유니스트 컴퓨터공학과 20학번

  CT를 얻는 방법을 한 줄로 요약하면 "projection들로 sinogram을 만들고 reconstruction하여 CT를 얻는다" 입니다. 이에 대해 심화 이론 없이 간단하게 알아보겠습니다.

  먼저 projection과 sinogram에 대해 설명하겠습니다.

  CT 촬영을 원하는 부위를 360도 조금씩 회전하며 X-ray를 조사합니다. 한 번 조사할 때마다 환자를 통과한 X-ray들의 세기가 반대쪽 판에 기록됩니다. (예를 들어, 뼈를 통과한 X-ray는 세기가 많이 약해진 상태로 반대쪽 판에 도달하고, 말랑한 조직을 통과한 X-ray는 세기가 별로 약해지지 않은 상태로 반대쪽 판에 도달합니다.) 이를 projection이라고 부르며, 즉 X-ray 조사 한 번 마다 projection을 하나씩 얻을 수 있습니다. 0.1도씩 회전하며 찍으면 3600개의 projection을 얻을 수 있는 것이죠.

  이 projection들을 0도부터 360도까지 쌓아올린 그림이 sinogram 입니다. 위 그림을 보면 sinogram의 y축이 0도부터 360도(2파이) 인 것을 확인할 수 있습니다. 즉, sinogram은 환자를 한바퀴 돌아가며 촬영한 모든 정보를 지니고 있는 것입니다.

  이렇게 얻은 sinogram을 reconstruction 하면 CT를 얻을 수 있습니다.

  보통 위 그림처럼 (가시성을 위해) 필터를 한번 거친 후 reconstruction을 하게 됩니다. 자세한 reconstruction algorithm은 다음 기회에 설명하도록 하겠습니다. 자세한 알고리즘 보다, CT 관련 인공지능 프로젝트를 진행할 때 중요한 개념은 "sinogram과 CT는 서로 변환될 수 있는 관계이다" 입니다.

  그렇다면 SVCT는 무엇일까요? 우선 SVCT는 Sparse(드문, 희박한) View CT의 약자입니다.

  위에서 CT를 설명할 때 "예를들어 360도를 0.1도씩 돌아가면서 찍으면 3600장의 projection들을 얻을 수 있다" 라고 했었는데요, 이처럼 sinogram은 정말 많은 수의 projection들을 쌓아올려 만들어야 합니다.

  하지만 projection을 많이 얻는다는 것은 환자에게 그만큼 많은 양의 방사선을 조사한다는 뜻입니다. SVCT는 일반 CT에 비해 촬영 각도의 간격이 훨씬 큽니다. 즉 sinogram을 구성하는 projection들의 수가 훨씬 적은 것이죠. 방사선 조사량을 줄일 수 있지만, 위 그림처럼 SVCT의 sinogram은 일반 CT의 sinogram보다 정보량이 빈약합니다. 그 결과로 위 그림의 오른쪽과 같은 뭔가 이상한 SVCT 사진을 얻게 됩니다.

  추가로,

  그런 SVCT를 일반 CT처럼 복원하는 연구 주제가 SVCT reconstruction입니다.

  CT와 SVCT의 생성 방법에 대해 간단히 알아보았습니다. 감사합니다:)

  Metal Artifact Reduction, 줄여서 보통 MAR 이라고 부르며 한국어로는 금속음영제거, 금속인공음영제거 등으로 불립니다.

  Metal Artifact는 많은 방사선 촬영기법에서 발생되는 문제이지만, 가장 대표적인 경우인 CT에 대해서 설명드리겠습니다.

  위 이미지는 흔히 접할 수 있는 두(머리)부 CT 사진입니다. 금속류를 전혀 착용하지 않은 환자의 CT 사진이죠.

만약 환자가 금속(ex.금니)을 착용하고 있다면 어떨까요?

  만약 오른쪽 치아에 금니를 착용하고 있다면 왠지 위 사진과 같이 해당 부분만 조금 다르게 찍힐 것 같습니다.

