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문제 정의
- 비교하였다. 그리고 MDCT에서 스캔 시 채택하는 focal spot size와 beam collimation을 비롯한 파라메터들의 변화에 따른 z-축 선량효율을 파악하여 영상의 질에 관여하는 인자들과 선량효율의 관계를 파악함으로써 궁극적으로는 CT검사로 인한 환자의 방사선피폭을 감소시킬 수 있는 방법을 모색하고자 하였다.
- 이에 본 연구에서는 최근 급격히 확산되어 사용되고 있는 여러 단계의 MDCT의 z-축 선량효율을 측정하여 SDCT와 비교하였다. 그리고 MDCT에서 스캔 시 채택하는 focal spot size와 beam collimation을 비롯한 파라메터들의 변화에 따른 z-축 선량효율을 파악하여 영상의 질에 관여하는 인자들과 선량효율의 관계를 파악함으로써 궁극적으로는 CT검사로 인한 환자의 방사선피폭을 감소시킬 수 있는 방법을 모색하고자 하였다.
제안 방법
- ㎜의 beam collimation을 갖는 16×1. 25 ㎜의 der tector combination을 채택한 상태에서 pitch를 0.562, 0.938, 1.375 그리고 1.675로 변화시키고 z-축 선량효율을 측정하였다.
- 4 MDCT에서는 20 ㎜, 10 ㎜, 5 ㎜ beam collr mation에서 비교하였으며, 8 및 16 MDCT에서는 20 ㎜ 와 10 ㎜ beam collimation에서, 그리고 64 MDCT에서는 40 ㎜와 20 ㎜ beam collimation에서 선량효율을측정하였다.
- GEA} 8과 16 슬라이스 MDCT를 사용하였다. 8 슬라이스 MDCT에서 나선형 스캔에서는 small focal spot과 10 ㎜ 의 beam collimation을 갖는 8 × 1.25 ㎜의 detector combination을 채택한 상태에서 나선형 스캔의 pitch를 0.625, 0.875, 1.35 그리고 1.675로 변화시키고 z-축 선량효율을 측정하였다.
- Focal spot 크기에 따른 Z-축 선량효율 측정과 동일한 4종류의 GE사 MDCT를 사용했으며, 스캔 시 채택하는 beam collimation의 크기에 따른 z-축 선량효율을비교하였다.
- GE사 16 슬라이스 MDCT를 사용하여 small focal spot적용 시 16개의 영상을 얻어내는 16 채널 모드와 8 채널 모드에서 각각 나선형 스캔 방식과 고식적 스캔 방식의z-축 선량효율을 비교하였다. 또한 large focal spot에서도 동일한 방법으로 비교하였으며, 모든 나선형 스캔의 경우 고식적 스캔과 가장 가까운 0.
- GE사 16 슬라이스 MDCT에서 scanning factor 중 동일한 focal spot size와 beam collimation을 사용한 상태에서 스캔을 시행한 후 영상재구성 factor인 슬라이스 두께와 간격을 변화시키며 z-축 선량효율을 비교하였다.
- GE사 CT장치를 대상으로 하여 SDCT에 대비한 여러 단계의 MDCT의 z-축 기하학적 선량효율을 측정하고,MDCT에서 스캔 시 채택하는 focal spot size와 beam collimation을 비롯한 파라메터의 변화에 따른 장치의 z-축 기하학적 선량효율을 측정한 연구의 결론은 다음과 같았다.
- GE사의 4, 8, 16 슬라이스 MDCT를 사용하여 각 장비에서 동일한 focal spot size와 beam collimation을 채택한 싱태에서 detector combination을 변화시켜 z-축선량효율을 측정하였다.
- SDCT와 각 레벨의 MDCT의 z-축 기하학적 선량 효율의 비교를 위해서는 GE사의 SDCT인 HiSpeed advantage(본원에 설치된 후 약 8년간 사용 중이며 양질의 관리로 인해 양호한 quality를 유지하고 있음)에서 10 ㎜의 슬라이스 두께로 스캔한 뒤 슬라이스 두께를 측정하였다. 그리고 4 MDCT인 LightSpeed QXi, 8 MDCT인 Light-Speed Ultra, 16 MDCT인 LightSpeed Ultra 16, 그리고 64 MDCT인 LightSpeed VCT 모델에서 환자 스캔시 focal spot과 beam collimation 크기를 small과 large로변경시키면서 장치의 콘솔에 표시되는 z-축 선량 효율을 측정하였다.
