의학촬영

3. 종류

의학 촬영에는 다양한 기술이 사용되며, 각각의 기술은 고유한 원리와 장단점을 가지고 활용된다.

• X선 촬영: X선을 이용하여 신체 내부를 촬영하는 기술이다. 단순 X선 촬영, X선 투시 촬영, X선 단층 촬영으로 나뉜다.
• 단순 X선 촬영은 뼈 골절이나 폐 이상을 확인하는 데 주로 사용된다.
• X선 투시 촬영은 조영제를 사용하여 장기의 움직임을 실시간으로 관찰한다.
• X선 단층 촬영은 신체 단면 영상을 얻는 기술이었으나, 전산화 단층 촬영(CT) 발달로 현재는 치과학 분야에서 주로 사용된다.
• 전산화 단층 촬영(CT): X선을 360도 방향에서 투사하여 얻은 데이터를 컴퓨터로 처리, 단층 영상을 얻는다. 나선형 CT가 주로 사용되며, 단순 X선 촬영보다 더 많은 정보를 얻을 수 있지만, 이온화 방사선 노출량이 더 많다.
• 자기 공명 영상(MRI): 강력한 자기장과 고주파를 사용하여 신체 내부, 특히 수소 원자핵 분포를 영상화한다. 이온화 방사선을 사용하지 않아 CT보다 안전하다고 여겨지지만, 강한 자기장 때문에 금속 물질이 체내에 있는 환자에게는 사용할 수 없다. 연부 조직 대조도가 우수하여 뇌나 관절 질환 진단에 유용하다.
• 핵의학 검사: 방사성 동위원소를 이용하여 생리학적 기능을 평가한다. 신티그래피, 단일 광자 방출 단층 촬영(SPECT), 양전자 방출 단층 촬영(PET) 등이 있다.
• 초음파 검사: 초음파를 이용하여 실시간으로 신체 내부를 관찰한다. 안전하고 저렴하며, 도플러 효과를 이용하여 혈류 속도 측정에도 활용된다.
• 탄성 영상술: 조직 탄성 특성을 영상화하는 새로운 기술이다. 암 조직이나 섬유화된 간 조직 등 단단한 조직을 구별하는 데 유용하다.
• 광음향 영상: 빛을 조사하여 발생하는 음파를 이용하여 영상을 얻는다. 종양 혈관 신생 모니터링, 혈액 산소화 매핑 등에 활용될 수 있다.

3. 1. X선 촬영

3. 1. 1. 단순 X선 촬영

3. 1. 2. X선 투시 촬영

3. 1. 3. X선 단층 촬영

• 직접 단층 촬영: 가장 기본적인 단층 촬영법이다. X선 발생 장치는 인체 위를 A점에서 B점까지 이동하고, 동시에 수용부가 B점에서 A점까지 이동한다. 이때, X선 초점에 진단하고 싶은 부위가 오도록 하면 초점면만 결상하고, 초점면의 상하는 흐릿하게 거의 찍히지 않는다.
• 다궤도 단층 촬영: 장치를 원형, 타원형, 8자 등으로 다양하게 움직이는 복잡한 단층 촬영법이다.
• 협각 단층 촬영: 직선 단층 촬영에서 파생된 기법이며, 제한된 호를 그리는 듯한 움직임을 한다.
• 구강 파노라마 촬영(OPT): 턱 전체의 X선 영상을 마치 뼈를 잘라낸 것처럼 평면에 촬영할 수 있으며, 치과학 분야에서 자주 사용된다.

3. 2. 전산화 단층 촬영 (CT)

3. 3. 자기 공명 영상 (MRI)

3. 4. 핵의학 검사

3. 4. 1. 신티그래피

3. 4. 2. 단일 광자 방출 단층 촬영 (SPECT)

3. 4. 3. 양전자 방출 단층 촬영 (PET)

3. 5. 초음파 검사 (US)

3. 6. 탄성 영상술

3. 7. 광음향 영상

4. 기타 영상 기법

확산 광학 단층 촬영

전기 임피던스 단층 촬영

기능적 근적외선 분광법(fNIRS)

자기 입자 영상법(MPI)

이러한 기술 중 일부는 여전히 연구 단계에 있으며 아직 임상에 사용되지 않는다.

