Computed Radiography 연세대학교 원주의과대학 원주기독병원 영상의학과 영상자료실 서 창 남.

Presentation on theme: "Computed Radiography 연세대학교 원주의과대학 원주기독병원 영상의학과 영상자료실 서 창 남."— Presentation transcript:

1 Computed Radiography 연세대학교 원주의과대학 원주기독병원 영상의학과 영상자료실 서 창 남

2 목 차 1. CR의 정의 2. Imaging Plate (IP) 3. Image Reader 4. Image processor
정의, CR의 분류, CR장점 및 단점 2. Imaging Plate (IP) 구조, 휘진성 형광체, Imaging Plate의 구비조건, Dynamic range, Fading ( 빛의 감소 ) 3. Image Reader 4. Image processor EDR정의, EDR Algorithm 의 종류 5. Image Recorder

3 1. CR의 정의 CR의 정의 - CR 은 기존의 Screen/Film type 대신에 휘진성 형광체인 영상판(Imaging Plate, IP)을 사용하여 검사하며, 영상판(Imaging Plate)에 축척 된 검사 정보에 Laser Beam 을 주사하면 영상정보를 획득하게 되고 여기서 얻어진 analog 신호를 P-M Tube에서 digital 신호로 변환하여 영상처리 후 Laser printer를 이용하여 print 하거나, Optical disk 에 보관할 수 있는 시스템이다 CR 영상처리 방식에 따른 분류 1) Cassette type 2) Magazine type 3) Built in ( on-line ) type

4 CR의 장점 - 1) Wide Latitude A. 1 회 촬영으로 골부에서 연부까지 조사야 전역의 다목적 진단이 가능하다. B. Imaging Plate 에 기록된 X-ray 영상을 초정밀 Laser 로 주사하여 미세한 X-ray 흡수차를 검출하여 정밀한 영상정보를 제공한다. C. 1 회의 촬영으로 1 매의 Film 에 2 개의 영상이 출력된다. - 2) 자동 감도 조정이 있어 기능에 의해 균일하고 선명한 영상을 제공한다. - 3) 명실 작업으로 인한 업무의 효율을 높일 수 있다. - 4) Image Processing 을 통해 좋은 영상을 얻어 진단의 정확도를 높일 수 있다. - 5) Digital Data 를 Data Management System 및 Optical disk 에 보관할 수 있어 Film을 보관할 공간을 줄일 수 있다. - 6) PACS 에 접속하여 digital data 를 직접 입력할 수 있다. - 7) Under/Over Exposure 에 의한 재촬영을 방지할 수 있다. 　 CR의 단점 - 1) Position 및 collimation 이 좌우 대칭이 되지 않으면 computer의 일률적인 처리로 인한 density 차가 생긴다. - 2) 촬영 부위에 따른 mode selection이 잘못 되었을 경우 density 가 달라진 image를 얻는다. - 3) Conventional system 보다 처리 속도가 느리다. - 4) 방사선사의 업무가 증가되어 검사 효율 이 떨어진다 - 5) 진료비가 상승한다.

5 2. Imaging Plate (IP) 기본이 되는 X선상의 검출기는 IP라 부르는 것으로 고분자 재료의 지지체 위에 할로겐화 물질의 결정을 도포한 1mm이하의 얇고 유연한 판이다. X선 조사를 하면, 결정 내에 에너지가 일단 축적되고 다음에 적색의 Laser로 주사하면 결정 내에 축적되어 있는 X선 에너지가 청색의 형광으로 발광하게 된다. IP내에 잔재하고 있는 잔여 X선 에너지는 빛을 조사하여 소거하고, 재사용한다. 위의 그림은 BaFX의 이온 입자 구조를 보여 주고 있다. 또, 현재 일반적으로 사용하고 있는 IP에는 일반 촬영용의 ST type과 Mammography 전용의 고선예도 Type의 HR의 2종류가 있다.

6 구조 보호층 영상의 불안정을 야기할 수 있는 작업장 내에서 취급 및 운반시의 손상으로부터 형광층을 보호 한다. 기본적으로 온도나 습도의 변화로 인해 소멸, 늘어남, 수축, 파손을 방지하며 가시광 또는 X-ray로 인한 질의 저하를 방지하고, 작업 도중 구부러지거나 마모되지 않게 하기 위해 운반되는 동안에도 충분한 힘을 공급하며 영상의 특성면에서는 보호층이 얇을수록 빛을 많이 통과 시킬 수 있다.

