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압축센싱(compressed-sensing) 기반 CBCT 영상재구성 및 화질특성에 관한 연구

Other Titles
 Study on the cone-beam CT reconstruction based on compressed-sensing(CS) and the image characteristics 
Issue Date
2013
Description
방사선학과/석사
Abstract
대면적 검출기를 사용하는 cone-beam computed tomography(CBCT)는 선형 검출기를 사용하는 전형적인 medical CT와는 달리 한번의 360도 회전으로 3차원 영상재구성에 필요한 projection 데이터를 신속하게 획득할 수 있어 촬영시간을 단축시킬 수 있다. 현재는 재구성 영역이 상대적으로 작은 치과용 CT에 주로 사용되고 있으나 향후 검출기 제작 기술의 발전과 더불어 medical CT에도 확대 적용될 전망이다. CBCT 영상재구성을 위해 가장 널리 사용되고 있는 알고리즘은 해석적인 방법으로 구현이 용이하고 연산량도 많지 않은 필터링후 역투영(filtered backprojection, FBP)이다. 하지만 이 알고리즘은 Nyquist 샘플링 이상의 고밀도 projection 데이터를 요구하기 때문에 피폭선량을 높이는 주요인이 되며, 또한 cone-beam 각도가 증가할수록 cone-beam artifact이 심화되고 필터링 과정에서 유발되는 여러 관련 artifacts들이 생성되는 단점이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 FBP 기반의 다양한 변형 알고리즘들이 제안되었지만 현재 cone-beam 영상재구성의 문제점들은 여전히 남아 있다. 최근에 컴퓨터 기술의 급속한 발전과 더불어 반복적 영상재구성(iterative image reconstruction)에 관한 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 이와 더불어 최근 Nyquist 샘플링 이하 또는 360도 회전각도 이하와 같은 열악한 촬영조건에서도 우수한 3차원 영상재구성이 가능한 것으로 알려진 압축센싱(compressed-sensing, CS) 이론의 정립과 함께 이를 CBCT 영상재구성에 적용하고자 하는 연구가 붐을 이루고 있다. 본 논문에서는 최근 CT 분야에서 핫 이슈가 되고 있는 촬영 시 과도한 피폭선량으로 인한 2차 발병의 위험성을 낮추고 나아가 기존의 FBP 기반 영상재구성 시 나타나는 다양한 화질 저하현상을 개선할 수 있는 방안으로 최근 활발히 연구되고 있는 CS 기반의 반복적 영상재구성 알고리즘을 구현하였으며, 다양한 촬영조건에서 시뮬레이션 및 실험을 통해 3차원 영상을 재구성하여 화질을 정량적으로 분석함으로써 구현된 알고리즘의 유용성을 검증하고자 하였다. 본 논문을 통해 구현된 CS 기반 반복적 영상재구성 알고리즘은 CT뿐만 아니라 DTS(digital tomosynthesis), PT(panoramic tomography) 등 다양한 3차원 영상 응용분야에서 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
URI
http://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/134615
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