- 16(10 MDCT), 그리고 LightSpeed VCT(64 MDCT)를 이용하였다. Small focal spot의 적용을 위해서는 24 KW 미만의 노출 조건인 120kVp와 180 mA를 설정하여 측정하였고, large focal spot의 적용을 위해서는 Light-Speed QXi, LightSpeed Ultra, LightSpeed Ultra 16에서는 120kVp와 250 mA를, LightSpeed VCT에서는 120 kVp 와 350 mAs를 설정하였다.
- 두께로 스캔한 뒤 슬라이스 두께를 측정하였다. 그리고 4 MDCT인 LightSpeed QXi, 8 MDCT인 Light-Speed Ultra, 16 MDCT인 LightSpeed Ultra 16, 그리고 64 MDCT인 LightSpeed VCT 모델에서 환자 스캔시 focal spot과 beam collimation 크기를 small과 large로변경시키면서 장치의 콘솔에 표시되는 z-축 선량 효율을 측정하였다.
- 각각 나선형 스캔 방식과 고식적 스캔 방식의z-축 선량효율을 비교하였다. 또한 large focal spot에서도 동일한 방법으로 비교하였으며, 모든 나선형 스캔의 경우 고식적 스캔과 가장 가까운 0.938 pitch를 적용하였다.
대상 데이터
- GEA} 8과 16 슬라이스 MDCT를 사용하였다. 8 슬라이스 MDCT에서 나선형 스캔에서는 small focal spot과 10 ㎜ 의 beam collimation을 갖는 8 × 1.
- MDCT에서 채택하는 tube의 focal spot 크기에 따른 z-축 선량효율을 비교하기위해 GE사의 LightSpeed Qxi(4 MDCT), LightSpeed Ultra(8 MDCT), LightSpeed Ultra 16(10 MDCT), 그리고 LightSpeed VCT(64 MDCT)를 이용하였다. Small focal spot의 적용을 위해서는 24 KW 미만의 노출 조건인 120kVp와 180 mA를 설정하여 측정하였고, large focal spot의 적용을 위해서는 Light-Speed QXi, LightSpeed Ultra, LightSpeed Ultra 16에서는 120kVp와 250 mA를, LightSpeed VCT에서는 120 kVp 와 350 mAs를 설정하였다.
성능/효과
- 1.SDCT가 z-축 기하학적 선량효율이 가장 높았고, 4 슬라이스 MDCT가 가장 낮았다. MDCT 중에서는small beam collimation 적용 시 64 MDCT가 기하학적 선량효율이 가장 높았고 16, 8, 4 슬라이스 MDCT 순이었으며, large beam collimation 적용 시에는 small focal spot에서는 8 MDCT가, large focal spot에서는 16 MDCT가 가장 높았다.
- 16 슬라이스 MDCT에서 focal spot과 beam collimation의 각 조합별 Z-축 선량효율을 예를 들어 살펴보면,small focal spot과 large beam collimation을 적용한 조합이 평균 99.24%로 가장 높았고 large focal spot과 large beam collimation을 적용한 조합이 평균 97.20% 였다. 그리고 small focal spot과 small beam collima-tion을 적용한 조합이 평균 85.
- 00% 높았다. 16 슬라이스 MDCT의 경우 tube 일 회전에 16개 영상을 획득하는 10 ㎜ beam collimation에 비해 20 ㎜ beam collimation의 z-축 선량효율이 small focal spot에서는 12.96%, large focal spot에서는 18.60% 높았다. 그리고 64 슬라이스 MDCT의 경우 20 ㎜ beam collimation에 비해 40 ㎜ beam collimation의 zl축 선량효율이 small focal spot에서는 2.
- 42% 높았다. 16 슬라이스 MDCT의 경우 임상에서 주로 사용되는 영상획득 모드인 tube 일 회전에 16개 영상을 획득하는 detector combination에서 비교한 결과 20 ㎜ beam collimation과 10 ㎜ beam collimation에서 small focal spot이 large focal spot에 베해 각각 1, 26%와 6.90% 높았다. 그리고 64 슬라이스 MDCT의 경우 40 ㎜ beam collimation과 20 ㎜ beam collimation에서 small focal spot에서의 z-축 선량효율이 large focal spot에 비해 각각 0.
