Tomosynthesis

Tomosynthesis
만성 섬유화 폐 아스페르길루증이 있는 폐의 단층합성.

Tomosynthesis, 또한 디지털 Tomosynthesis(DTS)는 투영 방사선 촬영에 필적하는 방사선량 수준에서 고해상도 제한각 단층촬영을 수행하는 방법이다.혈관 영상, 치과 영상, 정형외과 영상, 유방 촬영 영상, 근골격계 영상, 흉부 영상 등 다양한 임상 용도에 대해 연구되어 왔다.[1]null

역사

Tomosynthesis의 개념은 일련의 투영으로부터 임의의 수의 평면을 재구성하는 방법을 개발한 Zedeses des Plantes의 연구에서 유래되었다.비록 이 생각은 컴퓨터 단층 촬영술의 출현으로 대체되었지만, 후에 단층 합성술은 CT의 저선량 단층 촬영 대안으로 관심을 끌었다.[2]null

재건

Tomosynthesis 재구성 알고리즘은 역 라돈 변환을 수행한다는 점에서 CT 재구성과 유사하다.매우 적은 수의 투영으로 부분 데이터 샘플링 때문에 근사 알고리즘을 사용해야 한다.여과된 백 투영과 반복적인 기대 최대화 알고리즘은 모두 데이터 재구성에 사용되었다.[3]null

기존의 여과된 백 투영 알고리즘에는 완전한 데이터 세트가 필요하기 때문에 Tomosynthesis를 위한 재구성 알고리즘은 기존 CT와 다르다.기대 극대화에 기초한 반복 알고리즘이 가장 일반적으로 사용되지만 계산적으로 집약적이다.일부 제조업체는 기성 GPU를 사용하여 몇 초 만에 재구성을 수행하는 실용적인 시스템을 생산했다.null

다른 이미징 모달리티와의 차이점

디지털 Tomosynthesis는 기존의 컴퓨터 단층 촬영(CT)에서 사용되는 것처럼 디지털 이미지 캡처와 처리 과정을 단순한 튜브/디텍터 모션과 결합한다.하지만 CT와 비슷한 점이 있긴 하지만 별개의 기술이다.현대의 (헬리컬) CT에서 소스/디텍터는 영상이 재구성될 수 있는 전체 데이터 세트를 얻는 피사체에 대해 적어도 180도 회전한다.반면 디지털 단층합성은 CT보다 이산 피폭 횟수가 적은 제한된 회전각(예: 15-60도)만 사용한다(예: 7-51).이 불완전한 투영 세트는 제한된 필드 깊이로 기존의 단층 촬영과 유사한 이미지를 산출하기 위해 디지털 방식으로 처리된다.영상처리는 디지털이기 때문에 같은 획득에서 서로 다른 깊이와 다른 두께의 일련의 슬라이스를 재구성할 수 있다.그러나 재구성을 수행하기 위해서는 CT보다 더 적은 수의 투영이 필요하기 때문에 방사선 피폭과 비용은 모두 감소한다.[4]null

적용들

유방

디지털 유방 Tomosynthesis(DBT)[5]는 식품의약국(FDA)[6]이 유방암 검사에 사용하도록 승인했다.스크리닝에 대한 편익은 논의되어 왔지만,[7] 이 기술이 약간 감소된 특수성(리콜율 증가)을 희생하여 2-뷰 디지털 유방조영술에 비해 민감도를 향상시키고 있다는 데 의견이 일치하고 있다.[8]수집된 데이터는 85~160미크론 전형적인 해상도로 CT보다 훨씬 높기 때문에 DBT는 CT가 제공하는 좁은 슬라이스 폭(일반적으로 1-1.5mm)을 제공할 수 없다.그러나 고해상도 검출기는 Z축 분해능이 작더라도 매우 높은 평면 내 분해능을 허용한다.유방 Tomosynthesis의 또 다른 흥미로운 특성은 영상 볼륨을 통해 영상 화질이 상당히 달라질 수 있다는 것이다.[9]null

광자 계수 유방 단층합성법을 조사했으며,[10] 유방 밀도 측정, 병변 특성화 등 스펙트럼 영상 응용 분야를 해당 플랫폼에서 조사하였다.[11][12]null

가슴

근골격계 영상

Tomosynthesis는 CT보다 훨씬 더 한정된 영역의 깊이를 가지고 있다.이 때문에 인체의 더 깊은 장기에 대한 평가를 위해 CT를 대체할 수 없을 것으로 보인다.그러나 뼈는 피부 가까이에 있는 경우가 많기 때문에 다발성 근골격계 응용이 연구되어 왔으며, 이 중 대부분은 일상 생활에서 제한된 사용으로 연구에 주로 사용되어 왔다.null

골절 평가

Tomosynthesis는 특히 하드웨어가 있는 곳에서 치료 골절의 평가를 위해 방사선 촬영과 CT 모두에 비교되어 왔다.손목 골절 환자를 대상으로 한 연구에서 디지털 단층합성술은 방사선 촬영보다 많은 골절을 검출하는 동시에 방사선 촬영보다 낮은 금속 아티팩트를 제공하는 것으로 나타났다.[4]null

류마티스 관절염의 에로스 평가

Tomosynthesis는 류마티스 관절염과 관련된 에로스의 검출에 있어 CT를 표준으로 하는 디지털 방사선 촬영과 비교되어 왔다.디지털 단층합성술의 방사선량은 디지털 방사선 촬영에 매우 가까웠다.그러나 단층합성술은 민감도·특정성·정확성·정확도·긍정적 예측가치를 보였으며 디지털 방사선 촬영에 비해 음의 예측가치가 80%, 75%, 78%, 76%, 80%로 66%, 81%, 74%, 77%, 71%[13]로 나타났다.이 애플리케이션에서 약간의 이득이 있는 디지털 단층합성은 디지털 방사선 촬영에 비해 약간 증가한 촬영장비 비용을 정당화할 수도 있고 정당화하지 않을 수도 있다.null

