평판 X-선 영상 시스템 개발에 관한 연구

Abstract

[한글]

평판 검출기를 기반으로 하는 디지털 방사선 촬영 시스템은 기존의 스크린-필름 시스템 보다 영상의 질이 우수하고, 촬영 즉시 출력이 가능하며, 환자의 피폭량을 감소시켜 주고, 방사선과의 작업 흐름을 개선 시켜 주는 등의 많은 장점을 가지고 있다.본 연구에서는 비정질 실리콘을 기반으로 하는 평판 X-선 검출기를 사용하여 평판 X-선 영상 시스템을 통합하고, 시스템을 운용할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 평판 검출기를 캘리브레이션 하기 위한 소프트웨어를 개발하고, 평판 X-선 영상 보정을 위한 알고리듬들을 구현하였다. 영상 보정의 정확도를 높이기 위하여 flat-field 보정 방법에 옵셋의 비선형 보정을 추가하고 이를 위한 알고리듬을 개발하였고, 평판 검출기 및 영상 보정 알고리듬의 성능 평가를 위하여 modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS), detective quantum efficiency (DQE) 등을 측정하였다. 또한 영상의 대조도 향상을 위하여 unsharp masking을 기반으로 하는 다중스케일 비선형 증폭 알고리듬을 제안하였다. 이 알고리듬은 라플라스 피라미드를 기본으로 하여 하나의 영상을 7개 이상의 층으로 분해하고, 각 층의 계수들을 비선형 함수를 사용하여 적정한 수준으로 강화시키며, 잡음 억제 알고리듬을 포함하고 있어서 낮은 농도 영역의 잡음을 적정 수준으로 제한시켜 준다. 이를 임상 데이터에 적용한 결과 과다한 잡음 증가 없이 세부 구조의 가시화가 향상되었다.개발된 평판 X-선 영상 시스템을 통하여 영상을 획득한 결과 피라미드 기반의 다른 알고리듬들과 유사한 수준의 훌륭한 질의 영상을 얻을 수 있었고, 임상적으로 사용이 가능할 것으로 기대된다.

[영문]A digital radiography imaging system based on flat-panel detector (FPD) has some advantages compared with the conventional screen-film system. It provides equal or superior image quality, an instant image display, reduced radiation dose for the detection of a patient, and a facilitation of the work flow in the radiology department.In this study, a flat-panel detector based on amorphous silicon was integrated into a projection radiography system and a Windows application that can operate the system was developed. A calibration software to the flat-panel detector was developed and algorithms for the correction was implemented. A nonlinear offset correction was added to the flat-field correction way in order to raise accuracy of the correction. Basic image quality parameters such as modulation transfer function (MTF), noise power spectrum (NPS) and detective quantum efficiency (DQE) were measured for the system evaluation. Also, a multi-scale nonlinear amplification algorithm based on unsharp masking was proposed for an enhancement of the contrast. The proposed algorithm based on the Laplacian Pyramid, decomposed one image to the layers more than seven and the coefficients of the each layer was amplified with a nonlinear function. It also imported a noise containment algorithm to limit noise amplification. As a result of having applied to some clinical data, a detail visibility was improved significantly without unacceptable noise boosting.Images that acquired with the developed system are superior quality to conventional screen-film systems as those that applied other algorithms based on the pyramid methods, and expected to be accepted in the clinical applications.