극저선량 CT 영상의 영상 평가를 위해 개발 세트 48명, 테스트 세트 101명의 데이터를 선정하고 시각적 그라데이션 분석(VGA; 노이즈, 선명도 및 구조 가시성) 및 신호 대 잡음비를 수행했습니다. 비율(SNR)을 얻었습니다. 개발 키트 대동맥 VGA 평가 표준 지수는 1~5개 지점을 순차적으로 나타냅니다. 개발 키트 우관상동맥(RCA, 우관상동맥) 1~5점을 순차적으로 나타내는 VGA 평가 기준 지수입니다.
개발 키트 좌심실강(LV, 좌심실강) VGA 평가 표준 지수, 1~5개 지점을 순차적으로 나타냅니다. 개발 키트 좌심실 중격(LV, 좌심실 중격) VGA 평가 기준 지수는 1~5개 지점을 순서대로 나타냅니다. 개발 키트의 심장내막 경계는 VGA 평가 기준 지수로, 1부터 5까지 순서대로 점수가 매겨집니다.
개발 세트의 3D 볼륨 VGA 평가 표준 지수로, 1~5점을 나타냅니다.
서론
연구대상 및 방법
이론
- WAND(Wavelet-Assisted Noise Disentanglement) 란?
대상 환자 및 데이터 수집 방법
평가방법
- VGA (Visual Grading Analysis) 평가 방법
- SNR (Signal to Noise Ratio) 평가 방법
CT 영상품질 평가에는 VGA를 사용하였다. 해부학적 구조는 대동맥, RCA, 좌심실, 좌심실 중격으로 선택하였고, 추가적으로 3D 용적과 심장내막 경계 RV(우심실) 및 좌심실(좌심실) 영상 평가를 각각 수행하였다. VGA 점수 기준은 1~5단계로 나누어 평가하였다.
개발 키트의 대동맥(Aorta) VGA 평가 기준 지수로, 1~5점을 순서대로 나타냅니다. 대동맥 잡음의 픽셀화 정도를 지표로 선택하여 잡음 전력을 평가하였다. 선명도는 폐동맥 사이에서 상행 대동맥과 하행 대동맥이 얼마나 명확하게 표현되는지를 보고 평가하였다.
시력의 기준은 곡선이나 직선이 보이는 정도까지 경계를 1~5로 나누어 평가하였으며, 해부학적 구조의 경계면을 관찰한 후 경계가 보이지 않는 경우를 1점으로 시작하였다. 순위를 지표로 삼아 평가하였다. 개발 그룹 우관상동맥(RCA; 우관상동맥) VGA 기준 지수로, 1~5점을 연속적으로 나타냅니다.
구조 가시성은 RCA가 주변 해부학적 구조와 구별되는 정도를 나타내는 지표로 평가되었으며, 영상 특유의 인공물은 평가 항목에 포함되지 않았습니다. 개발 키트의 좌심실 중격(LV; 좌심실 중격) VGA 평가 기준 지수로, 1~5점을 순서대로 나타냅니다. 희미한 현상이 없고 모두 잘 보이는 경우를 5점으로 평가한다.
전체 영상의 양, 각 해부학적 구조를 구별할 수 있는지, 평가지표와 얼마나 유사한지를 종합적으로 평가하였다. 테스트 세트와 개발 세트의 평가 방법은 동일하지만 확장기 단계(Low Dose, CycleGAN, Proposed)와 수축기 및 이완기 단계(Normal Dose, CycleGAN, Proposed)를 별도로 평가했습니다.
결과
VGA 결과
구조 가시성과 심장내막 경계는 저용량에서 권장 용량까지 점차 증가하지만 기존 용량보다 낮은 점수에서 발생합니다. 인위적인 구조물이 생기지 않도록 노이즈 성분만을 제거하는데 중점을 두기 때문이다. 개발 어레이와 유사하게 기존 CT에 비해 저선량에서 제안으로 갈수록 VGA 결과가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
Normal Dose는 Low Dose와 달리 평균 VGA 점수가 4점으로 CycleGAN, Proposed 순으로 모든 낮은 폭 부분에서 점차 증가합니다. 이는 정상 선량 CT 이미지가 잡음 제거 네트워크에 공급되는 경우에도 신원 손실의 역할로 인해 출력 이미지의 품질이 저하되지 않음을 의미합니다. 일반적으로 저선량, CycleGAN, 제안한 장치 순으로 VGA 점수가 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 제안 장치의 잡음 제거 성능이 CycleGAN보다 우수함을 의미한다.
개발 세트에서 CT 이미지의 노이즈 제거를 위한 VGA 값 비교. 테스트 세트의 저선량 VGA 및 노이즈 제거 CT 이미지 비교. 테스트 세트의 정상 선량 VGA 값과 노이즈 없는 CT 이미지의 비교.
SNR 결과
테스트 세트의 저선량 및 잡음 없는 CT 영상에 대한 SNR 및 잡음 값 비교. 테스트 세트의 정상 선량 및 잡음 없는 CT 이미지에 대한 SNR 및 잡음 값을 비교합니다.
고찰
(표 2) 저선량 CT의 VGA 결과는 대부분 1~2점이며, CycleGAN, 제안 방법, 일반선량 순으로 VGA가 증가한다. 제안된 평균 점수는 저용량에 비해 평균 2점 증가했습니다. SNR은 Low Dose, CycleGAN, 제안 방법 순으로 증가한다.
본 연구의 한계는 SNR 비교에서 정상선량 영상에 비해 성능이 여전히 좋지 않다는 점이다. 제안된 알고리즘을 적용하면 저선량 영상에서도 심장 기능 및 분석이 가능하다. 심근벽의 경계가 뚜렷하게 보이기 때문에 비후성심근병증 환자에서는 심근벽 비후, 좌심실유출로 폐쇄 평가 등 다양한 기능적 영상검사를 시행할 수 있다. 향후 개발되면 환자의 노출을 줄이면서 고품질의 영상을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
결론
Coronary CT radiation dose reduction strategies at an Australian Tertiary Care Center - improvements in radiation exposure through an evidence-based approach. Prospective ECG-triggered coronary CT angiography: clinical value of noise-based tube current reduction method with iterative reconstruction. Physica medica: PM: an international journal devoted to the applications of physics to medicine and biology: official journal of the Italian Association of Biomedical Physics (AIFB) 28, doi:10.1016/j.ejmp.
Adaptive iterative statistical reconstruction: assessment of image noise and image quality in coronary CT angiography. Combining a low tube voltage technique with the hybrid iterative reconstruction algorithm (iDose) in coronary computed tomography angiography. Dose and image quality of high-noise dual-source computed tomography for assessment of cervical lymph node status—comparison with conventional 128-slice single-source computed tomography.
Geometric predictors of left ventricular outflow tract obstruction in patients with hypertrophic cardiomyopathy: a 3D computed tomography analysis.
