Ⅰ. 서 론

의료 환경의 변화는 디지털 의료영상의 발전을 이루고 있 으며, 영상을 평가하는 정량적인 평가방법에 있어서 발전을 거듭하고 있다[1,2]. 급격한 발전에 의해서 현재 의료영상의 평가방법에 대해서 많은 저자들은 서로의 새로운 제안과 새 로운 방법을 발전시켜온 것은 사실이다. 가장 일반적이면서 도 기준이 되는 국제전자기술위원회(International electrotechnical commission standard IEC: 62220-1)규격에 맞 는 해상력특성(Modulation transfer function; MTF)은 여 러 가지 방법론에 의해서 정량적으로 평가되어 오고 있다 [3-5]. 최근 MTF의 평가 방법에는 슬릿법이나, 엣지법을 주로 이용하고 있으며, 이 방법들의 장점과 단점들에 의해 서 평가방법의 디테일한 부분은 서로의 객관적인 해석에 의 해서 이루어지고 있다. 슬릿법의 보정 및 보간법이 비교적 엣지법 보다는 적게 필요하다는 장점이라고 할 수 있으며, 엣지법에 있어서는 간편하면서도 국제전자기술위원회 규격 에 맞는 평가툴에 의해서 측정을 한다면 비교적 편리하고 쉽게 적용할 수 있는 방법이라고 할 수 있다.

엣지 방법을 이용한 MTF 측정된 여러 방법 중 Samei 등 은 일반적으로 기본적인 수행평가를 위해서는 엣지 방법을 평가하는 것이 좋다고 주장하였으며, 그중에서도 영상화 장 치의 양자검출효율(Detective quantum efficiency; DQE) 측정은 방사선 사진을 영상화하는데 중요한 수행평가 중에 하나라고 하였다[6]. 또한 Greer 등은 가장 일반적으로 사 용되고 있으며 데이터의 작은 부분까지도 평가에 포함하기 때문에 선호하는 경향성이 있다고 주장하였다[7]. 그리고 Kim 등은 한 장비의 장시간에 걸쳐 영상의 품질을 유지 보 수하는 데에 쓰이는 측정방법으로 선호할 수 있다고 하였다 [8]. 마지막으로 Min 등은 MTF측정은 주기적인 성능평가 를 위해서 재현성과 직선성을 확보하기 위해서라도 정량적 인 평가방법으로 좋다고 소개하고 있다[9]. 위와 같은 저자 들의 주장이 옳다고 생각이 되며, 위에서 언급한 방법에 있 어서 이를 근거로 엣지 방법을 이용한 평가방법에 차이점 및 차별화를 두어 실험하기로 하였다. 본 연구에서는 엣지 법에 의해서 측정되는 방법에 대한 내용 중 엣지 각도에 따 라서 평가가 다르게 나올 수 있다고 생각하였으며, 이를 근 거로 실험하기로 하였다.

본 저자들은 간접평판형검출기(Indirect flat panel detector; FPD)시스템 장비의 영상 품질 내용을 비교 [10-14] 분석하고 국제전자기술위원회에서 제시한 IEC 62220-1의 평가방법을 이용하여 최적의 검사가 이루어질 수 있도록 자료를 제공하고자 한다[3]. 따라서 의료영상 부 분에서 국제전자기술위원회기준을 통한 MTF에 대해서 엣 지 방법을 이용한 각도 변화에 따라서 측정 비교 연구를 제 시하고자 한다[15].

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 실험도구

연구에 사용된 발생장치는 (AccuRay-650, DK Medical System, Korea)를 사용하였으며, 영상수용체는 의료영상 장치 Indirect FPD인 Aero (Konica, Japan)장비를 사용하 였다. 12bit로 수행하며, Matrix 1994 × 2430이다. 그리고 Pixel pitch로 175 μm이다.

국제전자기술위원회 62220-1이 적용되었으며, 초점으로 부터 FPD 표면까지 거리는 150 cm 이상이다. 관전압을 1∼2 kVp를 조절하여 HVL이 측정되는 IEC 기준이 되도록 하였 으며, 선질을 맞추기 위해서 알루미늄(Aluminium, Al) 부 가필터 1 ㎜ (100 × 100 × 1 ㎣)규격을 21개를 사용하였다. 또한 관전압을 조절하여 HVL이 측정되는 국제전자기술위 원회 기준이 되도록 하였다. 그리고 의료방사선 영상 Raw File을 이용하였으며, 영상분석을 위해서 ImageJ(Wayne Rasband National Institutes of Health, USA)프로그램 을 사용하였다.