하지만 실제로는 전혀 그렇지 않으며...

  직접 그리자면 대략 위 그림과 같이 찍히게 되고, 이를 'Metal Artifact'가 생성되었다고 합니다.

  Metal Artifact의 생성 원리는 자세히 알려면 꽤 복잡하지만, 직관적으로 "방사선이 메탈을 만나면 메탈 뒤에 있는 성분들에 대한 정보는 하나도 알 수 없기 때문" 이라고 이해하시면 좋겠습니다.

  실제 예시로는 위 이미지를 참고하시면 좋겠습니다.

  이러한 Metal Artifact를 제거하는 기술을 모두 Metal Artifact Reduction 이라고 부릅니다.

실제 예시를 아래에 첨부합니다.

  위 사진은 시멘스 헬스케어의 iMAR 기술입니다. 메탈이 있는 환자의 CT를 찍으면 왼쪽 사진처럼 나오고, 여기에 MAR을 적용해 오른쪽 사진을 얻어 의사분들이 사용하시는 것이죠.

  지금까지 MAR 이란 무엇인지에 대해 간단히 살펴 보았는데, 이 기술은 왜 중요할까요?

  가장 단순하고도 직관적인 생각은 "의사분들이 CT를 보고 진단하는데에 도움을 주기 위해" 입니다.

  의사분께서 CT 사진을 보고 환자분에게 어떤 문제가 있는지 (ex. 골절) 판단하는 경우는 정말 많죠. 환자분이 금속을 착용하고 있다면 MAR 기술의 도움을 받을 수 있을 것입니다.

  물론 진단 분야에서도 MAR 기술이 중요하지만, MAR 기술이 굉장히 중요한 분야가 하나 더 있습니다.

  바로 방사선종양학과의 방사선치료 분야입니다.

  방사선을 활용한 종양 치료를 아주 간단히 설명하자면 아래 그림과 같습니다.

  치료의 핵심은 "암 부위에는 정해진 높은 양의 방사선을 조사한다", "암 이외의 부위에는 낮은 양의 방사선을 조사한다" 두가지 입니다. 이 둘을 위해 여러 방향에서 암 부위를 교차하도록 방사선을 조사합니다.

  이때, 방사선은 물질에 따라 투과되는 정도가 다르기 때문에, 방사선을 조사할 경로에 어떤 물질이 얼마나 크게 있는지를 정확히 알아야 합니다. 위 그림에서, 조사하는 3개의 방사선이 암 부위에 같은 세기의 영향을 주게 하고 싶다면, 조사 경로에 뼈가 있는 1번과 3번 방사선은 2번 방사선보다 더 강해야 하는 것이죠.

  잠시 더 좋은 이해를 위해 실제 사진을 첨부하겠습니다.

  앞서 언급드렸던 "방사선을 조사할 경로에 어떤 물질이 얼마나 크게 있는지를 정확히 알아야 합니다" 에서, 조사 경로에 어떤 물질이 얼마나 크게 있는지를 알 수 있는 방법은 무엇일까요?

  바로 CT입니다. CT를 보면 어느 부위에 얼마나 단단한(고밀도의) 물질이 있는지 모두 파악할 수 있으며, 이를 활용해 방사선종양학과 의사분들이 방사선 치료계획을 수립하게 됩니다.

  하지만 환자가 금속을 착용하고 있다면, 앞서 보여드린 것과 같이 CT가 매우 난잡해져 어느 부위에 어떤 물질이 있는지 판단할 수 없습니다. 부정확한 조사량 계산은 방사선 치료에 있어 치명적이므로, 최대한 정확한 조사량을 구하기 위해 MAR 기술을 적용한 CT를 활용해 방사선 치료 계획을 세웁니다.

  MAR이 무엇인지, 그리고 왜 중요한지에 대해 방사선치료와 관련하여 알아보았습니다. 감사합니다:)