifications 중 Grid suppression후 13 cases에서, optimized grid 사용한 영상은 3 cases에서 영상의 손실이 확인 되었다. 이러한 결과는 Grid suppression 후의 영상이 통계적으로 유의하게 영상 손실을 발생하고 있음을 보여주고 있다(p=0.021).

2.Optimized Grid

Optimized Grid을 사용한 영상에서는 fracture line이 기준 영상과 같이 선명하게 보이지만 Grid suppression을 시행한 후 영상에서는 라인이 끊기거나 사라져 보이지 않는 경우가 발생하였다.

총 53개의 fracture line 중 Grid suppression을 시행한 후 영상에서 19 cases가 영상의 손실을 보였고, optimized Grid을 사용한 영상에서는 단 한 개의 경우도 영상손실이 없는 것으로 판독되었다(Fig. 3).

Ⅳ.고 찰

본 연구는 DR영상에서 발생할 수 있는 moire artifact를 처음부터 발생하지 않게 하는 optimized grid를 사용한 영상과 발생한 artifact를 제거하기 위해 grid suppression software 를 사용한 Rats의 영상을 비교한 것이다. SD Rat의 실험에서 microlesion의 판독 결과는 grid suppression 영상에서 보인 Microcalcification의 경우 병변 영상 자체가 소실되거나 형태 학적인 변화를 보였고, microfracture의 경우 라인의 contrast 가 떨어져 희미해지거나 소실되고 있음을 확인할 수 있었다. 이는 미세병변의 주파수 대역과 moire의 주파수대역의 중첩을 조사한 연구[5]에서 microcalcification과 moire artifact의 주파수 대역 중첩으로 영상의 손실을 우려한 결과를 SD rats 영상을 통해 확인할 수 있었다. 차후 임상영상의 정량적인 평가를 통해 더욱 더 정확한 분석이 이루어지도록 할 것이다.

Ⅴ.결 론

DR 영상에서 Moire artifact을 제거하기 위해 사용되어 지는 grid suppression software는 영상 처리 과정에서 원 본 데이터의 변형을 일으켜 임상영상의 미세병변의 손실과 형태학적인 변화가 발생하고 있음을 SD rat의 실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 임상영상에 grid suppression software를 사용할 경우 미세병변의 진단과 감별에 오진의 가능성을 줄 수 있으므로 신중하게 고려되어야 할 것이다.