2. 실험배치 및 영상 분석 방법

국제전자기술위원회 기준으로 같은 기학학적인 위치로 실험하였으며, 의료 영상인 엣지 이미지가 획득되면, 엣지 영상에 대해서 Region of interest(ROI)를 잡는다. ROI영 상을 분석하기 위해 Image J를 이용하여 정량적인 평가하 였다. 이때 데이터들은 Edge spread function(ESF)이 만 들어지며, 이때 ESF의 기울기가 중요하며, 인접차분에 의 한 Line spread function(LSF)의 데이터가 만들어진다. 일 열로 만들어진 데이터들은 LSF을 이용하게 된다. 이때 후지 타 방법에 의해서 만들어진 데이터들은 푸리에 변환을 하게 되어 MTF를 구하게 된다[15]. 이런 과정 속에서 ESF은 평 가에 있어서 모양이 일정하거나 매끄러운 형상을 나타내어 야 한다. 조금이라도 엣지 각도의 차이나, 장비의 기계적인 재현성과 직선성에 의해서 ESF은 변화될 수 있으며, 무엇 보다도 중요한 것은 단점 중에 하나인 ESF을 미분할시 치우 침 없음을 준수해야 한다. 따라서 엣지의 각도는 매우 중요 하며, 본 연구에서 설명하는 내용에 있어서 가장 핵심적인 내용이라고 말할 수 있다[Fig. 1].

Ⅲ. 결 과

1. Edge 1.0º과 1.4º의 LSF

국제전자기술위원회 기준으로 각도가 2∼3º보다 적은 1.0º및 1.4º를 의료영상에 대해서 엣지 영상을 얻고 데이 터를 산출하였다. 산출된 데이터들은 LSF으로 보여주고 있다. 모양이 일정하지 않으며, 불규칙 형상을 나타내고 있으며, 데이터양이 상대적으로 많아 보이므로 다른 각도 의 실험보다 상대적으로 잡음이 많아 보임을 알 수 있다 [Fig. 2].

2. Edge 2.0º과 3.0º의 LSF

국제전자기술위원회 기준으로 후지타 방법에 기초를 두 었으며, 각도가 2∼3º도의 정적각도인 2.0º및 3.0º를 유지 하여 엣지 영상을 얻고 데이터를 산출하였다[15]. 산출된 데 이터들은 LSF으로 보여주고 있다. 모양이 일정하며, 매끄 러운 형상을 나타내고 있다. 또한 데이터양이 적정해보이므 로 다른 각도의 실험보다 상대적으로 잡음이 없이 자연스럽 게 표현되었음을 알 수 있다[Fig. 3].

3. Edge 3.6º와 4.0º의 LSF

국제전자기술위원회 기준으로 각도가 2∼3º 보다 큰 3.6º 및 4.0º를 가진 의료영상에 대해서 엣지 영상을 얻고 데이터 를 산출하였다. 산출된 데이터들은 LSF으로 보여주고 있다. 모양이 보편적으로 일정하게 나타나고 있으며, 샘플링된 데 이터들은 수치적으로 적어서 다른 각도의 실험보다 상대적 으로 잡음이 정적의 2∼3º보다는 많음을 알 수 있으며, LSF 만 보면 2∼3º보다 작은 LSF보다는 보편적인 분포도를 형 성하고 있음을 볼 수 있다[Fig. 4].

4. Edge 여러 각도에 따르는 LSF

국제전자기술위원회 기준으로[Fig. 2-4]의 데이터를 비 교하기 위해 한곳에 볼 수 있는 그림으로서 MTF측정에 기 초를 두고 있는 데이터라고 할 수 있다[Fig. 5].

5. Edge 여러 각도에 따르는 MTF

국제전자기술위원회 기준으로 MTF를 측정하였으며, MTF 값이 0.1의 경우에 공간주파수(Spatial Frequency) 1.0o와 1.4o에서는 1.40 cycles/mm, 1.60 cycles/mm 이었다. 또 한, MTF 값이 0.1의 경우에 공간주파수 2.0º과 3.0º에서는 2.19 cycles/mm, 2.01 cycles/mm이다. 그리고 MTF 값이 0.1의 경우에 공간주파수 3.6º와 4.0º에서는 1.33 cycles/mm, 1.34 cycles/mm이다[Fig. 6].

