Application of Total Variation Optimization for Reduction of Head CT Dose

두부 CT 선량감소를 위한 총변량 최적화의 적용

Abstract

The number of CT examinations is increasing, and radiation exposure is also increasing. repeated tests can affect the lens and thyroid. In hospitals, there is a tendency to lack interest in major long-term radiation exposure compared to the interest in increasing image information and image quality with head CT. In this study, we analyzed the improvement of image quality by proposed method to the noisy CT images. The proposed denoising method total variance optimization only for the impulsive noise candidate pixels. Experimental results show that edge information is well preserved and impulse noise can be effectively removed. and worked very well for the images according to tube voltage and rotation time. applied to the clinical setting, it can be used as the lowest exposure condition without worrying about the image quality and it will be helpful for the CT application.

CT의 검사 건수는 크게 증가하고 있으며, 이에 따른 방사선 피폭도 늘어나고 있는 실정이다. 반복된 두부 CT검사는 수정체 및 갑상선에 영향을 줄 수 있다. 대부분의 병원에서는 두부 CT검사로 영상 정보 증가와 영상 질 향상에 대한 관심에 비해 주요장기 방사선 피폭에 대한 관심은 부족한 경향이 있다. 사용 프로토콜은 병원마다 다른 경향이 있고 업무과중으로 피폭선량을 고려할만한 여건은 부족한 편이다. 피폭감소를 고려한 저관전압 CT를 사용할 경우 임펄스 잡음이 발생한다. 본 연구에서는 잡음이 발생한 CT 영상에 대해 제안한 방법을 적용하여 화질 개선 정도를 분석하였다. 제안하는 영상개선 방법은 임펄스잡음후보 화소에 대해서만 총변량 최적화 방법을 적용하였다. 실험결과 에지 정보가 잘 보존되는 특징이 있었고 임펄스 잡음을 효과적으로 제거 할 수 있었다. 관전압과 회전시간에 따라 획득된 영상들에 대해서 매우 잘 작동하였다. 본 연구에서 제안하는 방법을 적용한다면 화질 걱정 없이 검사 프로토콜을 피폭 최저조건으로 설정하여 사용할 수 있고 CT에 적용시 도움이 될 것으로 판단한다.

Fig. 1. Denoising result on mathmatical head phantom.

Fig. 2. Denoising result on water phantom.

Fig. 3. Noise result on water phantom with 100kVp.

Fig. 4. Noise result on water phantom with 120kVp.

Fig. 5. Noise result on water phantom with 140kVp

Table 1 . Mean square error with change of kVp and Rotation time