Comparative Analysis of Bone Mineral Contents with Dual-Energy Quantitative Computed Tomography

이중에너지광자선의 전산화단층촬영술을 이용한 정량적 골무기물함량의 비교분석

Purpose : The Dual-Energy Quantitative Computed Tomography(DEQCT) was compared with bone equivalent $K_2HPO_4$ standard solution and ash weight of animal cadaveric trabecular bone in the measurement of bone mineral contents(BMC). Method and Materials : The attenuation coefficient of tissues highly depends on the radiation energy density and effective atomic number of composition, The bone mineral content of DEQCT in this experiments was determined from empirical constants and mass attenuation coefficients of bone,fat and soft tissue equivalent solution in two photon spectra. In this experiments, the BMC of DEQCT with 80 and $120kV_p$ X rays was compared to ash weight of animal trabecular bone. Results : We obtained the mass attenuation coefficient of 0.2409 0.5608 and 0.2206 in $80kV_p$, and 0.2046, 0.3273 and $0.1971cm^2/g$ in $120kV_p$ X-ray spectra for water bone and fat equivalent materials, respectively. The BMC with DEQCT was acomplished with empirical constants $K_1=0.3232,\;K_2$=0.2450 and mass attenuation coefficients has very closed to ash weight of animal trabecular bone The BMC of empirical DEQCT and that of manufacturing DEQCT were correlated with ash weight as a correlation r= 0.998 and r= 0.996, respectively. Conclusion : The BMC of empirical DEQCT using the experimental mass attenuation coefficients and that of manufacture have showed very close to ash weight of animal trabecular bone.

목적 : 이중광자에너지 전산화단층촬영의 정량적골무기물함량(Dual-Energy Quantitative Computed Tomography, DEQCT)의 실험상수를 구하고, DEQCT에 의한 골무기물함량과 동물척추 해면골의 무기물함량과 일치하는지 비교하였다. 대상 및 방법 : 조직의 CT 번호는 주어진 방사선에너지와 조직상분에 따른 방사선 감약계수의 함수로 얻게 되며, 빙사선감약은 에너지에 따라 달라지므로 본 연구는 CT에서 사용되고 있는 80과 $120kV_p$ X선에서 각 조직의 질량감약계수를 구하여 실험적으로 DEQCT에 의한 골무기물함량을 결정하였다. DEQCT에서 골무기물함량결정에 이용되는 실험상수들은 골등가물질의 표준시료 $K_2HPO_4$ 용액과 연부조직의 물 및 지방등가물질로 무수알코올을 이용하여 구하였다. 골무기물함량 비교는 실험적 상수결정에 의한 DEQCT와 제작회사의 DEQCT를 사용하여 각각 구하였으며, 동물척추해면골 시편의 재의 질량과 각각 비교하였다. 결과 : $80kV_p$에서 골둥가물질의 질량흡수계수는 0.5608, 물 0.2409과 지방등가 조직에서 $0.2206cm^2/g$을 얻었으며, $120kV_p$의 방사선에서는 0.3273, 0.2046 및 $0.1971cm^2/g$을 각각 얻었다. 골등가물질 $K_2HPO_4$ 표준시료를 80과 $120kV_p$ X선으로 스켄한 CT 번호를 이용하여 실험상수 $K_1$는 0.3232, $K_2$는 0.2450를 각각 얻펐다. 이중광자에너지에 의한 골무기물함량측정결과는 동물척추해면골 시편의 재의 질량을 골무기물함량으로 정한 값과 비교한 결과 잘 일치하였으며 상관계수 r=0.998을 보였다. 한편, 동물척추골시편의 골무기물에 대하여 CT에 탑재된 DEQCT에 의한 골무기함량의 비교 결과는 상관계수 r=0.996 을 보여 상호 잘 일치함을 알 수 있었다. 결론 :이중광자에너지 전산화단층영상장친에 대한 조직등가물질의 실험적 질량감약계수에 의한 골무기물함량과 제작사의 DEQCT에 의한 정량적 골무기물함량이 실험적 골무기물함량과 잘 일치함을 보였다.