MTF 값이 0.5의 경우에 공간주파수(Spatial Frequency) 1.0º와 1.4º에서는 0.72 cycles/mm, 0.75 cycles/mm이다. 또한, MTF 값이 0.1의 경우에 공간주파수 2.0º와 3.0º에서 는 1.11 cycles/mm, 0.93 cycles/mm이다. 그리고 MTF 값이 0.5의 경우에 공간주파수 3.6º과 4.0º에서는 0.70 cycles/mm, 0.63 cycles/mm이다[Fig. 6].

Ⅳ. 고 찰

디지털 의료영상의 발전으로 인한 평가방법에 대한 여러 가지 방법을 임상적으로 정량화해서 평가할 수 있어야 한 다. 또한 점진적인 의료기술의 발전에 따라 평가에 대한 장 비마다의 특성을 고려하고, 장비마다 각각의 정량적 평가가 되어야 한다고 본다. Jeong 등은 영상장비마다 영상획득의 특성이 서로 다르기에 신호응답특성은 장비마다 다르게 나 타날 수 있다고 말하고 있다[1]. 이는 장비마다의 특성을 알 아보는 가장 중요한 핵심이 될 수 있으며, 본 연구에서의 실 험은 특정 장비 하나를 이용해서 실험하였기 때문에 다른 논문에 대해서 비교하기에는 무리가 있다고 생각을 한다. 이런 이유로 실험 조건 및 설정에 따라서 조금은 다를 수 있 다는 전제를 두는 것이며, Raw파일을 이용해서 정량적인 평가를 하였다[14].

MTF측정 시 장비의 재현성과 직선성에 있어서 평가할 수 있으며, 평가 시 NPS는 양자 잡음, 그 외의 잡음, 추가적인 전자 잡음으로부터의 배제할 수 없는 구성요소로 되어 있다 [14]. 그러므로 이들 구성요소에 대해서 평가가 이루어져야 한다. 그리고 MTF측정에 있어서 나타나는 과정으로서는 후 처리(Post processing)를 하게 되는데 저주파수 영역대에 서 빌드업 되는 현상을 주로 볼 수 있다. 따라서 정확한 실 험 조건 및 정량적인 평가방법에 의해서 진행되어야 하며, 후처리는 MTF측정 시 임의적으로 해서는 되지 않는다. 본 연구에서 각도가 2∼3º 보다 적은 1.0º및 1.4º를 이용한 방 법에서는 저주파 영역대의 LSF의 모양을 보면 잡음으로 인 한 데이터의 불규칙성을 볼 수 있으며, 이를 산출하게 되는 MTF에서는 신호응답특성이 조금은 불규칙한 모양이 나타 남을 볼 수 있다. 또한 2∼3º 보다 큰 3.6º 및 4.0º에서의 LSF의 모양을 보면 보편적인 불규칙성으로 나타나 있는 것 으로 보아서 샘플링된 데이터수가 많이 적게 있음을 예측할 수 있다. 따라서 결과적으로 2∼3º의 적정한 각도를 유지하 는 2.0º및 3.0º의 후지타 방법을 이용했을 때에는 LSF의 모 양이 매끄러우며 데이터양도 적절함을 볼 수 있었다[15]. 본 연구에는 제한점을 가지고 있는데, 엣지 방법의 단점 중에 하나인 ESF의 미분 시 데이터의 정확한 샘플링이 제한점으 로 말할 수 있다. 결과적으로 향후 연구방향에 있어서 좀 더 자세한 각도에 대한 인식과 인접차분에 대한 디테일한 연구 를 해야 할 것으로 생각이 된다.

결과적으로 샘플링을 잘해야 한다는 것은 후지타 방법에 의해서 데이터를 샘플링해야 한다는 결론에 도달했으며, 국 제전자기술위원회의 기준및 2∼3º를 유지해서 정량적인 평 가를 해야 한다는 결론이다[15].

Ⅴ. 결 론

장비마다의 평가에 대한 특성을 고려하고, 장비마다 각각 의 정량적 평가가 되어야한다는 방법론을 제시하였으며, MTF 측정에 있어서 국제전자기술위원회의 기준 및 2∼3o를 유지하는 내에서 정량적인 평가하는 방법이 가장 효율적으 로 할 수 있다는 것을 제시하였다는 점에서 학술적 의의를 둘 수 있다.