• Korean Journal of Radiology
• /
• 제22권10호
• /
• pp.1719-1729
• /
• 2021

Objective: Emphysema and small-airway disease are the two major components of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We propose a novel method of quantitative computed tomography (CT) emphysema air-trapping composite (EAtC) mapping to assess each COPD component. We analyzed the potential use of this method for assessing lung function in patients with COPD. Materials and Methods: A total of 584 patients with COPD underwent inspiration and expiration CTs. Using pairwise analysis of inspiration and expiration CTs with non-rigid registration, EAtC mapping classified lung parenchyma into three areas: Normal, functional air trapping (fAT), and emphysema (Emph). We defined fAT as the area with a density change of less than 60 Hounsfield units (HU) between inspiration and expiration CTs among areas with a density less than -856 HU on inspiration CT. The volume fraction of each area was compared with clinical parameters and pulmonary function tests (PFTs). The results were compared with those of parametric response mapping (PRM) analysis. Results: The relative volumes of the EAtC classes differed according to the Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease stages (p < 0.001). Each class showed moderate correlations with forced expiratory volume in 1 second (FEV₁) and FEV₁/forced vital capacity (FVC) (r = -0.659-0.674, p < 0.001). Both fAT and Emph were significant predictors of FEV₁ and FEV₁/FVC (R² = 0.352 and 0.488, respectively; p < 0.001). fAT was a significant predictor of mean forced expiratory flow between 25% and 75% and residual volume/total vital capacity (R² = 0.264 and 0.233, respectively; p < 0.001), while Emph and age were significant predictors of carbon monoxide diffusing capacity (R² = 0.303; p < 0.001). fAT showed better correlations with PFTs than with small-airway disease on PRM. Conclusion: The proposed quantitative CT EAtC mapping provides comprehensive lung functional information on each disease component of COPD, which may serve as an imaging biomarker of lung function.

• Korean Journal of Radiology
• /
• 제22권1호
• /
• pp.131-138
• /
• 2021

Objective: Iterative reconstruction degrades image quality. Thus, further advances in image reconstruction are necessary to overcome some limitations of this technique in low-dose computed tomography (LDCT) scan of the chest. Deep-learning image reconstruction (DLIR) is a new method used to reduce dose while maintaining image quality. The purposes of this study was to evaluate image quality and noise of LDCT scan images reconstructed with DLIR and compare with those of images reconstructed with the adaptive statistical iterative reconstruction-Veo at a level of 30% (ASiR-V 30%). Materials and Methods: This retrospective study included 58 patients who underwent LDCT scan for lung cancer screening. Datasets were reconstructed with ASiR-V 30% and DLIR at medium and high levels (DLIR-M and DLIR-H, respectively). The objective image signal and noise, which represented mean attenuation value and standard deviation in Hounsfield units for the lungs, mediastinum, liver, and background air, and subjective image contrast, image noise, and conspicuity of structures were evaluated. The differences between CT scan images subjected to ASiR-V 30%, DLIR-M, and DLIR-H were evaluated. Results: Based on the objective analysis, the image signals did not significantly differ among ASiR-V 30%, DLIR-M, and DLIR-H (p = 0.949, 0.737, 0.366, and 0.358 in the lungs, mediastinum, liver, and background air, respectively). However, the noise was significantly lower in DLIR-M and DLIR-H than in ASiR-V 30% (all p < 0.001). DLIR had higher signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) than ASiR-V 30% (p = 0.027, < 0.001, and < 0.001 in the SNR of the lungs, mediastinum, and liver, respectively; all p < 0.001 in the CNR). According to the subjective analysis, DLIR had higher image contrast and lower image noise than ASiR-V 30% (all p < 0.001). DLIR was superior to ASiR-V 30% in identifying the pulmonary arteries and veins, trachea and bronchi, lymph nodes, and pleura and pericardium (all p < 0.001). Conclusion: DLIR significantly reduced the image noise in chest LDCT scan images compared with ASiR-V 30% while maintaining superior image quality.