7 2) 형광체층 ( Photostimulable phosphor ) 형광체층은 BaFx:Eu2+라는 고분자 무기화합물의 미립자가 경합제로 분산되어 지지체상에
고밀도로 충전 도포된 것으로 X-선이 조사되면 X-선 energy를 저장 하였다가 다시 그 물질 에가시광을 조사하면 물질속에 저장 되었던 X-선 energy와 비례하는 빛을 발하는데 그 빛을 Scan하여 영상을 획득한다. 3) 지지체 IP에 대한 외부의 힘과 충격으로부터 형광체층을 보호해 주며 평평하고 기계적인 압력에 대해 신축성을 가지고 있다. 지지체층의 재료는 Cabon을 함유한 PET film을 사용한다. 이것은 L각 형광체 주변에 Laser light의 반사를 방지하고 스스로 빛을 흡수하여 선예도를 개선한다. 4) Backing layer Energy를 저장하고 이동하는 동안 IP표면의 긁힘을 방지해 주며 단순히 Polymer Film으로 얇게 도포 되어 있다. 5) Bar code Level IP의 고유 번호가 IP뒷면에 Bar-code로 기록되어 있으며 Bar cord reader에 의해 IDT의 정보와 IP의 X-선 정보가 CR본체에 의해서 Matching된다.

8 휘 전성 형광체 X-ray, 전자선, 자외선에 자극을 받으면 그 에너지를 흡수하기도 하고, 가시광선, 적외선을 받으면 흡수한 에너지를 빛에너지로 발산하는 물질 (Photo Stimulable Phosphor, PSL)을 말하고 이 빛을 휘진성 형광이라고 한다. 물리적 피로에 의한 휘진성 형광의 퇴화 현상은 무시 해도 좋을 정도로 작다. Iodine이 첨가된 Newer storage Phosphor 는 Lower Laser energy 사용 이 가능하다. 즉 IP는 스스로의 감도를 개선하는 능력이 있는 반면 영상의 선명도는 줄어들며 IP고유의 잡음과 더불어 입상성 면에서는 불편하다. 휘진성 형광체의 발광 파장은 390nm의 청자색이며, 여기발광파장은 675nm의 적색이다. CR에서 휘진 여기의 파장과 X-선 정보를 가지고 있는 휘진 발광의 파장이 광학적으로 분리할 수 있도록 충분히 떨어져 있는 것은 이미지의 S/N 비를 높이기 위해 필요하다.

9 Imaging Plate의 구비조건 Dynamic range
680nm의 Semiconductor laser beam에 고감도를 지녀야 하며, 자극을 받았을 때 광증배관에 양자 효율이 높은 300~500 nm 범위의 빛을 발해야 한다. 2) 고속영상판독에 알맞도록 680nm의 laser beam에 자극을 받으면 10m m sec이내 휘진성 형광을 발해야 한다. ( 자극 후 발광하기까지의 반응시간 ) 3) 촬영 후 Imaging Plate는 장시간(8시간 이상) 잠상을 유지해야 한다. 4) Light Emission Time이 짧아야 한다. Dynamic range 그림과 같이 1:104 mR의 X-ray dose의 범위에서 직선성이 좋다. wide dynamic range가 피사체 위에 각 조직의 흡수 특성의 작은 차이를 세밀히 감지할 수 있다. 동시에 자동적인 영상 처리 시스템을 가능하게 하며 어떠한 X-ray 영상 조건하에서도 언제나 안정된 디지털 사진을 얻을 수 있다.

10 Fading ( 빛의 감소 ) Fading은 영상 처리 후 Reading 하기 전에 X-선 영상정보가 저장 되었다가 시간이 지남에 따라 영상정보가 감소되는 현상을 말한다. 위의 그림은 X-선 조사 후 영상 정보를 읽는 동안 빛 방출강도의 감소를 보여 주고 있다. 촬영 후 8시간 이 지나면 빛의 방출도는 25%가 감소한 것이다. Fading은 시간과 저장 온도가 올라갈수록 증가한다. 이것은 휘진성 형광체 변경의 중요한 조건의 하나이다. IP를 오래 방치할 경우 X-선 양자와 자연 방사선의 불안정한 검출증가로 입상성 저하를 초래 한다.

11 3. Image Reader 1) Laser로 IP를 Scanning하여 Image의 정보를 얻는다.
2) 화상 정보를 Pattern인식의 방법으로 해석하고, 분할촬영의 판단을 한 후, 분할촬영 마다의 ㄱ자형, 원형등의 조사야을 검출하고 ,조사야 내의 histogram을 작성한다 3) histogram을 최적의 방법으로 해석하는 것에 따라서, IP에 축척 된 유효한 화상신호의 Level과, Range를 알고, 최적의 Reading 조건을 결정한다. 잠상이 형성된 영상판에 Semiconductor laser beam(675nm)이 주사 되면 영상판에 저장 되어진 X-선 정보는 Beam을 받는 동시에 빛을 발하고 그 빛을 Light Guide로 모아 광증배관으로 보내면 광증배관에서는 광신호를 전기 신호로 변화시키고 증폭기에서 증폭 시켜 이 아날로그 신호를 A/D convert가 받아서 디지털 신호로 변화시켜 image processing을 한다.

