Ⅰ. 서 론

병원 의료 환경에서 영상의학과는 의료장비를 관리하는 데 있어서 영상 품질관리(Quality assurance; QA)를 매우 중요하게 생각하는 것이 일반적이다[1-3]. 최근에는 디지털 화의 변화가 매우 급변하기 때문에 영상의학과 장비에서도 그 중요성이 대두되고 있으며, 일반적으로 품질관리를 하기 위해서 장비의 품질관리 주기 일정을 유지하며, 매우 반복 적인 품질관리 평가가 우선되어야 한다. 해상력 특성은 영 상 품질관리하는데 가장 중요한 항목이며, 이에 대한 정량 적인 평가방법에는 변조전달함수(Modulation transfer function; MTF)가 있는데, 주기적인 평가를 위해서 가장 많이 사용되고 있다[4-7].

변조전달함수 측정에는 주로 슬릿법, 엣지법 등 다양한 방법을 이용하여 측정하고 있다. 슬릿법은 보간법에 의해서 측정값이 왜곡될 수 있는 단점이 있지만, 영상의학과 내에 서나, 방사선 치료에서 높은 에너지를 사용해서 슬릿카메라 를 이용하여 후지타 방법의 측정을 많이 사용하고 있다 [8,9]. 그리고 엣지법은 Edge spread function(ESF)의 slop 기울기에 의해서 측정값이 왜곡될 수 있는 단점이 있 기도 하다[10,11]. 하지만 엣지법은 일반적으로 간단하게 사 용하는 방법으로 가장 많이 사용하고 있는 정량적 평가방법 이기도 하다[4-7]. 또한, 차트(Chart)를 이용한 방법에 있 어서도 많이 사용하고 있는 방법이기는 하지만, 필름(film) 과 증감지(sccreen) 시스템(F/S system)에 주로 사용하여 왔으며, 디지털 환경의 변화에 따라서 간접방식의 디지털 장비에 주로 사용해 측정되어 왔던 것은 사실이다[12,13]. 따라서, 디지털 측정의 기본이 되는 방법이기도 하다. 그래 서 측정에 있어서 간단하면서도 차트의 각도에 따라서 측 정되는 방법을 생각해 볼 필요가 있다. 차트를 이용해서 각 도에 따라서 측정한다면 후지타가 고안한 후지타 방법 즉 2∼3°보다 각도의 차이가 있는 경우에 따라서 측정값의 차 이가 있을 수 있다[14-16]. 따라서, 가장 이상적인 각도에 서의 차트의 정량적 평가방법을 확인할 필요가 있다고 사료 된다. 그러므로 디지털 환경에서의 정량적 측정을 위해서 차트를 이용한 각도별 해상력 특성을 확인하고 최적화된 각 도에 따라서 측정값이 차이점을 확인할 수 있었으며, 기존 의 엣지를 이용한 다양한 각도의 최적화 방법에서의 결과값 과 비교하여 확인할 수 있었다. 측정의 완성도를 높이기 위 해서 국제전자기술위원회(International electro-technical commission standard IEC; 62220-1)규격에 맞는 해상력 특성을 측정하기 위해서 차트를 이용한 다양한 각도에서의 해상력 특성 평가를 제시하고자 한다.

Ⅱ. 연구대상 및 방법

1. 연구 대상

연구에 사용한 엑스선 발생 장치는 AccuRay-650(DK Medical System, Korea)을 사용하였고, 영상 수용체는 Aero (Konica, Japan)를 사용하였다. 국제전자기술위원회 에서 권고하고 있는 초점으로부터의 거리 150 cm 이상의 거 리에서 촬영하였으며, 거리에 따르는 후방산란에 대해서도 고체 팬텀을 이용하여 최소화하였다. 그리고 차트를 이용하 여 영상을 각도별로 얻기 위해서 일정 각도를 유지하면서 촬영하였다. 또한, 재현성 및 직선성 확인을 위하여 디지털 특성곡선에 대한 평가도 확인하였다[Fig. 1].