5. 3차원 영상

CT, MRI, 초음파 등의 영상 데이터를 컴퓨터로 처리하여 3차원 영상을 생성하는 기술이다. 장기 및 병변의 입체적인 구조를 파악하여 진단 및 치료 계획 수립에 도움을 준다.

최근에는 CT, MRI, 초음파 영상을 삼차원 영상으로 변환하는 소프트웨어가 등장하고 있다. 과거 CT와 MRI는 이차원 영상만 촬영할 수 있었지만, 최근에는 1mm 이하의 얇은 슬라이스 영상을 짧은 시간에 촬영할 수 있게 되면서, 이를 통합하여 삼차원 영상으로 재구성할 수 있게 되었다. 삼차원 초음파 영상도 마찬가지 방법으로 생성된다.

삼차원 시각화 기술은 중요한 구조를 상세하게 시각화할 수 있어 각종 진단 및 외과 치료에 중요한 정보원이 되고 있다. 결합 쌍생아의 분리 수술에서도 삼차원 영상이 중요한 정보원이 된다.^[19]

2000년대 이후 컴퓨터의 처리 능력이 향상되면서, 각 조직의 투과율을 제어하여 내부를 가시화하는 볼륨 렌더링 기술도 사용되게 되었다. 이러한 영상 처리에 사용되는 소프트웨어는 의료용 영상 처리 소프트웨어를 참조한다.

그 외의 (연구 중인 것을 포함한) 삼차원 영상 기술에는 다음과 같은 것들이 있다.

• 확산광 단층 촬영술
• 탄성 영상술
• 전기 임피던스 단층 촬영술
• 광음향 영상 처리
• 안과학
• 각막 지형도 검사
• 빛 간섭 단층 촬영법
• 주사 레이저 검안경

6. 비진단 영상

신경영상은 사람들이 (특히 장애인) 외부 장치를 제어하여 뇌-컴퓨터 인터페이스 역할을 할 수 있도록 하는 실험에 사용되어 왔다.

많은 의료 영상 소프트웨어는 비진단 영상에 사용되는데, 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받지 못하여^[25] 환자 진단을 위한 임상 연구에 사용할 수 없기 때문이다.^[26] 많은 임상 연구가 환자 진단을 위해 설계되지 않았다는 점에 유의해야 한다.^[27]

7. 영상 처리 및 저장

초음파 영상 촬영은 주로 의료 영상 장치에서 생성된 영상을 캡처하여 보관 및 원격 의료 응용 분야에 활용된다. 대부분 프레임 캡처 장치를 사용하여 의료 기기의 비디오 신호를 캡처하고, 추가 처리 및 작업을 위해 컴퓨터로 전송한다.^[28]

의료 영상 및 통신(DICOM) 표준은 전 세계적으로 의료 영상을 저장, 교환 및 전송하는 데 사용된다. DICOM 표준은 방사선 촬영, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 방사선 치료와 같은 영상 기술에 대한 프로토콜을 통합한다.^[29]

의학 영상 기술, 특히 CT, MRI, PET 방식은 매우 많은 양의 데이터를 생성한다. 따라서 압축 없이는 전자 영상 데이터의 저장 및 통신이 불가능하다.^[30][31] JPEG 2000 이미지 압축은 DICOM 표준에서 의료 영상의 저장 및 전송을 위해 사용된다. 낮은 대역폭 또는 다양한 대역폭을 통해 대용량 이미지 데이터 세트에 접근하는 비용과 실현 가능성은 JPIP라는 또 다른 DICOM 표준을 사용하여 해결되며, 이는 JPEG 2000 압축 이미지 데이터의 효율적인 스트리밍을 가능하게 한다.