- 2. MDCT의 경우 large focal spot에 비해 small focalspot의 z-축 기하학적 선량효율이 최저 0.67%에서 최대 13.62%의 범위에서 높았다.
- 3. MDCT의 경우 small beam collimation에 비해 large beam collimation의 z-축 기하학적 선량효율이 3.13~51.52%의 범위에서 높았다.
- 4 슬라이스 MDCT에서는 detector combination의 변화에 상관없이 z-축 선량효율은 하상 일정하였고, 8 슬라이스 MDCT의 경우 large beam collimation(20 ㎜)에서는 detector combination의 변화에 상관없이 z-축 선량 효율이 일정하였으나, small beam collimation(10 ㎜)에서는 4.73~ 14.93% 범위로 상대적으로 크게 변화하였다.
- 4 슬라이스 MDCT의 경우 20 ㎜와 10 ㎜ beam collimation에서는 small focal spot에서의 z-축 선량 효율이 large focal spot에 비해 각각 3.59%와 3.16% 높았으며, 5 ㎜ beam collimation에서는 6.31% 높았다. 8슬라이스 MDCT의 경우 임상에서 주로 사용되는 영상획득 모드인 tube 일 회전에 8개 영상을 동시에 획득하는detector combination에서 비교한 결과 20 ㎜ beam collimation과 10 ㎜ beam collimation에서 small focal spot이 large focal spot에 비해 각각 4.
- 4 슬리이스 MDCT의 경우 small focal spot 에서는 5 ㎜ beam collimation에 비해 10 ㎜ beam collimation과 20 ㎜ beam collimation 의 z-축 선량효율이 각각 15.16%와 25.42% 높았으며, 10 ㎜ beam collimation에 비해 20 ㎜ beam collimatione 10.26% 높았다. 그리고 large focal spot에서는 5 ㎜ beam collimation에 비해 10 ㎜ beam collimation과 20 nun beam collr matione 각각 18.
- 4. 동일한 focal spot size와 beam collimation을 채택한 상태에서 detector combination 차이에 따른 z-축 기하학적 선량효율은 4 슬라이스 MDCT의 모든경우와 8 슬라이스 MDCT의 large beam collimation에서 일정하였다. 하지만 8 슬라이스 MDCT의 small beam collimation과 16 슬라이스 MDCT에서는 z-축기하학적 선량효율이 차이를 보였으며 변화의 일률성은 없었다.
- 5. 동일한 스캔 파라메터를 적용시 나선형 스캔과 고식적 스캔 모드의 z-축 기하학적 선량효율은 동일하였으며, pitch를 변화시키거나 영상재구성 시 슬라이스 두께와 간격을 변화시켜도 z-축 기하학적 선량효율은 변화가 없었다.
- 31% 높았다. 8슬라이스 MDCT의 경우 임상에서 주로 사용되는 영상획득 모드인 tube 일 회전에 8개 영상을 동시에 획득하는detector combination에서 비교한 결과 20 ㎜ beam collimation과 10 ㎜ beam collimation에서 small focal spot이 large focal spot에 비해 각각 4.12%와 3.42% 높았다. 16 슬라이스 MDCT의 경우 임상에서 주로 사용되는 영상획득 모드인 tube 일 회전에 16개 영상을 획득하는 detector combination에서 비교한 결과 20 ㎜ beam collimation과 10 ㎜ beam collimation에서 small focal spot이 large focal spot에 베해 각각 1, 26%와 6.
- GE사 16 슬라이스 MDCT에서 small focal spot과 20 ㎜의 beam collimation을 사용한 상태에서 영상 재구성 시 슬라이스 두께와 간격을 0.625㎜×0.625㎜로 설정한 경우와 1.25 ㎜×1.25 ㎜, 그리고 2.5 ㎜×2.5 ㎜로 변화시킨 후 이에 따른 z-축 선량효율을 비교한 결과 모든 경우에서 98.66%로 동일하였다.
- 4 슬라이스 MDCT가 가장 낮았다. MDCT 중에서는 small beam collimation 적용 시 64 MDCT가 z-축 기하학적 선량효율이 가장 높았으며, large beam collimation 적용 시에는 small focal spot에서는 8 MDCT 가, large focal spot에서는 16 MDCT가 가장 높았다. 또한 z-축 기하학적 선량효율에 영향을 미치는 주된 스캔파라메터으로는 focal spot과 beam collimation의 크기임을 알았다.