• Korean Journal of Radiology
• /
• 제24권10호
• /
• pp.974-982
• /
• 2023

Objective: Recent studies have highlighted the active and potential role of perivascular adipose tissue (PVAT) in atherosclerosis and aneurysm progression, respectively. This study explored the link between PVAT attenuation and abdominal aortic aneurysm (AAA) progression using computed tomography angiography (CTA). Materials and Methods: This multicenter retrospective study analyzed patients with AAA who underwent CTA at baseline and follow-up between March 2015 and July 2022. The following parameters were obtained: maximum diameter and total volume of the AAA, presence or absence of intraluminal thrombus (ILT), maximum diameter and volume of the ILT, and PVAT attenuation of the aortic aneurysm at baseline CTA. PVAT attenuation was divided into high (> -73.4 Hounsfield units [HU]) and low (≤ -73.4 HU). Patients who had or did not have AAA progression during the follow-up, defined as an increase in the aneurysm volume > 10 mL from baseline, were identified. Kaplan-Meier and multivariable Cox regression analyses were used to investigate the association between PVAT attenuation and AAA progression. Results: Our study included 167 participants (148 males; median age: 70.0 years; interquartile range: 63.0-76.0 years), of which 145 (86.8%) were diagnosed with AAA accompanied by ILT. Over a median period of 11.3 months (range: 6.0-85.0 months), AAA progression was observed in 67 patients (40.1%). Multivariable Cox regression analysis indicated that high baseline PVAT attenuation (adjusted hazard ratio [aHR] = 2.23; 95% confidence interval [CI], 1.16-4.32; P = 0.017) was independently associated with AAA progression. This association was demonstrated within the patients of AAA with ILT subcohort, where a high baseline PVAT attenuation (aHR = 2.23; 95% CI, 1.08-4.60; P = 0.030) was consistently independently associated with AAA progression. Conclusion: Elevated PVAT attenuation is independently associated with AAA progression, including patients of AAA with ILT, suggesting the potential of PVAT attenuation as a predictive imaging marker for AAA expansion.

• Korean Journal of Radiology
• /
• 제24권10호
• /
• pp.1006-1016
• /
• 2023

Objective: Computed tomography (CT) is an established method for the diagnosis, staging, and treatment of multiple myeloma. Here, we investigated the potential of photon-counting detector computed tomography (PCD-CT) in terms of image quality, diagnostic confidence, and radiation dose compared with energy-integrating detector CT (EID-CT). Materials and Methods: In this prospective study, patients with known multiple myeloma underwent clinically indicated whole-body PCD-CT. The image quality of PCD-CT was assessed qualitatively by three independent radiologists for overall image quality, edge sharpness, image noise, lesion conspicuity, and diagnostic confidence using a 5-point Likert scale (5 = excellent), and quantitatively for signal homogeneity using the coefficient of variation (CV) of Hounsfield Units (HU) values and modulation transfer function (MTF) via the full width at half maximum (FWHM) in the frequency space. The results were compared with those of the current clinical standard EID-CT protocols as controls. Additionally, the radiation dose (CTDIvol) was determined. Results: We enrolled 35 patients with multiple myeloma (mean age 69.8 ± 9.1 years; 18 [51%] males). Qualitative image analysis revealed superior scores (median [interquartile range]) for PCD-CT regarding overall image quality (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), edge sharpness (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), image noise (4.0 [4.0-4.0] vs. 3.0 [3.0-4.0]), lesion conspicuity (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), and diagnostic confidence (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]) compared with EID-CT (P ≤ 0.004). In quantitative image analyses, PCD-CT compared with EID-CT revealed a substantially lower FWHM (2.89 vs. 25.68 cy/pixel) and a significantly more homogeneous signal (mean CV ± standard deviation [SD], 0.99 ± 0.65 vs. 1.66 ± 0.5; P < 0.001) at a significantly lower radiation dose (mean CTDIvol ± SD, 3.33 ± 0.82 vs. 7.19 ± 3.57 mGy; P < 0.001). Conclusion: Whole-body PCD-CT provides significantly higher subjective and objective image quality at significantly reduced radiation doses than the current clinical standard EID-CT protocols, along with readily available multi-spectral data, facilitating the potential for further advanced post-processing.

