환자의 발달

Jun 03, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3941(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

컴퓨터 단층촬영(CT) 이미지에서 정량화 소프트웨어의 정확성을 검증하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 우리는 실리콘 캐스팅과 3차원(3D) 프린팅을 사용하여 환자별 해부학적 구조를 정확하게 표현하고 질병 유사 패턴을 포함한 다양한 병변과 다양한 모양과 크기의 병변을 무작위로 통합하는 CT 영상 팬텀을 제안했습니다. 정량화 소프트웨어의 정확성을 평가하기 위해 다양한 모양과 크기의 결절 6개를 환자의 모델링된 폐에 무작위로 추가했습니다. 실리콘 소재를 사용하여 병변 및 폐실질에 적합한 CT 강도를 구현하고 팬텀 CT 스캔에서 HU(Hounsfield 단위) 값을 평가했습니다. 그 결과, 영상 팬텀 모델의 CT 스캔을 기준으로 정상 폐 실질, 각 결절, 섬유증, 기종 병변에 대해 측정된 HU 값이 목표 값 내에 있었습니다. 광 조형 모델과 3D 프린팅 팬텀 간의 측정 오류는 0.2 ± 0.18mm였습니다. 결론적으로, 3D 프린팅과 실리콘 캐스팅을 사용하면 CT 기반 정량화 및 이미징 바이오마커 개발에 적용될 수 있는 CT 이미지의 정량화 소프트웨어의 정확성 검증을 위해 제안된 CT 이미징 팬텀의 적용 및 평가가 가능해졌습니다. .

폐질환 진단을 위한 정량컴퓨터단층촬영(CT)의 활용이 날로 확대되고 있으며, 다양한 폐질환에 적용되고 있다. 특히, 2019년 코로나바이러스감염증-19 사태로 인해 폐질환과 관련된 연구가 많아졌으며, 대부분의 연구는 CT 영상을 이용하여 진행되고 있다1,2,3.

CT영상의 강도보정과 정량적 측정에 대한 검증은 매우 중요한 주제이다. 과거 다양한 형태의 CT 흉부 영상 팬텀이 개발되었으나, 환자 및 질병에 특화된 CT 흉부 영상 팬텀의 개발에는 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 많은 연구에서는 CT 이미지 강도를 보정하고 정량적 측정 소프트웨어의 정확성을 검증하기 위해 CT 이미징 팬텀 제작에 중점을 두었습니다. 특히, 기존 가공 기술 대비 환자 맞춤형, 질병별 3차원(3D) 프린팅이 가능하며, 복잡한 디자인도 빠르게 프로토타입 제작이 가능하다. 3D 프린팅은 교육 및 수술 가이드4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 등 의료에 다양한 모델을 적용할 수 있습니다. 많은 연구에서도 이미징 정량화를 위한 팬텀 제작을 수행했습니다. 홍 외. 3D 프린팅을 사용하여 질병별 폐 이미징 팬텀을 개발했습니다. Shinet al. 는 3D 프린팅을 사용하여 3D 프린팅된 기도를 갖춘 재현 가능하고 변형 가능한 폐 팬텀을 개발했습니다. Hazelaaret al. 실제 환자와 매우 유사한 방사선 치료를 위한 X선 기반 영상 품질 및 위치 검증 기술을 평가하기 위해 팬텀을 제작했습니다18. Kairnet al. 단일 3D 프린터로 조직 호환 재료를 사용하여 팬텀을 개발했습니다. Filippouet al. 다양한 의료영상을 활용한 첨단 팬텀 제작20. 다양한 유형의 환자 및 질병별 팬텀이 개발되었지만 각 이미징 팬텀의 측정 정확도를 결정할 수 있는 표준 이미징 팬텀의 개발은 여전히 ​​과제로 남아 있습니다.

흉부 CT 강도는 기도, 폐 실질, 지방, 연조직 및 뼈를 포함한 다양한 해부학적 물체를 반영합니다. 또한, 폐 실질에서 다양한 패턴의 병변이 발생할 수 있습니다. 그러나 정량적 CT는 CT 강도를 제외하고 영상 프로토콜, 재구성 매개 변수, 환자의 움직임 및 CT 인공물과 같은 요인에 따라 달라집니다. 따라서 환자별, 질병별 영상팬텀을 활용하여 정량적 흉부 CT의 신뢰성을 평가해야 한다. 본 연구에서는 3D 프린팅 기술과 실리콘 캐스팅을 이용하여 다양한 폐 병변의 CT 강도를 반영하는 흉부 CT 영상 팬텀을 제작하고 그 정량화 정확도를 평가하는 것을 목적으로 한다.