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영상처리를 이용한 디지털 방사선 영상의 산란선 성분 제거법

Other Titles
 The reduction method of x-ray scatter from digital radiography image by image processing 
Issue Date
2013
Description
의과학과/박사
Abstract
디지털 방사선 시스템에서 산란선을 제거하기 위한 목적으로 가장 많이 사용되는 그리드는 환자에 대한 피폭선량을 증가시키며 사용상에 여러 가지 불편한 점이 있다. 그 해결 방법 중 하나는 그리드를 사용하지 않고 영상처리를 이용하여 산란선 성분을 제거하는 것이다. 본 연구에서는 영상처리로 산란선 성분은 제거하되 실제 사용이 가능하도록 최소한의 조건만 고려하여 처리속도는 향상 시키면서도 허용 가능한 수준의 오차만을 가지는 산란선 제거법을 제안하고자 한다. 정확한 단일 산란선 성분의 형태를 측정하기 위하여 두께가 일정한 아크릴판의 영상을 획득한 후, 픽셀값 프로파일을 얻어 예측된 값과 비교하는 방식의 측정법을 이용하고, beam stop으로 실제 측정한 산란선 분포와 비교하여 정확도를 확인하였다. 측정된 단일 산란선 성분은 고속 퓨리에 변환 기반의 영상처리법에 적용하여 산란선 성분을 제거하였다. 영상처리 성능의 정량적 평가를 위해 60∼140mm의 두께를 가지는 아크릴 스텝을 만든 후 영상을 획득하고 각 스텝간의 대조도 및 대조잡음비를 측정하였다. 또한, 임상 영상에서의 유용성을 평가하기 위하여 상반신 팬텀의 영상을 획득하고 산란선 제거 알고리즘을 적용하여 육안으로 평가하였다. 산란선 분포 예측의 정확도는 beam stop을 이용하여 스텝 및 팬텀 실험에 대하여 실측값과 예측값의 오차를 비교하였다. 단일 산란선 성분의 측정법은 실측값과 비교하여 평균 오차율이 1.79%로써 비교적 정확한 방법임을 확인하였으며, 산란선 성분에 대한 가중치는 픽셀값을 이용하여 예측 가능함을 알 수 있었다 (correlation coefficient: 0.94). 아크릴 스텝 영상의 대조도와 대조잡음비 결과는 그리드를 사용하여 획득한 영상과 비교하였을 때 유사하거나 다소 향상된 결과를 보였으며, 팬텀 실험에서는 산란선의 영향을 많이 받는 종격동 (mediastinum) 부위의 품질이 개선된 것을 확인할 수 있었다. 예측 값과의 평균 오차율은 스텝 실험에서 평균 4.07%∼6.2%, 팬텀 실험에서 6.11%∼7.53%였다. 본 연구를 통하여 X선 에너지 및 픽셀값 등 시스템에서 알 수 있는 조건을 이용하여 영상처리 만으로도 산란선 성분을 제거할 수 있음을 확인 하였으며, 영상의 품질은 그리드를 사용한 것과 비교하여 유사하거나 향상되었지만 피폭 선량은 40∼50% 정도 감소된 것을 확인할 수 있었다. 영상처리 시간은 약 1.3초 정도 소요되어 실제 시스템에 적용하더라도 큰 무리는 없을 것으로 판단된다. 이 결과는 향후 실제 디지털 방사선 시스템에서 그리드를 대체하여 환자 피폭을 줄임과 동시에 그리드가 가지는 불편함을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
URI
http://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/134402
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2. 학위논문 > 1. College of Medicine (의과대학) > 박사
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