• Korean Journal of Radiology
• /
• 제21권12호
• /
• pp.1285-1293
• /
• 2020

Objective: To evaluate the effects of vasodilators on contrast enhancement and transluminal attenuation gradient (TAG) of coronary arteries at coronary computed tomography angiography (CCTA). Materials and Methods: We retrospectively reviewed CCTA scans of patients who underwent double-acquisition CCTA; CCTA without a vasodilator, and CCTA during a intravenous (IV) infusion of nitrate. Among them, we enrolled 19 patients who had no significant atherosclerotic lesions or coronary spasms. In the control group, 28 patients were enrolled who showed normal coronary arteries on CCTA, which was acquired by a conventional method (sublingual vasodilator). We measured the TAG and Hounsfield units for each of the three major epicardial coronary arteries (reported as 'ProxHU') and then compared the results between the nitrate administration methods (CT without vasodilator [CT_pre], CT with IV vasodilator [CT_iv], and CT with sublingual vasodilator [CT_sub]). Results: The mean TAG showed a significant difference between the coronary arteries (right coronary artery [RCA] > left anterior descending artery [LAD] > left circumflex artery [LCX], p < 0.05), while there was no difference in ProxHU of each coronary artery in all three types of nitrate administration methods (p > 0.05). The TAG of CT_pre group showed steeper slope than those of vasodilator groups (CT_iv and CT_sub) on LAD and LCX ([LAD: CT_pre = -22.1 ± 6.66, CT_iv = -16.76 ± 5.78, and CT_sub = -16.47 ± 5.78, p = 0.005], [LCX: CT_pre = -31.26 ± 17.43, CT_iv = -23.74 ± 14.06, and CT_sub = -20.94 ± 12.15, p = 0.051]), while that of RCA showed no significant differences (p = 0.600). When comparing proxHU, CT_iv showed higher proxHU than that of CT_pre or CT_sub, especially on LCX (CT_pre = 426.7 ± 68.3, CT_iv = 467.9 ± 84.9, and CT_sub = 404.9 ± 63.3, p = 0.013). ProxHU showed a negative correlation with TAG on all three of methods (r = -0.280, p < 0.001). Conclusion: TAG in CCTA was significantly affected by vasodilator administration. Both TAG and ProxHU of coronary arteries tend to increase with vasodilator administration on CCTA.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제9권12호
• /
• pp.742-749
• /
• 2009

최근의 방사선치료용 선형가속기에 부착된 진단용 kV 에너지 영역의 X선 선원과 아모퍼스 실리콘(a-Si)의 검출기로 구성된 온보드영상장치(OBI)를 이용하여 콘빔 전산화단층촬영 영상(CBCT)획득이 가능하다. CBCT영상을 이용하여 치료계획을 세우게 되면 치료실에서 CT영상 촬영이 가능해짐으로써 고식적 치료환자들의 부담이 많이 감소될 수 있고 더 나아가 선량을 재계산하여 치료과정 중 치료계획 재수립도 가능하다. 본 연구에서는 CBCT를 이용한 치료계획과 기존의 모의치료용 CT를 이용한 치료계획을 비교 연구 함으로서 CBCT영상만으로 광자선 선량계산이 정확한지를 평가하고 임상에서 고식적방사선치료를 목적으로 하는 환자들을 대상으로 온라인 방사선치료계획의 가능성을 연구하였다. 선량계산에 필요한 CT수와 밀도간의 상호관계 확인을 위하여 Catphan 600 팬텀을 이용하여 교정곡선을 산출하였고 팬텀과 환자들의 모의 치료용 CT영상과 CBCT영상을 획득하여 치료계획 및 선량계산 된 결과를 비교하였다. CBCT 영상을 이용한 치료계획에서의 MU차이는 중심점에 100cGy 처방하였을 때 Phantom에서의 경우 3~4MU로 약 2.7%, 환자에서의 경우 1~3MU로 약 2.5% 이하로 차이가 났다. 팬텀과 환자에서의 Monitor unit(MU)차이는 2.7%, 2.5% 이내였으나, CBCT영상의 경우 검출기의 크기의 제약 및 환자의 불수의적인 움직임에 의하여 전자밀도가 큰 물질에서 산란선과 artifact의 발생이 크게 증가한다. 따라서 뇌 및 폐 영역의 치료계획시 선량의 오차가 더 커질 수 있어 이에 대한 주의가 요구된다. 치료시작 전 CBCT 영상을 획득하여 환자의 자세와 내부 장기의 위치를 보정하고 선량을 재계산하여 치료계획을 재수립하는 적응방사선치료(ART)를 시행하기 위해서는 산란선과 움직임에 의한 artifact의 감소방안이 마련되어야 할 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제31권1호
• /
• pp.71-81
• /
• 2008

