CT 아티팩트: 물리적 오류에서 표현 오차까지

Table of Contents

1. 💡 소개
2. 💡 물리 기반 고장
   • 💡 빔 경화(beam hardening) 고장
     • 💡 커피 우리에 대한 고장
     • 💡 스트리킹과 어두운 줄
   • 💡 부분 볼륨(artial volume) 고장
   • 💡 포톤 희황(photon starvation) 고장
   • 💡 언더 샘플링(under sampling) 고장
3. 💡 환자 기반 고장
4. 💡 스캐너 기반 고장
5. 💡 나선형 및 다중 절단 기법 고장
6. 💡 물리 기반 고장 해결 방법
7. 💡 환자 기반 고장 해결 방법
8. 💡 스캐너 기반 고장 해결 방법
9. 💡 나선형 및 다중 절단 기법 고장 해결 방법
10. 💡 결론

💡 물리 기반 고장

CT(Computed Tomography) 영상에서 발생하는 아티팩트는 주로 물리적인 과정에서 발생하는 오류로 인해 생기며, 주로 CT 영상의 해석 또는 표현에 오차를 도입합니다. 특히 CT에서는 아티팩트가 영상의 품질을 현저하게 저하시키고, 때로는 임상적인 병변을 흉내내어 의사의 판독을 혼란스럽게 할 수 있습니다. 이번 팟캐스트에서는 해당 아티팩트를 여러 유형으로 분류하여 자세히 살펴보겠습니다. 이를 위해 물리 기반 아티팩트, 환자 기반 아티팩트, 스캐너 기반 아티팩트, 나선형 및 다중 절단 기법 아티팩트로 구분하겠습니다. 각각의 유형을 설명하고, 그 원인과 해결 방법을 제시하겠습니다.

💡 빔 경화(beam hardening) 고장

빔 경화는 X선 스펙트럼이 하이 에너지로 이동하는 현상을 의미합니다. 이는 수리에 적게 투과되는 저 에너지의 X선들이 환자의 표면에 투과되지 않고 이미지를 형성하지 않는다는 원리입니다. CT에서 발생하는 빔 경화 아티팩트는 컵핑(cupping) 아티팩트와 스트리킹과 어두운 줄(streaks and dark bands) 아티팩트로 분류됩니다.

💡 컵핑(cupping) 아티팩트

컵핑 아티팩트는 균일한 원통체에 걸쳐 X선이 투과될 때 중간 부분보다 가장자리를 통과하는 선들이 더 많이 경화되는 현상으로 설명할 수 있습니다. 이론적으로는 원통체를 통과하는 투사(projection)는 실선이 되어야 하지만 실제로는 점선으로 나타나게 됩니다. 이로 인해 원통체의 CT number나 투과도 프로파일의 형태가 컵 모양과 같아지기 때문에 이를 컵핑 아티팩트라고 부릅니다. 이는 일정한 캘리브레이션 보정(calibration correction)을 통해 해결할 수 있습니다.

💡 스트리킹과 어두운 줄(streaks and dark bands) 아티팩트

스트리킹과 어두운 줄 아티팩트는 선명한 에지와 소규모 물체 주변에서 발생하는 아티팩트입니다. 특히 고밀도 물체 주변에서 주로 관찰되며, 고밀도 물체를 통과하는 선들은 해당 구조 내부로 흡수되는 X선이 더 적어져서 발생하는 것입니다. 이러한 어두운 줄은 일반적으로 몸의 구조가 복잡하거나, 대조제를 사용한 스캔에서 자주 나타납니다. 적절한 캘리브레이션 보정과 재구성 알고리즘을 통해 해결할 수 있습니다.

💡 부분 볼륨(artial volume) 고장

부분 볼륨 아티팩트는 밀도가 높은 개체가 영상의 중심에서 벗어난 상태로 존재할 때 발생하는 아티팩트입니다. 이는 개체가 X선 빔의 넓이에 일부만 포함되기 때문에 생기는 현상으로 설명할 수 있습니다. 이러한 부분 볼륨 아티팩트는 개체가 너무 크거나 영상 재구성에 사용하는 프로젝션 데이터의 간격이 너무 큰 경우에 나타나며, 가능한한 얇은 산소 단면을 사용해 피할 수 있습니다.

💡 포톤 희황(photon starvation) 고장

포톤 희황은 매우 비만한 환자나 어깨나 엉덩이와 같이 흡수율이 높은 부위에서 발생하는 아티팩트입니다. 이는 해당 부위를 통과하는 X선이 부족하기 때문에 발생하는 것으로, 특히 겹쳐 보이는 어둡고 잡음이 많은 영상을 만듭니다. 이러한 포톤 희황을 제거하기 위해 X선 강도를 높이는 등의 방법이 사용되며, 자동 튜브 전류 변조 시스템을 사용하여 자동적으로 튜브 전류가 조절되어 포톤 희황 아티팩트를 최소화할 수 있습니다.

💡 언더 샘플링(under sampling) 고장

언더 샘플링 아티팩트는 프로젝션 간의 간격이 너무 크게 설정되어 발생합니다. 이는 날카로운 에지나 작은 물체에 대한 미스 등록(registration)로 인해 선명한 줄무늬가 발생하는 현상입니다. 이는 회전당 프로젝션 수를 증가시킴으로써 해결할 수 있습니다. 이를 통해 언더 샘플링에 의한 뷰 에일리어싱(view aliasing)과 레이 교배(razor aliasing) 현상을 최소화할 수 있습니다.

Highlights

• CT 영상에서 발생하는 물리 기반 아티팩트를 이해합니다.
• 빔 경화(beam hardening) 아티팩트는 컵핑(cupping)과 스트리킹(streaking)과 어두운 줄(dark bands)로 구분됩니다.
• 부분 볼륨(partial volume) 아티팩트는 밀도가 높은 개체가 영상의 중심에서 벗어났을 때 발생합니다.
• 포톤 희황(photon starvation) 아티팩트는 비만한 환자나 고밀도 부위에서 발생합니다.
• 언더 샘플링(under sampling) 아티팩트는 프로젝션 간의 간격이 크게 설정되어 발생합니다.
• 각 아티팩트에 대한 해결 방법을 알아보겠습니다.

FAQ

Q: CT 아티팩트는 왜 발생하나요?

A: CT 아티팩트는 물리적인 과정이나 환자의 움직임, 스캐너의 기능 등 다양한 요인으로 인해 발생합니다.

Q: 빔 경화 아티팩트를 해결하는 방법은 무엇인가요?

A: 빔 경화 아티팩트를 해결하기 위해서는 적절한 캘리브레이션, 빔 경화 보정 소프트웨어, 적절한 프로젝션 데이터 수를 선택하는 등의 방법을 사용합니다.

Q: 부분 볼륨 아티팩트는 어떻게 발생하나요?

A: 부분 볼륨 아티팩트는 밀도가 높은 개체가 영상의 중심에서 벗어나거나 영상 재구성에 사용되는 프로젝션 데이터의 간격이 큰 경우에 발생합니다.