Ⅰ. 서 론

디지털 의료환경은 의료영상을 평가하는데 많은영향을 주고 있으며, 의료영상장치의 변화에 따라서 장비별로의 평 가가 이루어져야 하는 임상현장의 현실을 반영하듯이 발전 에 발전을 거듭해 왔다[1,2]. 의료장비의 발전에 따라서 현 재 의료영상의 평가 방법에 대해서 저자들은 서로의 새로운 제안과 자세한 방법을 고민해 오며, 발전시켜 온 것도 사실 이다[3]. 일반적이면서도 기준이 되는 국제전자기술위원회 (International electro-technical commission standard IEC; 62220-1)규격에 맞는 해상력특성(Modulation transfer function; MTF)은 여러 가지 방법론 및 장비별로의 특성에 의해서 정량적으로 평가되고 있다[4-6].

영상의학과의 의료용 디지털의 발전과 함께 영상 평가의 발전으로 좀 더 자세하게, 그리고 누구나 알기 쉽게 이용할 수 있는 방법을 모색하게 되었다. Fujita 등은 엣지 방법을 이용해서 누구나 편리하게 해상력특성을 평가할 수 있다고 하였으며, 특히나 각도별로 2°∼3° 사이에 엣지를 놓고 측정 하여 평가하는 방법을 제안하였다[7]. Samei 등은 엣지 방 법을 이용하여, Overall presample MTF를 측정할 수 있다 고 제안하였다[8]. 그리고 Greer 등은 엣지 방법을 이용해 서 알고리즘에 대한 내용을 적용할 수 있다고 하였다[9]. 더 해서 현재 영상의학과 영역내의 임상에서 많은 실험을 해오 고 있으며, 이들 중 Kim 등은 오랜 시간 동안의 Linear accelerator(Linac), Computed Tomography(CT), Computed Radiography(CR)장비나 Mammography장비 등의 해 상력 평가를 엣지 방법을 이용하는 것이 좋다고 하였다 [5,6,10,11]. 그리고, Min 등은 엣지 방법에 대해서 각도별 로 후지타 방법과 비교하여 해상력에 대한 엣지 각도에 대 한 중요성을 이야기하고 있었다[3]. 위 논문들의 내용을 종 합해 보면 엣지 방법에 대한 자세한 평가가 이루어져야 한 다는 결론을 얻게 되었으며, 간선확장함수(Edge spread function; ESF)에서의 기울기와 인접차분에 대한 평가, 그 리고 선확산함수(Line spread function; LSF)에 대한 좀 더 자세하게 각도별로 알아볼 필요가 있다고 생각하였다.

이에 본 저자들은 간접평판형검출기(Indirect flat panel detector; FPD)시스템 장비의 영상 품질 내용을 비교[12-16] 분석하여 국제전자기술위원회에서 제시한 IEC 62220-1의 평가 방법을 이용하여 장비별로의 검사가 이루어질 수 있 도록 하는 것이 본 실험을 실시한 목적이며, 영상의학과 내 에서의 의료영상들을 국제전자기술위원회 기준을 통한 MTF 측정에 대한 엣지 방법을 이용해서 엣지 테스트 장치 설정에 대한 각도 최적화에 대해서 제시하고자 한다 [3,4,7,17].

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 실험도구

본 실험 연구에 사용된 영상 발생 장치는 (AccuRay-650, DK Medical System, Korea)를 사용했으며, 영상 수용체 (Image receptor, IR)는 의료영상장치 Indirect FPD인 (Aero, Konica, Japan)을 사용하였으며, 가로 × 세로 14 × 17 inch이며, Matrix는 1,994×2,430이다. 12 bit로 수 행하며, Pixel pitch는 175 μm이다.

국제전자기술위원회 62220-1기준을 적용하였으며, 초점 으로부터 FPD 표면까지 거리는 150 cm 이상이며, 부가필 터를 적용하였다. 그리고 HVL이 측정되는 IEC 기준이 되도 록 하였다. 영상분석을 위해서 의료방사선 영상 Raw file을 이용한 ImageJ (Wayne Rasband National Institutes of Health, USA)프로그램을 사용하였고, MATLAB R2019a (MathWorks, USA)프로그램을 사용하였다.

2. 실험배치 및 영상 분석 방법

국제전자기술위원회 기준으로 기하학적인 위치를 선정하 여 150 cm 이격해서 엣지의 촬영 영상을 얻을 수 있었으며, 엣지 영상에 대한 데이터를 Image J를 통해서 확인하였다 [Fig. 1]. 2°∼3°보다 작은 1.0°, 1.2°, 1.4°, 1.6° 각도와 2°∼ 3° 내에 있는 2.0°, 2.2°, 2.4°, 2.8° 각도 그리고 2°∼3°보다 높은 3.0°, 3.6°, 3.8°, 4.0° 각도들의 엣지 영상 데이터를 바탕으로 간선확장함수(Edge spread function; ESF)를 확 인하고 인접차분(Different)에 대해서도 정량평가를 하였 다. 그리고 선확산함수(Line spread function; LSF)를 확 인 후에 Fourier transform(FT)해서 해상력특성을 확인하 였다.