2. 연구 영상 분석 방법

연구에 촬영된 차트 영상은 Raw화일로 저장되어 있으며, MATLAB R2019a (MathWorks, USA)프로그램을 사용해서 영상을 확인하였다. 확인된 영상들은 영상분석을 하기 위해 서 ImageJ(Wayne Rasband National Institutes of Health, USA)프로그램을 이용해서 각도별로 정량적 평가를 위해서 준비하였다. Image J에서 각도별 영상을 가지고 신호 분석 을 하였으며, 신호가 분석된 영상들을 각각 주파수대별로 데이터 평가를 하였다[Fig. 1]. 이때 구형파(Square wave) 차트로 부터 입사선량에 대한 평가를 하고, 구형파 MTF를 평가하였다[Fig. 1]. 그리고 정현파 즉 콜트만 변환법을 사 용해서 측정된 MTF는 구형파와 비교하였다. 각도별로 비교 된 MTF영상은 구형파와 정현파로 비교 측정하였다. 마지막 으로 이때 최적화된 각도는 2.9° 구형파와 정현파이며, Edge 방법으로 측정된 데이터를 이용하여 비교 평가하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 구형파와 콜트만 변환의 각도별 비교

MTF 비교 결과값은 차트의 각도 0°에서 구형파의 0.1에 서의 해상력은 주파수 2.8 mm^-1이며, 콜트만 변환의 0.1 에서의 해상력은 주파수 2.5 mm^-1이다[Fig. 2(a)]. 차트 의 각도 1.7°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.25 mm^-1이며, 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 2.75 mm^-1이다[Fig. 2(b)]. 차트의 각도 2.9°에서 구형파의 0.1 에서의 해상력은 주파수 3.65 mm^-1이며, 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.2 mm^-1이다[Fig. 2(c)]. 차트 의 각도 4.1°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.5 mm^-1이며, 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.0 mm^-1이다[Fig. 2(d)].

2. 콜트만 변환의 각도별 비교

MTF 콜트만 변환의 각도별 비교 결과값은 차트의 각도 0°에서 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 2.5 mm^-1 이며, 차트의 각도 1.7°에서 콜트만 변환의 0.1에서의 해상 력은 주파수 2.75 mm^-1이며, 차트의 각도 2.2°에서 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.0 mm^-1이며, 차트의 각도 2.9°에서 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.2 mm^-1이며, 차트의 각도 4.1°에서 콜트만 변환의 0.1에 서의 해상력은 주파수 3.0 mm^-1이다[Fig. 3].

3. 구형파의 각도별 비교

MTF 구형파의 각도별 비교 결과값은 차트의 각도 0°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 2.8 mm^-1이며, 차트 의 각도 1.7°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.25 mm^-1이며, 차트의 각도 2.2°에서 구형파의 0.1에서의 해상 력은 주파수 3.5 mm^-1이며, 차트의 각도 2.9°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.65 mm^-1이며, 차트의 각도 4.1°에서 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.5 mm^-1이 다[Fig. 4].

4. 콜트만 변환 및 구형파 그리고 엣지법 비교

MTF 구형파의 각도별 비교 결과값은 콜트만 변환의 0.1 에서의 해상력은 주파수 2.4 mm^-1이며, 구형파의 0.1에서 의 해상력은 주파수 3.0 mm^-1이며, 엣지에서의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.5 mm^-1이다[Fig. 5].

