CT의 대수적재구성기법에서 효율적인 반복 횟수 결정

Efficient Determination of Iteration Number for Algebraic Reconstruction Technique in CT

CT에서 대수적재구성기법은 잡음에 강점을 가지는 재구성기법으로 알려져 있다. 대수적재구성기법에서 반복 횟수는 계산 시간을 결정하는 중요한 인자 중의 하나이다. 그러나 반복 횟수에 대한 기준이 연구되어 있지만 수백 번 이상의 반복을 수행하게 되어 현실적으로 사용하기에는 무리가 있었다. 본 연구에서는 반복 횟수를 결정할 수 있는 현실적인 방법을 제시하였다. 반복 횟수에 따라 단면 영상의 품질이 천천히 개선된다는 것을 이용하였다. 반복 횟수를 절대치 평균 오차의 차이 로 선택하였다. 잡음이 없는 경우는 Shepp-Logan 두부 팬텀을 이용하였고 잡음이 있는 경우는 Geant4를 이용하여 다양한 입사광자에 대해 360, 720, 1,440개의 투영을 얻었다. 정지 조건에서 10회 내외의 반복으로 우수한 단면 영상을 획득하였다. 수 백회 이상을 반복하는 최적 영상기반의 방법에 비해 현실적으로 적용 가능성이 높은 방법이 될 수 있을 것이다.

The algebraic reconstruction technique is one of the reconstruction methods in CT and shows good image quality against noise-dominant conditions. The number of iteration is one of the key factors determining the execution time for the algebraic reconstruction technique. However, there are some rules for determining the number of iterations that result in more than a few hundred iterations. Thus, the rules are difficult to apply in practice. In this study, we proposed a method to determine the number of iterations for practical applications. The reconstructed image quality shows slow convergence as the number of iterations increases. Image quality was used to determine the optimal number of iteration. The Shepp-Logan head phantom was used to obtain noise-free projection and projections with noise for 360, 720, and 1440 views were obtained using Geant4 Monte Carlo simulation that has the same geometry dimension as a clinic CT system. Images reconstructed by around 10 iterations within the stop condition showed good quality. The method for determining the iteration number is an efficient way of replacing the best image-quality-based method, which brings over a few hundred iterations.