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ct영상 재구성의 기본 원리 및 대표적 영상 재구성법
scout 영상이란 ct검사의 시행 초기에 스캔 범위와 방법을 계획하기 위해 scout scan을 시행하는 것으로 이러한 scout 촬영은 x선관과 검출기가 고정되어 있는 상태에서 환자 테이블을 움직이면서 얇은 단면 두께로 촬영되며 주사부위와 목적에 따라 frontal projection과 lateral projection 으로 얻는다.
필터 보정 역투영법을 이용하여 reconstruction되어 얻어지는 횡단면 영상과는 달리 scout영상은 장치의 프로세서에서 디지털 신호의 gray scale 부여를 통하여 스캔 즉시 construction되어 진다.이와 같은 영상을 pilot scan, topogram 등으로 불리며, 검사부위의 정확한 위치를 선정하는 등 다방면으로 이용 되고 있다.
scout영상이 만들어지기 위해서는 x선관과 검출기가 고정되어 있는 상태에서 환자 테이블이 일정한 속도로 움직이면서 스캔을 한다.lateral projection으로 얻어진 scout 영상에서 표시된 직선들은 axial scan 이 시행된 부위를 나타내는 것으로, 이렇게 선들이 나타나 있는 scout 영상을 cross referenced 영상 또는 post scout 영상이라고도 한다.
2차원단면영상에서 projection(투영, 투사)은 환자를 중심으로 360도 회전 했을 때 만들어지는 기본 data이며 360도 회전에 따라 피사체의 연속 주사 후 감약된 profile이다.피사체를 투과한 x선의 강도(intensity), 소위 감약 프로필(or 흡수 프로필)은 x선 tube와 함께 회전하는 검출기에서 측정된다.
영상의 처리 단계로는 감약 데이터흭득, adc, 영상의 전처리, convoluti
on, back projection, 영상의 후처리가 있으며 감약데이터 흭득, das는 검출기에서 흭득한 데이터를 증폭 후 디지털 신호로 변환시키는 시스템을 의미하며, 검출기와 intergeated board로 구성되어 있으며 검출기와 컴퓨터 사이에 위치한다.
데이터의 흭득 과정을 간단히 말하면, 환자를 투과한 후 감약된 x선을 검출기에서 측정하여 빛 신호로 변환시켜 das로 보낸다. das는 빛 신호를 받아 광증배관을 통해 아날로그 형태인 전기신호로 바꾼다
그리고 아날로그 디지털 변화기(adc)에서 이를 디지털의 이진법 데이터로 변환시키고, 이를 컴퓨터 메모리에 전송시키는 역할을 한다.
즉, das내에서 감약 데이터를 전기적인 에너지로 변환시키는데 이러한 전기신호는 너무 약해서 전치증폭기에서 증폭과정을 거친다. 그 후 데이터는 다음 절에서 설명하는 대수변환이 되는데 이는 측정 데이터가 두께를 갖는 감약 데이터로 변화되는 것을 의미하며 preprocessing의 중요한 부분이다
이러한 과정을 거친 데이터는 adc로 옮겨져 디지털화되어 컴퓨터로 전송된다. das에서 측정되어 영상 재구성을 위한 가장 기초가 되는 데이터를 감약 데이터라고 한다
총 mesurement data유효 검출기수 x 초당 sampling 수view 수 x 각 view 당 ray 수ray sum.
두 번째, adc의 디지털 변환 과정은 표본화(sampling), quantization(양자화), coding이며 sampling(표본화)란 아날로그신호를 시간 축에 따라서 이산화 조정 한 것으로 sampling time이 빠를수록 입력 아날로그 신호 값을 정확하게 재현 할 수 있다.nyquist 정리에 의하면 a/d 변환에서 압력아날로그신호에 포함된 최고주파수의 2배 이상의 주파수로 표본화 하면 noise가 없는 영상이 되며 역으로 표본화할 주파수가 정해졌을 때 그 주파수의 1/2에 해당하는 고주파수 성분을 영상신호에서 제거해야 된다.
quantization(양자화)는 표본화된 증폭값을 일정한 이상 값으로 변환시키고 아날로그 값과 일치하는 digtal 값으로 변환 시키며 sampling한 값을 adc 단계 matching 시킨다. 이때 adc 출력 이진수의 bit수가 많을수록 해상능이 커지며 양자화 단계가 세분화 되도 adc의 해상능은 커진다
coding 이란 양자화 후에 digtal 값을 이진화 한 후에 computer에 저장 하는 것으로 부호화라 한다.
세 번째, 영상의 전처리란 모든 디지털 영상화 장치에 적용되는 처리로서 영상 재구성의 첫 단계이다. ct장치에서의 전처리는 각 projection으로부터 얻어진 measurement data의 profile값들을 필요한 형태로 변환시키는 처리이며, 이는 장치의 calibration 파일에 이미 수록되어 있는 데이터와 비교 되어 행해진다
여기에는 대수처리(logarithm), 표준화(nomalization), offset과 calibration 파일의 교정, 그리고 선속경화 현상(beam hardening effect)에 기안되어 물리학적으로 파생되는 신호강도의 편차의 수학적 교정이 행해진다. (여기서 offset은 입력이 0일 때 출력이 0이 되지 않고 약간의 수치를 나타내는 것으로 연산증폭기에서 나타내는 값이다, calibration file 이란 연산에 잘못이 있을 때 교정해주 는 것 이다
)
measurement data는 전처리 과정을 통하여 raw data로 변환되며 raw data는 image data에 비해 많은 양이지만 보조 기억장치에 저장될 수 있고 추후의 영상 재구성을 위해 불러낼 수도 있다.
(이하 생략)