Ⅳ. 고 찰

국제전자기술위원회(International electro-technical commission standard IEC: 62220-1)에서 권고하고 있 는 정량적 평가방법의 대표적인 활용은 변조전달함수 (Modulation transfer function; MTF)기법을 이용한 디지 털 의료장비의 재현성 및 직선성을 바탕으로 디지털 특성곡 선의 작도가 필요하다. 이때 가장 중요한 점은 거리에 대해 서 IEC 기준을 준용하여야 하며, 산란에 관한 내용이 엄격 히 준용하게 되어있다[17]. 따라서, [Fig. 1]에서 보듯이 기 하학적인 위치 및 기준을 정확하게 준용할 필요가 있다. 또 한, 본 연구에서는 MTF에 대한 각도별 해상력 특성을 측정 하기 위해서 차트를 이용한 다양한 각도에서의 특성 평가를 시행하였다. 그리고 엣지 방법과 비교하여 최종적인 결론에 도달하게 되었다.

결과적으로 차트의 각도 2.9°에서 구형파의 0.1에서의 해 상력은 주파수 3.65 mm^-1이로서, 해상력이 가장 좋았으며, 콜트만 변환에서도 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 이 결 과 값으로 볼 때 후지타 방법 즉 2∼3° 내에서의 해상특성이 가장 좋다고 할 수 있다[15, Fig. 4]. Fujita 그리고 Min 등 이 주장한 엣지 방법에서의 결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었다[10,11,15]. 여기에서 차트법에서도 엣지와 같은 방법 이기는 하지만, 2∼3° 내에서 가장 좋은 데이터를 얻을 수 있다는 결론을 얻었다[15].

또 다른 결과값에서는 MTF 구형파의 각도별 비교 결과값 은 콜트만 변환의 0.1에서의 해상력은 주파수 2.4 mm^-1이 며, 구형파의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.0 mm^-1이며, 엣 지에서의 0.1에서의 해상력은 주파수 3.5 mm^-1이다[Fig. 5]. 결과적으로 엣지를 이용한 방법이 가장 좋은 결과를 얻 을 수 있었다. 이 결과값으로 볼 때 차트 방법의 최적화 되 어진 각도에서의 결과 값은 엣지에서 얻은 값보다는 낮은 해상력 특성을 나타내고 있다. 따라서 각도별로 비교해서 정확하게 어떤 방법이 좋다고는 이야기할 수 없지만, 정량 적으로 엣지 방법이 차트 방법보다는 우수하다는 것을 확인 할 수 있었다[12,13]. 그 이유로는 콜트만 변환보다는 구형 파 차트방법이 우수하다는 것은 일반적인 결과이다. 이때 구형파 차트법을 이용할 시 고주파 부분의 해상력에서는 왜곡되는 현상 및 정확하게 측정이 되지 않는 점이 단점으 로 보여주기 때문이다[12,13]. 그러므로 어떤 방법이 좋다 고는 할 수 없으며, 기하학적인 위치 및 재현성을 가지고 측정하는데 중요성을 인식하고, 영상의학과 의료장비의 해 상력 특성을 주기적으로 관찰할 필요가 있다고 사료된다 [10,11]. 또한, 잡음 전력스펙트럼에 관련해서도 해상력과 어떤 다른 관계가 있는지를 알아볼 필요가 있을 것으로 생 각이 된다[18].

그러므로 영상의학과 내의 의료영상 디지털 장치의 객관 적인 정량적 평가를 주기적으로 하기 위해서는 Fujita방법 을 이용하여 국제전자기술위원회의 방법론을 준용하여야 할 것이라고 사료된다[15,17].

Ⅴ. 결 론

기존의 해상력 연구에서 차트법을 이용해서 정략적인 평 가를 하였다면, 좀 더 세분화되어진 각도별로 구형파 차트의 영상을 얻어 정량적인 평가를 할 수 있다는 가능성을 보여주 었으며, 특히 영상의학과 내의 의료장비에 대한 정량적 평가 에 대한 주기적인 평가방법이 일반화되어야 한다고 생각을 한다. 따라서, 본 연구에서는 2∼3°내의 Fujita 방법을 이용 하여 국제전자기술위원회의 방법론을 준용하였으며, 정량 적 평가의 여러 방법을 이용하였다는데 의의가 있다.