Quantitative Evaluation of the Accuracy of 3D Imaging with Multi-Detector Computed Tomography Using Human Skull Phantom

두개골 팬텀을 이용한 다검출기 CT 3차원 영상에서의 거리측정을 통한 정량적 영상특성 평가

As the importance of accuracy in measurings of 3-D anatomical structures continues to be stressed, an objective and quantitative of assessing image quality and accuracy of 3-D volume-rendered images is required. The purpose of this study was to evaluate the quantitative accuracy of 3-D rendered images obtained with MDCT, scanned at various scanning parameters (scan modes, slice thicknesses and reconstruction slice thickness). Twelve clinically significant points that play an important role for the craniofacial bone in plastic surgery and dentistry were marked on the surface of a dry human skull. The direct distances between the reference points were defined as gold standards to assess the measuring errors of 3-D images. Then, we scanned the specimen with acquisition parameters of 300 mA, In kVp, and 1.0 sec scan time in axial and helical scan modes (pitch 3:1 and 6:1) at 1,25 mm, 2.50 mm, 3.75 mm and 5.00 mm slice thicknesses. We performed 3-D visualizations and distance measurements with volumetric analysis software and statistically evaluated the quantitative accuracy of distance measurements. The accuracy of distance measurements on the 3-D images acquired with 1.25, 2.50, 3,75 and 5.00 mm slice thickness were 48%, 33%, 23%, 14%, respectively, and those of the reconstructed 1.25 mm were 53%, 41%, 43%, 36% respectively. Meanwhile, there were insignificant statistical differences (P-value<0.05) in the accuracy of the distance measurements of 3-D images reconstructed with 1.25 mm thickness. In conclusion, slice thickness, rather than scan mode, influenced the quantitative accuracy of distance measurements in 3-D rendered images with MDCT. The quantitative analysis of distance measurements may be a useful tool for evaluating the accuracy of 3-D rendered images used in diagnosis, surgical planning, and radiotherapeutic treatment.

3차원 영상의 해부학 구조에 대한 정확한 거리 측정은 중요한 역할을 하고 있으므로, 인체 두개골 팬텀을 사용하여 다검출기 CT에서의 슬라이스 두께별 획득 변수에 따른 3차원 영상의 정량적 특성에 관하여 거리 측정방법에 의한 정확도 평가를 실시하였다. 두개골 팬텀의 외부에 임상적으로 중요한 의미를 갖는 21 개의 위치를 표시하고 각 점간의 거리를 실측하였다. 실측한 데이터는 3차원 재구성 영상의 계측값과 비교평가 하기 위한 기준으로 삼았다. 다검출기 CT를 사용하여 200 mA, 120 kVp의 X-선 튜브 조건과 갠트리 회전 당 스캔(scan) 시간 1초로 단면영상을 획득하였다. 축형 모드와 나선형 모드(pitch 3:1, 6:1)에서 각각 1.25 mm, 2.50 mm, 3.75 mm, 5.00 mm의 슬라이스 두께로 획득하였고, 나선형 모드에서 획득된 단면영상을 다시 1.25 mm로 획득하였다. 영상분석 소프트웨어를 이용하여 3차원 영상 재구성 및 거리측정을 하고 통계분석을 실시하였다. 1.25 mm, 2.50 mm, 3.75 mm, 5.00 mm의 계측값의 정확도는 각각 48%, 33%, 23%, 14%로 나타났으며 1.25 mm로 재구성한 3차원 영상의 정확도는 각각 53%, 41%, 43%, 36%로 나타났다. 그러나, 1.25 mm로 재구성한 3차원영상들 간의 거리측정의 정확도 사이에서 통계적으로 유의할 만한 수준(P-value<0.05)의 차이는 보이지 않았다. 다검출기 CT의 영상획득 변수에 따른 3차원 재구성 영상에서의 각 점간의 거리측정 결과는 피치나 스캔 모드에서 보다 슬라이스 두께와 재구성 슬라이스 두께에 따른 영향이 더욱 크다는 것을 나타내었다.