이중 에너지 CT 영상에서 다항식 기반 교정에 의해 추출된 유효원자번호 및 상대전자밀도의 정확도 향상 효과

Effect of Improving Accuracy for Effective Atomic number (EAN) and Relative Electron Density(RED) extracted with Polynomial-based Calibration in Dual-energy CT

본 연구의 목적은 이중 에너지 CT 영상을 이용하여 다항식 기반 calibration 방법을 통해 유효원자번호(Effective atomic number, EAN)과 상대전자밀도 (Relative electron density, RED)의 정확도를 향상시키는 것이다.11개의 조직 등가 물질로 구성된 팬텀을 이중 에너지로 촬영하여 고에너지와 저에너지 영상을 획득하였다. 획득된 영상을 이용하여 Stoichiometric, 2차, 3차, 4차 다항식을 기반으로 EAN에 대한 저에너지와 고에너지 영상의 감약의 비율을 calibration 하였다. 각 calibration 방법으로 EAN과 RED를 추출하였다. 실험 결과 3차 다항식 기반 calibration에 의한 EAN의 평균 오차가 가장 작았다. EAN을 이용하여 추출한 RED 영상에서도 3차 다항식 기반 RED의 오차가 가장 작았다. 3차 다항식 기반 calibration은 EAN과 RED의 정확성 향상에 기여하며, 이를 통해 CT 검사에서 병변의 정확한 진단 또는 인체의 다양한 물질의 정량화에 기여할 것으로 사료된다.

The purpose of this study was to improve the accuracy of effective atomic number (EAN) and relative electron density (RED) using a polynomial-based calibration method using dual-energy CT images. A phantom composed of 11 tissue-equivalent materials was acquired with dual-energy CT to obtain low- and high-energy images. Using the acquired dual-energy images, the ratio of attenuation of low- and high-energy images for EAN was calibrated based on Stoichiometric, Quadratic, Cubic, Quartic polynomials. EAN and RED were extracted using each calibration method. As a result of the experiment, the average error of EAN using Cubic polynomial-based calibration was minimum. Even in the RED image extracted using EAN, the error of the Cubic polynomial-based RED was minimum. Cubic polynomial-based calibration contributes to improving the accuracy of EAN and RED, and would like to contribute to accurate diagnosis of lesions in CT examinations or quantification of various materials in the human body.