Ⅲ. 결 과

1. Edge 각도에 따르는 ESF와 인접차분

A는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3°보다 작은 1.0°, 1.2°, 1.4°, 1.6° 각도들 중 1.2°의 엣지 영상을 얻 고 데이터를 산출하였으며, ESF의 모양이 일정하지 않으 며, 완만한 경사도를 보이고 있으며, 인접차분(Different) 의 데이터양이 상대적으로 많아 보이며, 다른 각도의 ESF 및 인접차분 스펙트럼을 비교하였다[Fig. 2].

B는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3° 내에 있는 2.0°, 2.2°, 2.4°, 2.8° 각도들 중 2.4°의 엣지 영상을 얻고 데이터를 산출하였으며, ESF의 모양이 일정하며, 급 한 경사도를 보이고 있으며, 인접차분의 데이터양이 상대적 으로 적절해 보이며, 다른 각도의 ESF 및 인접차분 스펙트 럼을 비교하였다[Fig. 2].

C는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3°보다 높은 3.0°, 3.6°, 3.8°, 4.0° 각도들 중 3.6°의 엣지 영상을 얻고 데이터를 산출하였으며, ESF의 모양이 일정하지만, 급한 경사도를 보여주고 있으며, 데이터의 ESF의 꼬리 부 분이 모양이 일정하지 않음을 볼 수 있다. 인접차분의 데이 터양이 상대적으로 데이터가 부족해 보이며, 다른 각도의 ESF 및 인접차분 스펙트럼을 비교하였다[Fig. 2].

2. Edge 각도에 따르는 LSF

A는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3°보다 작은 1.0°, 1.2°, 1.4°, 1.6° 각도 LSF의 영상을 얻고 데이터 를 산출하였으며, 각도가 작으면, 작을수록 LSF들이 넓게 퍼짐을 볼 수 있으며, 중앙으로부터의 표준편차값이 커지고 있음을 볼 수 있다[Fig. 3].

B는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3° 내에 있는 2.0°, 2.2°, 2.4°, 2.8° 각도 LSF의 영상을 얻고 데이터 를 산출하였으며, 각도가 후지타방법에 의한 LSF들이 좁게 퍼짐을 볼 수 있으며, 모양이 일정하다[7]. 중앙으로부터의 표준편차값이 가장 작으면서도 각도별 LSF 모양이 각도별 로 일정함을 볼 수 있다[Fig. 3].

C는 IEC규격에 촬영된 엣지 영상의 각도가 2°∼3° 이상 이며, 3.0°, 3.6°, 3.8°, 4.0° 각도 LSF의 영상을 얻고 데이 터를 산출하였으며, 각도가 후지타방법보다 커지면 커질수 록 LSF들이 모양이 일정하면서도 좁게 퍼짐을 볼 수 있다 [7]. 중앙으로부터의 표준편차값이 작으편이면서도 각도별 LSF 모양이 각도별로 불규칙함을 볼 수 있다[Fig. 3].

3. Edge 1.0°, 1.2°, 1.4°, 1.6° 각도에 따르는 MTF

IEC 기준으로 MTF를 측정하였고, MTF 값이 0.1일 때 공간 주파수 1.0°에서 1.38 cycles/mm, 1.2°에서 2.09 cycles/mm, 1.4°에서 1.62 cycles/mm, 1.6°에서 2.25 cycles/mm이었다. MTF 값이 0.5일 때 공간주파수 1.0°에서 0.73 cycles/mm, 1.2°에서 0.86 cycles/mm, 1.4°에서 0.77 cycles/mm, 1.6° 에서 1.11 cycles/mm이었다[Fig. 4].

4. Edge 2.0°, 2.2°, 2.4°, 2.8° 각도에 따르는 MTF

IEC 기준으로 MTF를 측정하였고, MTF 값이 0.1일 때 공간 주파수 2.0°에서 2.55 cycles/mm, 2.2°에서 2.33 cycles/mm, 2.4°에서 2.56 cycles/mm, 2.8°에서 2.36 cycles/mm이었다. MTF 값이 0.5일 때 공간주파수 2.0°에서 1.24 cycles/mm, 2.2°에서 1.20 cycles/mm, 2.4°에서 1.32 cycles/mm, 2.8° 에서 1.24 cycles/mm이었다[Fig. 5].

