Journal of the Korean Society of Radiology (한국방사선학회논문지)

The Korean Society of Radiology (한국방사선학회)
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Analysis of the Effect of Anode Angle on the Heel Effect and Image Quality in Digital Radiography Systems

디지털 방사선영상 시스템에서 양극 경사각이 힐 효과와 영상 품질에 미치는 영향 분석

  • Chang-gi Kong (Department of Radiological Science, Wonkwang Health Science University)
  • 공창기 (원광보건대학교 방사선과)
  • Received : 2024.10.04
  • Accepted : 2023.11.30
  • Published : 2024.11.30
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Abstract

This study aimed to quantitatively analyze the effect of anode angle on the heel effect and image quality in digital radiography systems. For this purpose, two X-ray devices with anode angles of 12° and 16° (Accuray D6 and INNOVISION-SH) were used to compare the radiation dose distribution and the signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) in thoracic spine images, using a chest phantom under identical imaging conditions. In the radiation dose distribution study, it was observed that the device with a 12° anode angle showed more pronounced dose distribution non-uniformity, with a sharp decrease in dose from the cathode side to the anode side. In contrast, the 16° anode angle device exhibited a more gradual dose decrease and a more uniform distribution than the 12° device. It was confirmed that a smaller anode angle intensified the heel effect, causing the radiation intensity to be distributed unevenly. In the thoracic spine image analysis, it was found that, with an anode angle of 16°, the SNR and CNR improved when the chest phantom was placed in the standard orientation (T12 on the cathode side and T1 on the anode side). This suggests that the anode angle and patient positioning influence the effect of the heel effect on image quality. Compared to the reverse orientation (T1 on the cathode side and T12 on the anode side), the standard orientation provided superior image quality. Based on these findings, it is recommended that, in clinical practice, awareness of the anode angle and accurate differentiation between standard and reverse positioning during thoracic spine imaging with digital radiography systems can enhance image quality and improve diagnostic reliability.

본 연구는 디지털 방사선영상 시스템에서 양극 경사각이 힐 효과에 미치는 영향과 영상 품질에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 이를 위해 양극 경사각이 12°와 16°인 두 가지 엑스선 장비(Accuray D6와 INNOVISION-SH)를 사용하여 동일한 촬영 조건에서 방사선 선량 분포와 흉부 팬텀을 이용한 흉추부의 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비를 비교하였다. 방사선 선량 분포 연구 결과, 양극 경사각이 12°인 경우 방사선 선량 분포의 불균등성이 더 심하게 나타났고, 음극에서 양극으로 갈수록 선량이 급격히 감소하는 경향을 보였다. 반면, 양극 경사각이 16°인 경우 선량 감소가 완만하였으며, 12°보다 더 균일한 분포가 나타났다. 양극 경사각이 작을수록 힐 효과가 더 강하게 나타나며, 방사선의 강도가 불균등하게 분포함을 확인하였다. 흉추부 영상 분석결과, 양극 경사각 16°에서 흉부 팬텀을 정방향(T12 측 음극 방향, T1 측 양극 방향)으로 배치할 때 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비가 향상되는 것을 확인하였다. 이는 양극 경사각과 환자의 방향이 힐 효과가 미치는 영향을 시사하며, 역방향(T1 측 음극 방향, T12 측 양극 방향) 촬영과 비교하면 정방향 촬영이 더 우수한 영상 품질이 나타나는 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 임상에서 디지털 방사선영상 시스템을 이용하여 검사할 때 양극 경사각을 인지하고, 흉추부를 촬영할 때 정방향과 역방향을 정확히 구분하여 검사하면 영상의 품질을 높이고 진단의 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 판단한다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 2024년 원광보건대학교 교내연구비 지원으로 수행되었음.

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