Development of correction for patient motion in diffusion tensor imaging

방사선학과/석사환산텐서영상에서 환자의 움직임의 효과를 보정하는 새로운 방법을 제안하였다. 현재 사용되고 있는 움직임 보정방법은 확산텐서 경사자장을 인가하지 않고 얻은 b=0영상에 각 방향별로 확산텐서경사자장을 인가하여 획득한 방향별 확산텐서 영상을 정합하는 방법이다. 이 방법은 기본적으로 두 영상간의 영상강도 차이가 클 경우 영상정합시 오차가 크게 발생하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 먼저 움직을 보정하지 않은 확산텐서 데이터를 이용하여 확산텐서를 계산한 다음 이를 이용하여 각 방향별 확산텐서 영상으로부터 b=0영상을 추출하고 이 영상을 b=0영상에 정합하여 정합에 필요한 변환행렬을 구하고 이 변환행렬을 원래의 방향별 확산텐서 영상에 적용하여 움직임이 보정된 확산텐서 데이터를 는 방법을 이용하였다. 이 때 각 방향별 확산텐서 영상으로부터 b=0영상을 추출할 때 사용된 확산텐서값에 움직임 영향이 포함되어 있기 때문에 위의 과정을 움직임이 보정된 확산텐서 데이터에 반복적으로 적용하였다. 이 방법을 평가하기 위해 정상인의 b=0영상과 확산텐서값을 이용하여 움직임이 없는 인체의 확산텐서 데이터를 생성하였다. 이렇게 생성된 확산텐서데이터에 직선운동에 대해서는 0.5화소, 1 화소, 2 화소의 움직임을 모사하였고 회전운동에 대해서는 0~5°도의 움직임을 모사하였다. 영상정합을 위해서는 AIR와 SPM을 이용하였다. 움직임 보정효과의 평가를 위해서 확산계수텐서값을 움직임이 없는 데이터에서 얻어진 값과 차이를 비교하였다. 또한 뇌척수로 신경다발의 중심좌표와 FA(fractional anisotrophy)값을 internal capsule과 corona radiata와 primary 운동피질에 관심영영을 정하여 비교 평가하였다. 확산계수 텐서비교에서는 1화소 translation, 0~5° random rotation을 모사했 을 때 기존의 방법보다 약 82.7% 오차가 감소하였다. 뇌척수로 신경다발의 중심거리 비교에서는 뇌의 internal capsule slice에서 약 0.7화소 정도 오차의 감소가 나타났다. FA 비교에서는 오차가 FA의 화소값을 기준으로 최대 0.12까지 오차가 감소되었으며 표준편차 또한 가장 적게 나타났다. 따라서 본 연구에서 제안한 새로운 보정방법이 기존의 방법보다 움직임보정법보다 훨씬 개선된 결과를 줌을 확인할 수 있었다. 또한 본 방법은 확산텐서 영상의 와류에 의한 왜곡보정에도 확대 응용될 수 있기 때문에 향후 확산텐서 영상분석시 유용하게 사용될 것으로 기대된다.restrictio