- SDCT가 z-축 기하학적 선량효율이 가장 높았고, 4 슬라이스 MDCT가 가장 낮았다. MDCT 중에서는small beam collimation 적용 시 64 MDCT가 기하학적 선량효율이 가장 높았고 16, 8, 4 슬라이스 MDCT 순이었으며, large beam collimation 적용 시에는 small focal spot에서는 8 MDCT가, large focal spot에서는 16 MDCT가 가장 높았다.
- SDCT인 GE사 HiSpeed advantage에서 small과 large focal spot을 적용하고 10 ㎜로 스캔한 슬라이스 두께는 각각 10 ㎜(100%의 z-축 선량효율)를 보였다.
- Small focal spot에서 0.938 pitch와 20 ㎜ beam collimation을 적용한 16×1.25 ㎜의 나선형 스캔과 16 채널 4i×5㎜의 고식적 스캔에서의 z-축 선량효율은각각 9&66%로 동일하였으며, 10 ㎜ beam collimation 인 16×0.625 ㎜의 나선형 스캔과 16 채널의 2i×5㎜의 고식적 스캔에서의 z-축 선량효율은 각각 85.70%로 동일하였다.
- 각 detector element의 검출효율은 섬광체의 흡수율(absorption efficiency)과 detector의 변횐'율(conversion efficiency)에 의해 좌우되며 120 kVp의 X-선 스펙트럼에서 대부분의 detector element의 검출효율은 98% 이상을 보이며 칩의 변환효율은 99% 이상을 보이고 있다. 각 제조사에서는 detector 변환율을 향상시키기 위해 많은 노력과 연구를 시행하고 있는데, Philips를 예로 들면, 최근의 장치에서는 Tach 칩이라고 부르는 향상된 ASIC 칩을 개발하여 사용되고 있다.
- 26%로 동일하였다. 그리고 16 슬라이스 MDCT에서 small focal spot과 20 ㎜의 beam collimation을 갖는 16×1.25 ㎜의 detector conr bination에서 pitch를 0.562, 0.938, 1.375 그리고 1.675로 변화시킨 경우에도 z-축 선량효율은 pitch 변화에 상관없이 98.66%로 동일하였다.
- 그리고 16 슬라이스 MDCT에서는 tube 일 회전에 8개 또는 16개 영상을 획득할 수 있는 detector combination 로 변화시키면 0.39~1.16%의 범위에서 z-축 선량 효율이 차이를 보였으며 변화의 일률성은 없었다.
- 60% 높았다. 그리고 64 슬라이스 MDCT의 경우 20 ㎜ beam collimation에 비해 40 ㎜ beam collimation의 zl축 선량효율이 small focal spot에서는 2.91%, large focal spot에서는 5.63% 높았다.
- 그리고 8x2.5㎜의 나선형 스캔과 8 채널의 4ix5㎜ 고식적 스캔에서의 z-축 선량효율은 각각 99.82%로 동일하였고, 8×1.25 ㎜의 나선형 스캔과 8 채널의 2i×5㎜의 고식적 스캔에서의 선량효율 역시 85.19%로 동일하였다.
- 그리고 MDCT인 LightSpeed QXi, LightSpeed Ultra, LightSpeed Ultra 16, LightSpeed VCT 모델에서 측정한 z-축 선량효율은 small beam collimation을 사용한 경우 64 MDCT가 가장 높았으며(small focal spot ; 92.70%, large focal spot: 89.31%), 16 MDCT와 8 MDCT는 근소한 차이를 보였으며 4 MDCT가 가장 낮았다.
- 26% 높았다. 그리고 large focal spot에서는 5 ㎜ beam collimation에 비해 10 ㎜ beam collimation과 20 nun beam collr matione 각각 18.31%와 28.14% 높았으며, 10 ㎜ beam collimation0]] 비해 20 ㎜ beam collimatione 9.83%높았다, 8 슬라이스 MDCT의 경우 tube 일 회전에 8개 영상을 획득하는 10 ㎜ beam collimation에 비해 20 ㎜ beam collimation의 z—축 선량효율이 small focal spot 에서는 16.70%, large focal spot에서는 16.00% 높았다. 16 슬라이스 MDCT의 경우 tube 일 회전에 16개 영상을 획득하는 10 ㎜ beam collimation에 비해 20 ㎜ beam collimation의 z-축 선량효율이 small focal spot에서는 12.
