CR (Computed Radiography)

CR(Computed Radiography) 1970년대 후반 부터 Screen/Film보다 효율적인 시스템에 관한 연구  IP개발(광자극(휘진성) 발광 물질(PSL) 도포) 빠른 속도로 CR이 보급 기존의 X-선 시스템 진단 장치 그대로 사용 DR 시스템으로 넘어가지 위한 중간단계 역할 수행 초기Mini-PACS구성 – 현재 소형 병원에서는 CR 시스템이 근간을 이루는 PACS구성 초기 모델 – DICOM Gateway 이용하여 연동 현재 CR 제조회사– CR 시스템의 단독 구성을 위해 User Application S/W 개발 강화

CR 시스템의 흐름도

CR 시스템 개요 완성된 영상은 CR Workstation에 순차적으로 저장, 자동으로 PACS Main Server로 전송 기존의 Screen/Film 대신 광자극발광(휘진성) 형광체를 도포한 영상판(Imaging Plate; IP)을 사용하여 X-선 영상을 획득하는 장치 X 선 조사한 Image Plate에 레이저빔 주사 –> 축적된 X-선량에 비례하는 광신호방출 -> 레이저가 주사되는 각 점이 픽셀 , 각 픽셀에서 얻어진 광신호의 크기가 픽셀값 발생된 광신호는 집광 가이드(Light guide)로 모아 광증배관(PM tube)에서 전기적 신호로 변환된 후 증폭되어 A/D 변환기로 입력 이 신호를 디지털 신호로 변환한 후 컴퓨터에 영상이 저장, 전송 전처리:히스토그램의 원리를 이용한 EDR(Exposure Data Recognizer)Mode 후처리 : 공간필터, 특성곡선, 주파수 특성 처리 완성된 영상은 CR Workstation에 순차적으로 저장, 자동으로 PACS Main Server로 전송

CR 시스템의 구성 영상 판독부(Image Reading), 영상 처리부(Image Processing) 영상 판독부:기본적인 영상획득의 하드웨어 구성, IP의 영상 데이터를 판독하는 장치

Feed부분 :입구에는 IP와 Cassette를 분리시켜 입력 Load부분 :IP를 레이져 해독부에 밀착시켜 이동 저장부(Stacker) :IP를 보관 광학부

CR System X-ray CR Image Patient Control Computer Automatic Film Processor Image Reader Image Processor Image Record X-ray IP Imaging Plate Image Storage

CR Image Reading System(그림 10) Optical Scanner Laser Beam PM Tube Amplifier Light Guide ADC Imaging Plate Motor X-선으로 인해 잠상이 형성된 IP에 에너지를 주어 영상신호를 얻는 역할

Imaging Plate (구조) 표면 보호층 형광체층 광반사층 지지체 후면 보호층

Imaging Plate의 원리

Image Plate 지지체(고분자 재료)위에 Halogen 화 물질의 결정을 도포, 0.5~1mm 두께의 얇고 유연한 Plate 초기 CR의 문제점: 후방 산란선으로 인한 화질 저하  납천(Pb Foil)이용

Protective Layer (표면보호층) Reading시 형광체층을 보호 온도와 습도변화에 큰 반응이 없도록 만들어진 투명하고 견고한 얇은 막 재질: Polyester 층의 두께는 선예도에 관계되므로 얇을수록 좋다.

Phosphor Layer (형광체층) 광자극발광(휘진성) 형광체인 BaFX:Eu2+의 미립자가 Binder로 분산 고밀도로 충전 분산되어있는 층 형광체 입자가 서로 결합한 것으로 Acril, Selos 등의 고분자 화합물이 사용

Support (지지체) Phosphor Layer를 보호 견고한 Cabon을 함유한 PET 필름 Light Shielding Layer를 지니고 있어 레이져 빔의 반사와 흡수에 기여하여 선예도를 향상 필름의 구조에서 Hallation 방지층과 동일한 역할

Bar Code Level 각 IP의 종류와 IP고유 번호 ID Card, IDT(ID Terminal)에 의한 환자정보와 IP의 영상정보 Matching 등에 사용

광자극(휘진성) 발광의 원리 1차 여기 :X-선이나 자외선 2차 여기 :가시광선이나 적외선 빛으로 재 발광하는 현상 X-선 조사에 의한 저장된 정보가 형광체에 기억되고, 레이저빔의 조사에 의해 축정된 정보를 얻는 것 물질: BaFX:Eu+2(X = Cl, Br, I)