전자제품

Tomosynthesis는 전자제품,[14] 특히 인쇄회로기판 조립품 및 전자부품의 X선 검사에도 사용된다.Tomosynthesis는 일반적으로 높은 배율에서 CT 슬라이스가 필요한 경우에 사용되며, 기존 CT에서는 샘플이 X선 선원에 충분히 가깝게 위치할 수 없다.null

참조

  1. ^ Dobbins, James; McAdams, H. Page (Nov 2009). "Chest Tomosynthesis: Technical Principles and Clinical Update". European Journal of Radiology. 72 (2): 244–251. doi:10.1016/j.ejrad.2009.05.054. PMC 3693857. PMID 19616909.
  2. ^ Dobbins JT, 3rd; Godfrey, DJ (7 October 2003). "Digital x-ray tomosynthesis: current state of the art and clinical potential". Physics in Medicine and Biology. 48 (19): R65–106. doi:10.1088/0031-9155/48/19/r01. PMID 14579853.
  3. ^ Sechopoulos, Ioannis (2013). "A review of breast tomosynthesis. Part II. Image reconstruction, processing and analysis, and advanced applications". Medical Physics. 40 (1): 014302. Bibcode:2013MedPh..40a4302S. doi:10.1118/1.4770281. PMC 3548896. PMID 23298127.
  4. ^ a b Ha, Alice; Lee, Amie; Hippe, Daniel; Chou, Shinn-Huey; Chew, Felix (July 2015). "Digital Tomosynthesis to Evaluate Fracture Healing: Prospective Comparison With Radiography and CT". American Journal of Roentgenology. 205 (1): 136–141. doi:10.2214/AJR.14.13833. PMID 26102392.
  5. ^ Smith, Andrew P.; Niklason, Loren; Ren, Baorui; Wu, Tao; Ruth, Chris; Jing, Zhenxue (2006). "Lesion Visibility in Low Dose Tomosynthesis". Digital Mammography. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 4046. pp. 160–166. doi:10.1007/11783237_23. ISBN 978-3-540-35625-7.
  6. ^ "셀레니아 치수 3D 시스템 - P080003, 미국 식품의약국(FDA), 2011년 2월 11일
  7. ^ Siu, Albert L. (12 January 2016). "Screening for Breast Cancer: U.S. Preventive Services Task Force Recommendation Statement". Annals of Internal Medicine. 164 (4): 279–96. doi:10.7326/M15-2886. PMID 26757170.
  8. ^ Zackrisson, Sophia; Lång, Kristina; Rosso, Aldana; Johnson, Kristin; Dustler, Magnus; Förnvik, Daniel; Förnvik, Hannie; Sartor, Hanna; Timberg, Pontus; Tingberg, Anders; Andersson, Ingvar (November 2018). "One-view breast tomosynthesis versus two-view mammography in the Malmö Breast Tomosynthesis Screening Trial (MBTST): a prospective, population-based, diagnostic accuracy study". The Lancet Oncology. 19 (11): 1493–1503. doi:10.1016/s1470-2045(18)30521-7. ISSN 1470-2045.
  9. ^ Berggren, Karl; Cederström, Björn; Lundqvist, Mats; Fredenberg, Erik (2018). "Cascaded systems analysis of shift-variant image quality in slit-scanning breast tomosynthesis". Medical Physics. 45 (10): 4392–4401. doi:10.1002/mp.13116. ISSN 2473-4209.
  10. ^ Berggren, Karl; Cederström, Björn; Lundqvist, Mats; Fredenberg, Erik (2018). "Characterization of photon-counting multislit breast tomosynthesis". Medical Physics. 45 (2): 549–560. doi:10.1002/mp.12684. ISSN 2473-4209.
  11. ^ Fredenberg, Erik; Berggren, Karl; Bartels, Matthias; Erhard, Klaus (2016), Tingberg, Anders; Lång, Kristina; Timberg, Pontus (eds.), "Volumetric Breast-Density Measurement Using Spectral Photon-Counting Tomosynthesis: First Clinical Results", Breast Imaging, Cham: Springer International Publishing, vol. 9699, pp. 576–584, doi:10.1007/978-3-319-41546-8_72, ISBN 978-3-319-41545-1, retrieved 2020-12-30
  12. ^ Cederström, Björn; Fredenberg, Erik; Berggren, Karl; Erhard, Klaus; Danielsson, Mats; Wallis, Matthew (2017-03-09). Flohr, Thomas G.; Lo, Joseph Y.; Gilat Schmidt, Taly (eds.). "Lesion characterization in spectral photon-counting tomosynthesis". Orlando, Florida, United States: 1013205. arXiv:2102.00175. doi:10.1117/12.2253966. {{cite journal}}:Cite 저널은 필요로 한다. journal=(도움말)
  13. ^ Simon, Paolo; Gérard, Laurent; Kaiser, Marie-Joëlle; Ribbens, Clio; Rinkin, Charline; Malaise, Olivier; Malaise, Michecl (August 2016). "Use of Tomosynthesis for Detection of Bone Erosions of the Foot in Patients With Established Rheumatoid Arthritis: Comparison With Radiography and CT". American Journal of Roentgenology. 205 (2): 364–370. doi:10.2214/AJR.14.14120. PMID 26204289.
  14. ^ A Practical Guide to X-ray Inspection Criteria and Common Defect Analysis (Second ed.). 2019. p. 83. ISBN 978-1527233614.

외부 링크