배경: 일반적으로 이중 에너지 X선 흡수계측법(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)의 고에너지 및 저에너지 영상의 화질은 소량의 X선을 사용함에 따른 잡음의 영향으로 저하된다. DXA 영상의 잡음 제거(denoising)는 한 쌍의 고에너지 및 저에너지 영상으로부터 산출되는 골밀도 지도(bone mineral density map)의 개선을 위한 핵심 과정이 될 수 있으며, 이는 골절 및 골다공증 진단의 정확도를 추가로 향상시킬 수 있다. 목적: 본 연구는 실제 DXA 영상의 화질을 개선하고 잡음을 제거하면서 경계(edge)와 미세한 세부 정보를 보존하는 새로운 기술을 개발하고 시험하는 것을 목표로 한다. 방법: 본 연구에서는 비국소 평균 필터(non-local mean filter, NLM)를 이용한 고에너지 및 저에너지 DXA 영상의 잡음 제거 기법을 제시하였다. DXA 시스템의 원천 잡음(source noise)과 검출기 잡음(detector noise)을 고에너지 및 저에너지 DXA 영상 모두에 대해 모델링하였다. 이후 CIRS-BFP 팬텀(phantoms)으로부터 얻은 실험 데이터를 활용하여 NLM 필터의 최적화된 매개변수를 도출하였다. 그 다음, 최적화된 NLM을 팬텀의 DXA 영상과 실제 사람의 척추 및 대퇴골(femur) DXA 영상에 적용하여 시험하고 검증하였다. 결과: 결과에 대한 정량적 평가는 실제 고에너지 및 저에너지 척추 영상에서 각각 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)의 평균 24.22% 및 34.43% 향상을 보였으며, 대퇴골 영상의 고에너지 및 저에너지에서는 약 15.26% 및 13.55%의 개선이 관찰되었다. 팬텀 및 실제 구조에 대한 정성적 시각 관찰에서도 고에너지 및 저에너지 영상 모두에서 경계를 보존하면서 화질이 유의하게 향상되고 잡음이 감소하는 결과를 보였다. 본 연구 결과는 제안된 NLM이 모든 팬텀 및 실제 사람의 DXA 영상에서 비등방성 확산 필터(anisotropic diffusion filter, ADF)와 중간값(median) 기법을 사용하는 기존 방법보다 성능이 우수함을 보여준다. 결론: 본 연구는 NLM을 통한 잡음 제거가 임상 DXA 영상 촬영을 위한 핵심 전처리 방법이 될 수 있음을 시사한다.

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