온-프레미스 PACS에서 클라우드 기반 PACS로의 전환 추세가 증가하고 있다. 최근 Applied Radiology 기사에서는 "디지털 영상 분야가 의료 기업 전체에서 받아들여지면서 테라바이트에서 페타바이트로의 데이터 급증은 방사선과를 정보 과부하 직전으로 몰아넣었습니다. 클라우드 컴퓨팅은 미래의 영상 부서에 데이터를 훨씬 더 지능적으로 관리할 수 있는 도구를 제공합니다."라고 언급했다.^[32]

8. 윤리 및 법적 문제

의학 촬영은 의료 정보 보호법의 적용을 받는다. 예를 들어, 미국에서는

미국 저작권청은 X선, 초음파, 자기 공명 영상(MRI) 등 의료 영상은 인간의 창의적 개입 없이 기계로 생성되므로 저작권 등록이 불가능하다고 본다.^[52] 그러나 독일에서는 (저작권과 유사한) 저작인접권 또는 인접권으로 보호되며, 영상 제작 후 50년 동안 권리가 지속된다.^[54] 영국에서는 의학 영상이 저작권 보호를 받을 수 있다고 보며, 방사선사 협회는 이 저작권이 고용주에게 있다고 본다.^[57]

8. 1. 개인 정보 보호

8. 2. 저작권

참조

_[1] 논문 Radiation-reduction strategies in cardiac computed tomographic angiography 2010-11
_[2] 간행물 Medical Radiation Exposure Of The U.S. Population Greatly Increased Since The Early 1980s https://www.scienced[...] National Council on Radiation Protection & Measurements 2019-05-09
_[3] 뉴스 Medical Imaging Chip Global Unit Volume To Soar Over the Next Five Years https://siliconsemic[...] 2016-09-08
_[4] 논문 Medical Image Fusion: A survey of state of the art
_[5] 서적 Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Sequence Design https://books.google[...] Wiley 2014-05-02
_[6] 웹사이트 SpinTech MRI Announces FDA 510(k) Clearance and Availability for STAGE 2.0 with CROWN Noise Reduction for Faster Brain Scans and Greater Image Clarity https://www.prweb.co[...] 2023-01-06
_[7] 웹사이트 Combining MRI parameters is better than T2 weighting alone http://sperlingprost[...] Sperling Prostate Center 2016-03-31
_[8] 논문 Multiparametric magnetic resonance for the non-invasive diagnosis of liver disease 2014-01
_[9] 논문 Multiparametric MR Imaging of Breast Cancer 2016-02
_[10] 논문 Pancreatic tumors imaging: An update https://iris.uniroma[...] 2016-04
_[11] 웹사이트 Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging (SNMMI) http://www.snm.org Snm.org 2013-08-16
_[12] 웹사이트 scintigraphy – definition of scintigraphy in the Medical dictionary http://medical-dicti[...] Medical-dictionary.thefreedictionary.com 2013-08-16
_[13] 서적 Medical Image Analysis Wiley-Interscience
_[14] 논문 Correlation of single photon emission CT with MR image data using fiduciary markers http://www.ajnr.org/[...] 1993-05
_[15] 논문 Medical ultrasound: imaging of soft tissue strain and elasticity 2011-11
_[16] 논문 Overview of elastography–an emerging branch of medical imaging 2011-11
_[17] 논문 Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues 1991-04
_[18] 논문 Imaging the elastic properties of tissue: the 20 year perspective
_[19] 논문 Non-invasive optical spectroscopy and imaging of human brain function 1997-10
_[20] 웹사이트 Guidelines for Diagnostic Imaging During Pregnancy and Lactation https://www.acog.org[...] 2016-02
_[21] 웹사이트 Waste not, want not: Getting the most from imaging procedures http://www.diagnosti[...] Diagnostic Imaging 2010-03-19
_[22] arXiv Utilizing Bochners Theorem for Constrained Evaluation of Missing Fourier Data 2015
_[23] 논문 Integrating artificial intelligence into radiology practice: undergraduate students' perspective 2021-09-10
_[24] 서적 3D Imaging in Medicine https://books.google[...] CRC Press 2000
_[25] 웹사이트 Device Approvals and Clearances https://www.fda.gov/[...] 2012-08-31
_[26] 웹사이트 FDA: Statistical Guidance for Clinical Trials of Non Diagnostic Medical Devices https://www.fda.gov/[...] Fda.gov 2012-08-31
_[27] 뉴스 Genes Now Tell Doctors Secrets They Can't Utter https://www.nytimes.[...] 2012-08-31
_[28] 웹사이트 Treating Medical Ailments in Real Time Using Epiphan DVI2USB | Solutions | Epiphan Systems http://www.epiphan.c[...] Epiphan.com 2013-08-16