CT 영상은 커널의 종류와 재구성 방법에 따라 다양하게 나타나며, 관심 영역의 CT감약계수 및 노이즈는 정밀도에 영향을 준다. 커널의 종류에 따른 노이즈, 공간분해능 및 MTF를 측정하여 영상을 평가하였다. 다중채널CT 스캐너를 이용하여 팬텀 및 복부를 스캔 하였고, 커널은 B10(very smooth), B20(smooth), B30(medium smooth), B40(medium), B50(medium sharp), B60(sharp), B70(very sharp), B80(ultra sharp)으로 재구성하여 물, 공기, 간의 실질 조직, 근육, 지방 부위를 ROI 기능을 이용하여 평균의 CT감약계수와 표준편차인 노이즈를 정량적으로 측정하여 영상을 비교하였다. 그 결과CT 감약계수는 물($1.1{\sim}1.8\;HU$), 공기($-998{\sim}-1,000\;HU$)이고, 물에서의 노이즈($5.4{\sim}44.8\;HU$), 공기($3.6{\sim}31.4\;HU$)이다. 인체에서 간 실질 조직과 지방, 근육의 CT 감약계수와 노이즈를 커널에 따라 측정하였다. 지방의 CT 감약계수($-2.2{\sim}0.8\;HU$), 간의 실질 조직에서 CT감약계수($60.4{\sim}62.2\;HU$), 노이즈($7.6{\sim}63.8\;HU$), 근육의 CT감약계수($53.3{\sim}54.3\;HU$), 노이즈($10.4{\sim}70.7\;HU$) 사이에서 분포하였고, 커널이 높아질수록 노이즈도 증가하였다. 영상의 질을 높이기 위해서는 검사부위에 따라 노이즈를 감소하기 위해 적절한 커널을 선택하여 CT 검사를 하여야 한다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.1159-1166
• /
• 2009

최근의 방사선치료용 선형가속기에 부착된 진단용 kV 에너지 영역의 X선 선원과 아모퍼스 실리콘(a-Si)의 검출기로 구성된 온보드영상장치(OBI)를 이용하여 콘빔 전산화단층촬영 영상(CBCT)획득이 가능하다. CBCT영상을 이용하여 치료계획을 세우게 되면 치료실에서 CT영상 촬영이 가능해짐으로써 고식적 치료 환자들의 부담이 많이 감소 될 수 있고 더 나아가 선량을 재계산하여 치료과정 중 치료계획 재수립도 가능하다. 본 연구에서는 CBCT를 이용한 치료계획과 기존의 모의치료용 CT를 이용한 치료계획을 비교 연구 함으로서 CBCT영상만으로 광자선 선량계산이 정확한지를 평가하고 임상에서 고식적방사선치료를 목적으로 하는 환자들을 대상으로 온라인 방사선치료계획의 가능성을 연구하였다. 선량계산에 필요한 CT수와 밀도간의 상호관계 확인을 위하여 Catphan 600 팬텀을 이용하여 교정곡선을 산출하였고 팬텀과 환자들의 모의치료용 CT영상과 CBCT영상을 획득하여 치료계획 및 선량계산 된 결과를 비교하였다. CBCT 영상을 이용한 치료계획에서의 MU차이는 중심점에 100cGy 처방하였을 때 Phantom에서의 경우 3~4MU로 약 2.7%, 환자에서의 경우 1~3MU로 약 2.5% 이하로 차이가 났다. 팬텀과 환자에서의 Monitor unit(MU)차이는 2.7%, 2.5% 이내였으나, CBCT영상의 경우 검출기의 크기의 제약 및 환자의 불수의적인 움직임에 의하여 전자밀도가 큰 물질에서 산란선과 artifact의 발생이 크게 증가한다. 따라서 뇌 및 폐 영역의 치료계획시 선량의 오차가 더 커질 수 있어 이에 대한 주의가 요구된다. 치료시작 전 CBCT 영상을 획득하여 환자의 자세와 내부 장기의 위치를 보정하고 선량을 재계산하여 치료 계획을 재수립하는 적응방사선치료(ART)를 시행하기 위해서는 산란선과 움직임에 의한 artifact의 감소방안이 마련되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제23권1호
• /
• pp.62-69
• /
• 2012