- 20% 였다. 그리고 small focal spot과 small beam collima-tion을 적용한 조합이 평균 85.45%, large focal spot과 small beam collimation을 적용한 조합이 평균 78.61%를 보였다.
- 또한 focal spot의 크기에 비해 beam collimation 크기가 z-축 선량효율에 미치는 영향이 상대적으로 큰 것을 알 수 있었다. 이는 사용자가 작은 크기의 focal spot을 채택하여 환자선량을 감소시키는 방법에 비해 허용 가능한 최대의 beam collimation을 사용함으로써 장치의선량효율을 향상시키고 검사로 인한 환자피폭을 감소시키는 효과가 클 수 있음을 시사한다.
- MDCT 중에서는 small beam collimation 적용 시 64 MDCT가 z-축 기하학적 선량효율이 가장 높았으며, large beam collimation 적용 시에는 small focal spot에서는 8 MDCT 가, large focal spot에서는 16 MDCT가 가장 높았다. 또한 z-축 기하학적 선량효율에 영향을 미치는 주된 스캔파라메터으로는 focal spot과 beam collimation의 크기임을 알았다. 즉, large focal spot 사용 시 보다 small focal spot 사용 시 z-축 선량효율이 증가하였고, narrow beam collimation에 비해 wide beam collimation을 사용할수록 증가하였다.
- 34%)순이었다. 반면에 large beam collimation과 large focal spot의 조합에서는 16 MDCT가 가장 높았으며(97.40%)64 MDCT(94.94%), 8 MDCT(94.84%), 4 MDCT(82.75%)순이었다.
- 본 연구에서 z-축 기하학적 선량효율은 SDCT가 가장 높았고, 4 슬라이스 MDCT가 가장 낮았다. MDCT 중에서는 small beam collimation 적용 시 64 MDCT가 z-축 기하학적 선량효율이 가장 높았으며, large beam collimation 적용 시에는 small focal spot에서는 8 MDCT 가, large focal spot에서는 16 MDCT가 가장 높았다.
- 의 beam collimation을 갖는 8X1.25 ㎜의 detector combination에서 나선형 스캔의 pitch를 0.625, 0.875,1.35 그리고 1.675로 변화시키고 z-축 선량효율을 측정한 결과 모든 pitch에서 82.26%로 동일하였다. 그리고 16 슬라이스 MDCT에서 small focal spot과 20 ㎜의 beam collimation을 갖는 16×1.
- 알 수 있었다. 이는 사용자가 작은 크기의 focal spot을 채택하여 환자선량을 감소시키는 방법에 비해 허용 가능한 최대의 beam collimation을 사용함으로써 장치의선량효율을 향상시키고 검사로 인한 환자피폭을 감소시키는 효과가 클 수 있음을 시사한다.
- 또한 GE사의 single detector 나선형 CT인 HiSpeed advantage 모델의 경우 80%인 반면 4 MDCT(LightSpeed QXi)와 8 MDCT(LightSpeed Ultra)와 16 MDCT(LightSpeed Ultra16)의 경우 70%를 보이고 있다10). 즉, X-선관 일 회전에 많은 수의 영상획득이 가능한 higher slice CT 장치일수록 detector array의 기하학적 검출효율이 다소 감소됨을 알 수 있다.
- 즉, large beam collimation과 small focal spot의 조합에서는 z-축 선량효율이 8 MDCT가 가장 높았으며 (98.96%),16 MDCT(98.66%), 64 MDCT(95.61%), 4 MDCT(86.34%)순이었다. 반면에 large beam collimation과 large focal spot의 조합에서는 16 MDCT가 가장 높았으며(97.
- 또한 z-축 기하학적 선량효율에 영향을 미치는 주된 스캔파라메터으로는 focal spot과 beam collimation의 크기임을 알았다. 즉, large focal spot 사용 시 보다 small focal spot 사용 시 z-축 선량효율이 증가하였고, narrow beam collimation에 비해 wide beam collimation을 사용할수록 증가하였다.
후속연구
- 그러므로 사용자 역시 장치의 세부적인 특성을 자세히 알고 환자선량의 감소를 위해 최대한 노력해야 함은 물론이며, 의학적으로 얻어지는 영상정보와 비교하여 피폭이 정당화 될 수 있도록 기술적 인자들의 사용에 심사숙고하며, 질병을 찾아내는 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭선량을 줄일 수 있는 연구와 노력을 계속해야 할 것이다.
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