이온결정격자 X-선과 자외선 조사  F중심 색중심(특정파장의 빛 흡수) 미량의 Eu(활성제)첨가 바륨이온과 치환, 발광중심 형성

Photostimulated Luminescence (휘진 형광) 종류 유화물계 형광체 ZnS SrS ZnS:Pb CaS:Ce,Bi SrS:Ce,Bi 등 Alkalihalide 형광체 BaFX:Eu2+ (X=Cl, Br, I) 형광체 BaFBr:Eu2+ 현재 Fuji에서 상용화하여 사용하고 있는 물질

그림13 X-선:Eu2가 Eu3가로 방출된 전자 는 F 중심 F중심에 2차 여기 에너지(레이저 빔) 전자가 전도대로 이동 Eu 3가 Eu2가로 긴 파장의 가시광선(3.2 eV PSL)

그림14 광자극발광 형광체 의 발광: Eu 2가에 의한 것 발광파장의 중심 : 390 nm, 청자색 휘진 여기 휘진 발광 광자극발광 형광체 의 발광: Eu 2가에 의한 것 발광파장의 중심 : 390 nm, 청자색 2차 여기광 : 560,670 nm부근 흡수대 , He-Ne 레이저 적색광 영상의 SNR비를 높이기 위해서는 발광파장과 휘진 여기 파장이 광학적으로 분리될 수 있게 충분히 떨어져 있어하 한다.

그림 15 X-선 에너지를 받은 IP에 He-Ne Type Laser를 조사하면 조사시 X-선 에너지에 비례하는 발광 발광 강도가 시간에 따라 지수함수적으로 감약 발광 수명: 발광강도가 초기치의 1/e(e = 2.718…)이 되는 시간 (0.8μsec) 짧은 발광수명으로 단시간에 고밀도의 데이터획득이 가능하며, 고화질의 CR 시스템이 가능

Imaging Plate와 필름의 32P(1.71MeV beta-ray) 특성곡선비교 X-ray Film(Fuji HR-S) 휘진형광량 (Arb. unit) 방사선량 (dpm/mm2) Dynamic range

Dynamic range Gray-scale의 직선성 영상획득 범위를 넓힐 수 있다 105mR까지 넓은 Dynamic range 영상의 전, 후 처리가 가능 EDR과 Automatic Image Process System이 전처리 역할을 수행 피사체와 노광량에 대해 일정한 결과가 얻어질 수 있도록 보정할 수 있는 프로그램이 가능 미세한 조직의 흡수차를 영상으로 표현하는 X-선 영상에서는 매우 중요

초기에는 단순히 관용도를 넓히는 역할이었으나, 현재에는 특정부위의 영상처리가 전, 후로 매우 자유롭게 범위를 조절할 수 있어 CR 시스템의 가장 큰 장점

잠상퇴행(Fading) 현상

적어도 8시간 이내에 영상 처리를 하는 것이 좋다. 저장된 X-선 영상정보가 시간이 지남에 따라 사라지는 현상 광자극발광 형광체에서 X-선 등 1차 여기에 의해 광전자가 발생하고 이 전자가 결정 중의 F중심으로 포획되어 있는 상태일 때, 시간이 경과함에 따라 불안정해져 정보량이 감쇠되는 현상 잠상퇴행 현상의 촬영 후에 IP의 신속한 처리를 요하며, 시간이 길고, 보관온도가 높게 되면 잠상퇴행 효과 광증배관의 gain을 자동 보상하여 잠상퇴행에 의한 발광량의 저하가 진단상의 문제가 되지 않도록 적어도 8시간 이내에 영상 처리를 하는 것이 좋다.

자연 환경 방사선의 영향 영상판: X-선 ,자외선, γ-선 등의 전자파, 알파선(α), 베타선(β-ray), 전자선 등의 입자선에도 민감하게 반응하는 일종의 고감도 센서 고감도의 조건에서 장시간 방치하지 말 것과 장시간 방치된 영상판은 촬영 전에 외부 방사선의 영향을 소거하는 것이 필요 기존의 방사선량보다 더 많은 방사선이 들어가는 경우에는 잔상의 효과는 매우 미미

영상 판독 내부의 흐름 전처리, 후처리