광자계수검출기CT (Photon-Counting Detector CT)
쉽게 풀면
기존 CT 검출기는 들어온 엑스선을 형광체에서 빛으로 바꾼 뒤 그 빛의 총량을 한꺼번에 재는 방식입니다. 비 오는 날 양동이에 고인 물의 높이만 재는 것과 같아서, 빗방울이 몇 개였고 각각 얼마나 컸는지는 알 수 없습니다. 광자계수검출기는 카드뮴텔루라이드 같은 반도체를 써서 엑스선 광자 하나하나를 전기 신호로 곧바로 바꾸고, 신호의 크기로 그 광자의 에너지까지 읽어 냅니다. 빗방울을 한 알씩 세면서 크기별로 분류하는 셈입니다. 그 결과 전자잡음이 거의 섞이지 않고, 검출기 칸을 더 잘게 나눌 수 있어 해상도가 올라가며, 한 번 촬영으로 여러 에너지 대역의 영상을 동시에 얻습니다.
왜 중요한가
같은 화질을 더 낮은 피폭으로 얻을 수 있어 CT방사선피폭선량 감축 연구의 중심에 있습니다. 초고해상도 모드는 폐 간질 병변이나 관상동맥 석회화 주변 협착 평가처럼 기존 CT가 한계를 보이던 영역에서 진단 성능을 높였고, 에너지 정보를 이용하면 조영제와 석회를 구분하거나 요오드 정량 지도를 만드는 분광 분석이 추가 촬영 없이 가능합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
검출기 화소를 더 작게 만들 수 있어 공간분해능이 향상되었다는 뜻으로, 폐 영상과 근골격 영상에서 자주 보고되는 장점입니다.
광자의 에너지를 구간별로 나눠 세기 때문에 조영제 성분만 따로 뽑아내거나 조영 전 영상을 계산으로 만들어 낼 수 있다는 의미입니다.
전자잡음이 문턱값 아래로 걸러지고 저에너지 광자에 상대적으로 큰 가중이 실리기 때문에 나타나는 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
핵심은 간접 변환과 직접 변환의 차이입니다. 기존 검출기는 형광체와 광다이오드를 거치며 빛이 옆 칸으로 번지므로 칸 사이에 격벽이 필요하고 이것이 화소 축소를 막습니다. 반도체 직접 변환에는 격벽이 필요 없어 화소를 훨씬 작게 만들 수 있습니다. 다만 한 화소에 광자가 몰리면 신호가 겹쳐 하나로 세어지는 펄스 겹침 문제, 전하 구름이 이웃 화소로 번지는 전하 공유, 특성 엑스선 탈출 같은 물리적 한계가 있고, 이를 보정하는 알고리즘 설계가 성능을 좌우합니다.
주의할 점
이중에너지 영상 자체는 기존 CT에서도 관전압 전환이나 이중층 검출기로 구현되므로, 분광 영상이 곧 광자계수검출기라는 뜻은 아닙니다. 두 방식의 차이는 에너지 분리를 검출 단계에서 하느냐 조사 단계에서 하느냐에 있습니다.