5. Edge 3.0°, 3.6°, 3.8°, 4.0° 각도에 따르는 MTF

IEC 기준으로 MTF를 측정하였고, MTF 값이 0.1일 때 공간 주파수 3.0°에서 2.00 cycles/mm, 3.6°에서 1.30 cycles/mm, 3.8°에서 1.49 cycles/mm, 4.0°에서 1.31 cycles/mm이었다. MTF 값이 0.5일 때 공간주파수 3.0°에서 0.92 cycles/mm, 3.6o에서 0.70 cycles/mm, 3.8°에서 0.73 cycles/mm, 4.0°에서 0.67 cycles/mm이었다[Fig. 6].

Ⅳ. 고 찰

디지털 의료환경의 변화는 디지털 의료영상 평가라는 중 요한 과제를 만들어 가며, 의료영상장치별 평가에 양식을 만들어 가고 있는 현실이다. 이에 본 연구에서는 Min 등의 연구에 대해서 좀 더 자세하면서도 독자들에게 한발 다가설 수 있는 디테일을 추구하였다[3]. 또한 각도의 다양성을 확 보하였으며, LSF에 대한 내용을 더해서 ESF에 대한 디테일 과 인접차분에 대한 설명도 추가 부연하였다[3]. 따라서 ESF에 따르는 인접차분 및 LSF들에 대한 설명들이 차별성 을 가지고 있다고 할 수 있다. 이는 FT하기 전에 하는 과정 으로서 꼭 필요성을 확보해야 한다는 결과를 얻었다. 그리 고 각도의 다양성에 따라서 ESF의 기울기가 급함과 완만한 정도에 따라서 평가할 수 있다는 것을 확인하였으며, 인접 차분에 따르는 LSF의 생성 과정속에서 잡음의 형태로 나타 나며 표준편차에 대한 Error값을 반영하고 있음을 확인하였 다. 여기에서 주목할만한 대목은 저주파 및 고주파수 영역 대에서의 각도별 차이점은 각도에 따라서 틀려질 수 있다는 것이다. 결과값들을 정리해 보면, 엣지 각도 1.8° 및 3.0° 값 은 경계값으로 보이고 있다. 엣지 각도 1.8° 이하는 데이터 수는 충분하지만 픽셀 값의 오차가 ESF에 영향을 주고 그로 인하여 LSF에 나쁜 영향을 주게 된다. 그리고 엣지 각도 3.0° 이상에서는 데이터 수가 부족하며, 픽셀값에 영향을 주 지 않으므로 ESF에 영향을 거의 주지 못하므로 LSF에는 적 절하게 좋은 모양으로 보여진다. 이들 값은 MTF 결과로 도 출이 되며, 각도별 차이점이 뚜렷하게 나타남을 볼 수 있다.

MTF의 특징은, 2°가 안 되는 각도에서 주로 나타나는 현 상에는 완만하면서도 넓게 퍼지는 형상을 볼 수 있으며, 3°가 넘어가는 각도에서도 마찬가지 현상이 두드러진다. 그 리고 2°∼3°를 유지하는 MTF에서는 모양이 잘 나타나며, 2.0°∼2.8° 부분에서 가장 이상적인 그래프로 표현이 되며, 차별화가 될 수 있음을 확인하였다. 더해서 가장 뚜렷하면 서도 MTF의 측정에 있어서 2.4°의 데이터가 가장 이상적임 을 확인하였다. 따라서 후지타 등이 주장한 엣지의 각도가 2°∼3° 사이의 각도를 유지하는 것이 가장 일반화되어야 한 다고 생각을 한다[7]. 그러므로 Min 등의 주장한 논문과 마 찬가지로 2.0°∼3.0° 각도별로 확인해서 정량적 평가를 하 는 것이 일반화되었다고 할 수 있다[3,7]. 그리고 본 논문은 Samei 연구에서의 픽셀 샘플링에 관련해서 픽셀 크기의 차 이는 있으며, 가장 큰 제한점으로 둘 수가 있다[3,8]. 또한 Min 등의 주장한 결과값에 대해서는 분명한 차별성이 있는 실험임을 알 수 있다[3,8].

결론적으로 샘플링을 잘해야 한다는 것은 후지타 방법에 의해서 적정의 데이터를 샘플링 해야 한다는 결론에 도달했 으며, 국제전자기술위원회의 기준및 일반적인 각도를 유지 해서 정량적인 평가를 해야 한다는 것이다[7]. 그러므로 본 논문에서의 결론은 엣지 각도를 설정할 때 본 논문의 내용 을 참고해서 실험한다면 좀 더 자세한 각도에 의해서 실험 해야 한다는 결론을 내렸으며, 이에 따라 2.0°∼2.8°의 엣지 각도가 유효할 것으로 사료 된다.

Ⅴ. 결 론

MTF 측정 시 국제전자기술위원회의 기준을 적용하였으 며, 엣지 각도의 기준이 2.0°∼2.8°를 유지해서 정량적인 평 가하는 방법이 가장 효율적이며, 장비마다 각각의 정량적 평가를 위해서는 최적의 엣지 각도라고 할 수 있다는 것을 제시하였다는 점에서 학술적 의의를 둘 수 있다.