12 4. Image processor CR System 은 계조처리와 주파수 처리라고 부르는 영상강조처리 기능을 가지고
있다. 이 기능들을 각각 영상의 계조 및 주파수 대응 특성을 Control 하는 처리로서, Digital 신호로 처리된다. 고속처리가 필요하기 때문에 Image Reader에 내장되어 있는 전용의 Hardware 에 따라 실현하고 있다. Contrast enhancement 및 spatial frequency enhancement 형태의 기능을 수행하며, Image subtraction 과 Image addition 그리고 Functional imaging과 같은 영상의 디지털 처리를 하게 된다.

13 위의 그림에서 보여지듯이 CR의 영상처리 기능은 크게 두가지 분류로 나눌 수 있다
위의 그림에서 보여지듯이 CR의 영상처리 기능은 크게 두가지 분류로 나눌 수 있다. 하나의 분류는 진단 영상 질을 향상시키기 위한 공간주파수처리와 계조처리에 의해 객관적인 영상 강조(image enhancement)방법이다. 또한 dynamic range compression (DRC)과 1-dimensional unsharp mask processing의 기능이 새로이 추가되었다. 또 다른 분류는 EDR (Exposure data recognizer)로 알려진 특별한 Image 분석이다. 이 EDR은 density와 contrast 안정에 목적이 있으며 새로운 연산법을 도입하여 이 같은 기능을 영상 획득을 위한 manu에 포함되어 있다.

14 EDR(Exposure Data Recognizer) 1) 개요: X선량에 대한 변동을 자동인식하여 균일한Image를 얻게한다
EDR(Exposure Data Recognizer) 1) 개요: X선량에 대한 변동을 자동인식하여 균일한Image를 얻게한다. 2) 원리: X선 화상의 Histogram은 촬영메뉴(촬영부위,촬영방법)마다 특유한 pattern 을 갖고 있어 이를 이용한다 3) EDR 특성곡선 참고만 해주세요 죄송 ㅡㅡ;

15 EDR Algorithm 의 종류 1) Auto Mode(histogram mode), 2) Semi Auto Mode(average mode), 3) Fix Mode, 4) Auto Mode histogram에 따라 다음과 같이 나뉘어진다.(참고만 해주세요 죄송ㅡㅡ;)

16 5. Image Recorder 디지털 신호를 아날로그 신호로 재전환 시킨 후에 영상으로 담기 위해 Film위로 Acousto-ptical modulator에 의해 변형된 semi-conductor laser Beam을 Scan한다. 레이저용 기록 필름을 정밀 한 모터를 이용하여 일정 속도로 화살표 방향으로 이동시키면서 그 직각 방향으로 미세하게 laser beam spot을 주사하여 화상 신호를 필름에 기록한다. Image recorder에 보내 온 처리된 digital signal은 여기서 A/D 변환된다. 광변조기에 의해 그 아날로그 신호는 laser beam강도 신호로 변환되어 필름에 기록된다. laser는 발광 파장 이 780nm의 semiconductor laser를 사용한다. 기록용 필름은 semi-conductor laser의 발광 파장의 근방에 분광 상대 감도의 정점을 갖는 적외선 감광 필름이다. 레이저광으로 화상을 기록한 필름은 현상기로 보내져 최종적으로 Film이 현상되어 CR의 영상을 만들어 낸다.

17 Image output format FCR은 1번의 조사로 1장의 Film에 영상 증강을 한 2종류의 영상을 출력한다
Image output format FCR은 1번의 조사로 1장의 Film에 영상 증강을 한 2종류의 영상을 출력한다. 이 double output 은 CR의 표준 출력 형태이다. 1) One Image : 화상은 기존의 film screen system의 농도와 음영 특징에 기본을 두고 출력하고 있다. Film screen system의 농도차에 의한 진단 방법을 기초로 하여 실행되고 있다. 이 영상은 종래의 방법에서 일차적인 진단을 할 수 있도록 한다. 2) Two image : Wide latitude 영상은 IP에 거의 모든 영상 신호의 정점에 이른 다. 다양한 Detail과 shape의 증강은 화상을 보기 쉽게 한다. detail한 음영과 line은 pulmonary fibrosis 나 chest tumor를 쉽게 관찰할 수 있게 한다. narrow Latitude film screen system에서는 Chest mediastinum 과 같은 region을 읽기 어렵고 불가능한 영상 음영도 효과적으로 볼 수 있다. 이와 같이 processing된 CR 영상은 Film screen system보다 진단에 필요한 정보를 폭 넓게 제공 한다.

18 언제나 행복이 가득하길…^^ 참고자료: 대한방사선사협회,대한의료영상정보관리학회, 원주기독병원 RINS자료집