CBCT 투영 데이터를 이용한 파노라마 치과 단층영상합성 영상

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8817(2023) 이 기사 인용

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치과 CBCT와 파노라마 영상은 치과 진단 및 치료 계획에 사용되는 중요한 영상 기법입니다. 본 연구에서는 추가적인 파노라마 스캔 없이 파노라마 영상을 획득하기 위해 치과용 CBCT 투영 데이터로부터 파노라마 영상을 추출하여 파노라마 영상을 재구성하는 방법을 제안하였다. 환자의 CBCT 영상으로부터 환자의 치열궁을 지정한 후, 치열궁에 맞는 적절한 파노라마 스캔 궤적을 따라 CBCT 투영 데이터로부터 파노라마 투영 데이터를 추출한다. 제안된 방법을 테스트하기 위해 총 40개의 임상 인간 데이터 세트와 1개의 머리 팬텀 데이터 세트를 사용했습니다. 본 연구에서 사용된 임상인체 데이터세트에는 금속 인공물이 심한 데이터나 치아가 없는 데이터 등 CBCT 영상에서 파노라마 영상을 재구성하기 어려운 경우가 포함되어 있다. 본 연구에서 제안한 파노라마 영상 재구성 기법을 적용한 결과, 다양한 환자의 CBCT 투영 데이터로부터 파노라마 영상을 성공적으로 획득할 수 있었다. 제안된 방법은 치과용 CBCT 데이터에서 파노라마 투영 데이터를 추출하고 파노라마 영상을 재구성함으로써 CBCT 영상 품질과 금속 인공물에 영향을 덜 받는 보편적으로 적용 가능한 파노라마 영상을 획득한다.

치과에서는 광학 이미징, 2D/3D 엑스레이 이미징, 3D 프린팅 등 다양한 첨단 디지털 기술이 활발히 연구되고 배포되고 있습니다1,2,3,4,5,6. 특히, 치과용 CBCT와 파노라마 영상은 치과 진단 및 치료 계획에 매일 사용되는 영상 방식입니다1,7. 파노라마 방사선 촬영은 다양한 치과 질환의 진단 및 그에 따른 치료 계획에 중요한 역할을 하며, 낮은 영상 방사선량에서도 넓은 시야각으로 단일 디스플레이에서 상대적으로 풍부한 치과 정보를 제공할 수 있습니다8,9,10,11,12 . 모델과 촬영 방법에 따라 선량 정도는 다르지만 일반적으로 파노라마 방사선 사진의 유효선량은 8~14μSv인 반면, 치과용 CBCT의 유효선량은 10~130μSv이다13,14. CBCT의 선량은 더 높지만 해부학적 정보를 3D로 표시하는 능력은 임플란트 계획, 이상 치아 시각화 및 턱 평가와 같은 다양한 분야의 진단 및 치료 계획에 중요한 것으로 간주됩니다7,15,16,17. 치과 CBCT 이미지의 시각화는 일반적으로 동적 볼륨 렌더링 뷰 기능과 다중 평면 재구성(MPR) 슬라이스를 통해 제공됩니다. 그러나 파노라마 영상은 단일 평면에서 넓은 FOV로 해부학적 구조를 종합적으로 보여줄 수 있기 때문에 진료소에서 CBCT 영상을 획득한 후에도 파노라마 영상에 대한 수요가 높습니다18,19,20,21,22,23,24,25,26. 본 연구에서는 초기 진단을 위한 치과 파노라마 영상을 CBCT 영상으로 대체하는 것을 제안하는 것이 아니라, 대신 CBCT 영상이 이루어지고 이후 추가 파노라마 영상이 필요할 때 파노라마 영상을 합성하는 방법을 제안한다는 점에 주목하고 싶습니다. 두 개의 별도 시스템을 갖는 것은 비용 및 공간 요구 사항 측면에서 바람직하지 않으며 단일 CBCT 플랫폼에서 두 가지 이미징 양식을 모두 제공하는 이미징 장치가 있습니다.

단일 장치에서 치과용 CBCT와 파노라마 이미지를 획득하는 데는 하드웨어 접근 방식과 소프트웨어 접근 방식이라는 두 가지 주요 접근 방식이 있습니다. 하드웨어적 접근 방식에서는 CBCT 장비의 회전축을 이동시키고 콜리메이터를 이용하여 좁은 빔 형상을 구현함으로써 CBCT 장비를 이용한 파노라마 스캔이 가능하다. 투영 데이터는 파노라마 스캔 시스템에서 미리 정의된 파노라마 스캔 궤적을 따라 수집됩니다. 그러나 고정된 스캔 궤적 때문에 환자의 치열이 초점면에서 실질적으로 벗어난 경우 초점이 맞지 않는 파노라마 이미지를 얻을 수 있습니다. 더 중요한 것은 추가 파노라마 스캔으로 인해 환자에게 추가 영상 방사선량이 발생한다는 것입니다.