CT 영상의 재구성

CT에서 의 재구성이란??

CT는 인체의 주위를 회전하면서 여러 방향에서 피사체를 투과한 감약계수의 분포를 역 투영이라는 방법을 통하여, 각 방향에서 얻은 투영값을 서로 중첩하고, 최초의 profile값과 같게 복원하여 피사체의 횡단면을 가시상으로 표현하기 위하여 컴퓨터에서 수행하는 수학적인 과정을 말하며, 이를 재구성(reconstruction)이라고 한다.

 

Sinogram

여러 각도에서의 X선 투영값을 누적하여 시각화 한 것

사이노그램 사인파 모양

 

재구성의 기본원리

라돈이 1차원 투영 데이터로부터 2차원 영상을 재구성할 수 있다는 것을 증명(1971)

수학자 라돈

 

X선 투영(Projection)

1회의 주사가 끝나면 X선 강도분포에 따라 얻어지는 투영(Projection)은 1차원 분포로 나타난다. 이어서 X선관과 검출기가 일정한 각도로 회전한 후에 다시 투영 값을 얻게 되고 이를 연속해서 검출기에서 수집한다.

 

재구성 단계

재구성 단계는 DAS에서 전송된 digital data를 이용하여 컴퓨터에 의해 수행되어진다. 그리고 전처리 단계(pre-processing) 또는 calibration 단계, convolution(algorithm 또는 filtering)단계,  역  투영(back  projection)  단계를  거쳐  영상의  최종  단계인  영상후처리(post- processing) 단계의 과정을 거친다

 

CT영상의 재구성 단계

 

1.전처리 단계(Pre-processing)

영상 재구성에 있어서 가장 먼저 실행되는 단계로서 피사체를 투과한 감약 data를 시스템의 보정함수(calibration)값과 오차가 있는지의 여부를 확인하여 필요한 형태로 변환하는 과정을 말한다

 

2.컨벌루션(convolution) 단계

피사체를 투과하여 얻은 data를 피사체를 투과하기 전의 profile과 같도록 보정해주는 화소(pixel)의 변형처리 단계이다. 이는 필터링(filtering), kernel, 알고리즘(algorithm)처리 라고도 하며 수학적 연산방법에 의하여 이루어진다.

 

3.역 투영(Back-projection)

알고리즘 처리가 끝난 data를 이용하여 영상으로 전시하기 위하여 이루어지는 가장 중요한 과정이며, 이 단계가 끝난 data를 image data라고 한다.

 

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* 재구성방법 *

 

1. 전처리 단계(Pre-processing)

모든 디지털 영상화 장치에서 적용되는 영상 재구성의 첫단계로 각 projectio으로 부터 얻어진 measurement data(감약data)의 profile값들을 필요한 형태로 변화 시키는 처리단계. 장치의 calibration 파일에 이미 수록되어 있는 데이터와 비교되어 행해짐. 대수처리, 표준화, calibration파일의 교정, 그리고 선속경화현상에 기인되어 물리학적으로 파생되는 신호강도의 편차의 수학적 교정을 한다. 전처리 과정 후 Raw data로 변환된다.

2.컨벌루션(convolution) 단계

피사체를 투과하여 얻은 data를 피사체를 투과하기 전의 profile과 같도록 보정해주는 화소(pixel)의 변형처리이다. 알고리즘(algorithm), 필터링(filtering), kernel 또는 종합적분이라고도 불리며 공간영역에서 픽셀값을  변형시키는 영상처리(수학적 연산방법)이다. 재구성되는 영상의 질을 결정하는 처리이며 영상의 선예도(definition)와 노이즈에 많은 영향 준다. 컨벌루션 후 Filtered raw data로 변환된다.

3.역 투영(Back-projection)

컨벌루션 처리가 끝난 data를 이용하여 영상으로 전시하기 위하여 이루어지는  과정이다. 뼈와 같이 높은 CT 값을 가진 구조는 희게 표시 폐와 같이 낮은 CT 값을 가진 구조는 어둡게 나타난다. Back projection을 convolution 과정이 없이 raw data로부터 직접 시행한다면 영상은 완전히 blurring 된다. Back projection 전에 convolution이 행해져야 하며, 이를 통해 blurring이  없는 선예한 영상을 획득 가능하다. 역 투영 후 Image data로 변환된다.