가상 CT영상기법의 개발과 평가

Abstract

최근 정량적 영상 바이오마커에 대한 관심이 높아짐에 따라, CT 영상에서 병변을 정량화하고자 하는 임상적 수요가 커지고 있다. 그러나 CT 는 장치특성과 X-선 에너지, 그리고 촬영 대상체의 구조물간의 상호작용에 따라 촬영된 영상에 일정수준의 변이가 발생하며, 이는 작은 병변의 정량화에 적지 않은 오차를 일으키는 것으로 알려져 있다. 그러므로 CT에서 병변 정량화의 정확도를 높이기 위해서는 CT 촬영에 작용하는 다양한 요소들의 영향을 조사하고 분석하는 실험적 기법이 필요하나, 그 조합의 수가 너무 많으므로 물리적인 실험만으로는 실용적인 효과를 거두기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 CT 촬영에 작용하는 다양한 요소들을 컴퓨터 프로그램에 반영하여 시뮬레이션 함으로써 실제 CT 촬영과 유사한 영상을 생성해 내는 가상 CT 영상법을 개발하였다. 기본적인 fan-beam 방식의 CT 를 모델로 하였으며, 사용된 X-선관의 관전압(KVp)에 따른 에너지 스펙트럼, 관전류(mAs)에 따른 양자잡음, 촬영 대상 물질의 에너지 의존 감쇠곡선, 산란 모델 등을 기존의 문헌자료를 참고하여 적용하였고, 제조사 고유의 필터를 재구성 과정에 반영하였다. 개발된 가상 CT 영상법의 성능을 평가하기 위하여 인체흉부를 모사한 표준 팬텀인 COPDgene 팬텀을 실제 CT 장치 (Sensation 16, Siemens)에서 촬영한 후, 8가지 다른 필터로 재구성하였고, 가상 CT에서도 동일한 조건으로 영상들을 생성하였다. 이와 같이 생성된 두 종류의 영상에서 주요 구조물들에 대해 시각적 유사도 및 FWHM에 의한 정량적인 측정들을 비교하였다. 실험결과 개발된 가상 CT 영상법은 다양한 재구성 필터에 대해 실제 CT의 촬영상과 시각적으로 매우 흡사한 영상을 생성하였으며, FWHM으로 측정한 수치에 있어서도 95% 이상의 유사성을 나타내었다. 본 연구에서 개발된 가상 CT 영상법은 CT에서 측정되는 정량적 영상바이오마커의 정확성 향상을 위한 다양한 연구에 있어서 효율적인 실험도구로서 활용될 수 있을 것이다.