적응 방사선 치료(Adaptive Radiation Therapy, ART)를 실행하기 위한 매 치료 마다 획득되는 Megavoltage cone-beam CT (MVCBCT) 영상을 이용한 재 선량 계산 과정은 필수적이다. 본 연구의 목적은 intensity 보정 방법을 적용한 MVCBCT 영상 기반의 선량 계산 결과와 kilo-voltage CT (kV CT) 영상 기반의 선량 계산 결과의 비교 및 MVCBCT 영상 기반의 선량계산 정확성의 향상이다. MVCBCT 영상의 intensity 교정을 위해 kV CT와 MVCBCT을 이용하여 12 종류의 전자밀도 바를 제공하는 Cheese 팬텀 영상을 획득하고, Cheese 팬텀 영상의 동일한 전자밀도 바에서 표현되는 kV CT 영상과 MVCBCT 영상의 intensity 관계를 도출하였다. 이후 kV CT, MVCBCT를 이용한 Rando 팬텀 영상을 획득하여 MVCBCT 영상은 3차원 강체 정합을 수행하였고 본 과정을 통해 MVCBCT 영상은 kV CT 영상과 마치 동일한 모달리티에서 획득한 영상과 같은 위치 및 intensity 분포로 변환되었고, MVCBCT 영상의 잡음을 없애기 위한 Gaussian smoothing 필터를 적용하였다. 위의 과정을 거친 MVCBCT 영상을 토대로 intensity 교정을 적용한 영상과, intensity 교정을 적용하지 않은 영상, kV CT영상을 기반으로 방사선 치료 계획 시스템을 이용한 선량 계산을 시행 하였다. 선량 계산의 결과는 선량 분포의 차이 및 Percentage difference로 평가되었다. Intensity 보정을 적용한 MVCBCT 영상의 선량 계산 결과의 경우 kV CT 영상 기반의 선량 계산 결과와의 Percentage difference가 두경부 영상의 경우 1.08%, 흉부 영상의 경우 2.44%였다. 본 연구에서 적용한 intensity 변환을 통해 MVCBCT 영상을 이용한 선량 계산의 정확성이 향상됨을 확인하였고, 본 연구 방법은 실제 선량 계산에 적용 및 사용의 편리성을 확인하였다. 차후 연구 계획도 본 연구 내용에 의해 제안되었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권10호
• /
• pp.4418-4424
• /
• 2011

양전자방출 방사성동위원소를 주입한 팬텀에서 방출되는 511keV 에너지의 감마선이 X-선 CT영상에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 한다. 스캔방법은 증류수를 주입(0 mCi)한 기준영상과 양전자 방출핵종인 $^{18}F$(Fluorine) 의 용량을 1 mCi, 2 mCi, 5 mCi, 10 mCi로 변화시켜 획득된 영상의 CT 번호와 픽셀값을 측정하였다. 양전자 방출핵종($^{18}F$)을 주입한 팬텀 영상의 CT 번호(HU) 측정 결과, 기준물($-7.58{\pm}0.66$ HU), 1 mCi($-9.85{\pm}0.50$ HU), 2 mCi($-10.27{\pm}0.21$ HU), 5 mCi($-11.31{\pm}0.66$ HU), 10 mCi($-13.47{\pm}0.38$ HU)로 물을 채운 기준 영상과 비교하여 10 mCi에서는 5.89 HU, 5 mCi에서는 3.73 HU, 2 mCi에서는 2.69 HU, 1 mCi에서는 2 HU가 감소하였다. 팬텀 영상의 픽셀 값은 기준물($-2.70{\pm}0.75$), 1 mCi($-4.72{\pm}0.58$), 2 mCi($-6.01{\pm}0.78$), 5 mCi($-6.10{\pm}0.84$), 10 mCi($-8.20{\pm}0.60$)로 기준물영상과 비교한 픽셀 값의 변화는 10 mCi에서는 5.50, 5 mCi에서는 3.40, 2 mCi에서는 3.10, 1 mCi 에서는 2.02가 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 실험을 통해 양전자 방출핵종($^{18}F$)의 용량(Dose) 증가에 따라 CT번호와 영상의 픽셀 값은 비례적으로 감소하였으며 감소폭 또한 비슷한 값을 나타냈다. 이에 PET/CT의 정도관리 항목에 양전자 방출핵종으로 인한 X선 CT 영상의 변화 정도와 그에 따른 적합기준을 마련하고 주기적 관리가 이루어져야 할 것이다.