_[29] 논문 DICOM and radiology: past, present, and future 2007-09
_[30] 논문 RNS-Based FPGA Accelerators for High-Quality 3D Medical Image Wavelet Processing Using Scaled Filter Coefficients 2022
_[31] 논문 ROI-Based Compression Strategy of 3D MRI Brain Datasets for Wireless Communications https://linkinghub.e[...] 2021-06
_[32] 논문 Imaging on the cloud. https://cdn.agilityc[...] 2011-05
_[33] 서적 Medical image registration CRC press 2001-06
_[34] 논문 The role of molecular imaging in drug discovery and development 2008-02
_[35] 논문 Molecular imaging in drug development 2008-07
_[36] 논문 The role of imaging in drug development 2009-08
_[37] 논문 Non-invasive imaging in experimental medicine for drug development 2011-10
_[38] 논문 An improved MRI segmentation for atrophy assessment 2012-05
_[39] 논문 Regional atrophy analysis of MRI for early detection of alzheimer's disease https://www.earticle[...] 2013-02
_[40] 논문 Imaging in the cardiovascular and metabolic disease area 2013-02
_[41] 간행물 Radiology Patient Safety and Communication https://www.ncbi.nlm[...] StatPearls Publishing 2023-11-24
_[42] 논문 Gradient and shim technologies for ultra high field MRI 2018-03
_[43] 웹사이트 HIPAA 45 CFR Part 160.103 (2013). Available at https://www.hhs.gov/[...]
_[44] 논문 Biometric identification using knee X-rays 2009-01
_[45] 문서 Recordings for which separate consent is not required, ''General Medical Council'', Available at http://www.gmc-uk.or[...]
_[46] 논문 Curation of myeloma observational study MALIMAR using XNAT: solving the challenges posed by real-world data https://pubmed.ncbi.[...] 2024-02-16
_[47] 웹사이트 Want Fries With That? A Brief History Of Medical MRI, Starting With A McDonald's https://www.forbes.c[...] 2019-05-25
_[48] 뉴스 Medical Imaging https://meditegic.co[...] 2023-12-02
_[49] 웹사이트 Top ten diagnostic imaging device manufacturers https://www.hospital[...] 2019-05-25
_[50] 웹사이트 The €32 billion diagnostic imaging market at a crossroads https://healthcare-i[...] 2019-05-25
_[51] 웹사이트 The Future of Imaging Diagnostic Centers in China http://www.whcbcpuls[...] 2019-05-25
_[52] 문서 ''Compendium of U.S. Copyright Office practices'' https://www.copyrigh[...]
_[53] 문서 ''Craigslist Inc. v. 3Taps Inc.'', 942 F.Supp.2d 962, 976 (N.D. Cal. 2013) ("Interpretation of copyright law in the Compendium II is 'entitled to judicial deference if reasonable.#REDIRECT
_[54] 문서 Per §72 [[Copyright law of Germany|UrhG]] https://www.gesetze-[...]
_[55] 문서 "* Scholarly legal literature:(Schulze, in: Dreier/Schulze, 2013, §72 Rdnr. 6 w. reference to Schricker/Vogel §72 Rdnr. 18 and Wandtke/Bullinger/Thum §72 Rdnr. 10
_[56] 웹사이트 § 72 UrhG - Einzelnorm https://www.gesetze-[...]
_[57] 서적 The law of photography and digital images Sweet & Maxwell 2004
_[58] 서적 ''Cyber Law in Sweden'' https://books.google[...]
_[59] 논문 Laser Bones: Copyright Issues Raised by the Use of Information Technology in Archaeology http://jolt.law.harv[...]
_[60] 논문 Radiation-reduction strategies in cardiac computed tomographic angiography https://www.clinical[...] 2010-11-01
_[61] 논문 Radiation-reduction strategies in cardiac computed tomographic angiography 2010-11
_[62] 보도자료 Medical Radiation Exposure Of The U.S. Population Greatly Increased Since The Early 1980s https://www.scienced[...] National Council on Radiation Protection & Measurements 2019-05-09
_[63] 뉴스 Medical Imaging Chip Global Unit Volume To Soar Over the Next Five Years https://siliconsemic[...] 2016-09-08