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문제 정의
- 본 연구는 의료영상 진단 장비인 CT검사의 방사선 선량을 파악하는데 있다. CT장비의 세대별과 검사부위별로 환자선량을 측정하여 제시하므로 방사선 피폭선량을 경감하기 위한 기준설정에 기초 자료를 제시하여 정책수립의 계기를 마련하고자 한다. 문헌고찰 및 여러 기관으로부터 자료를 수집하였고, 각 의료기관의 CT장비에서 선량을 측정하였으며 Protocol을 기초로 환자선량을 추정하였다.
- 대부분의 CT검사에 의한 저선량의 의료 목적상 피폭은 현 단계에서 환자에게 큰 영향을 미치지 않는다고 한다. 그러나 실제 어느 정도의 양인지, 또 인체에 어떤 장해를 일으킬 수 있는지에 대해서는 추정만할 뿐 명확한 정량적인 정보나 연구들이 부족한 실정이므로 본 연구에서는 국내에서 설치 사용되고 있는 장비를 각 세대별, 검출기 수에 따라 분류하고 각 병원, 장비의 검사방법 및 검사시간을 조사하여, 1인의 환자가 검사과정에서 받는 피폭이 검사방법, 장치 세대별, 검사 의료기관에 따라 피폭선량의 차이가 있는지를 평가하고, 정량적인 수치를 조사하여 최소한의 방사선 피폭선량을 경감하기 위한 기준 설정에 필요한 기초 자료를 제시하며, 장래의 연구와 방사선 피폭 관리 정책수립의 영향을 위해서 필요성이 있다고 사료되어 본 연구의 목적으로 설정하였다.
- 본 연구는 의료영상 진단 장비인 CT검사의 방사선 선량을 파악하는데 있다. CT장비의 세대별과 검사부위별로 환자선량을 측정하여 제시하므로 방사선 피폭선량을 경감하기 위한 기준설정에 기초 자료를 제시하여 정책수립의 계기를 마련하고자 한다.
제안 방법
- . 1대마다 스캐너에 대한 측정치가 없어도 공표된 CTDI 데이터로부터 얻은 기종별로 일반적인 데이터를 이용하여 선량의 대략적인 추정이 가능한 점과 소수의 장비로부터 데이터를 얻을 수밖에 없는 경우에도 표준적인 두부와 복부의 선량계측용 팬텀에서 CTDI값의 측정으로부터 모든 임상 촬영 protocol에 대해서 CTDI와 DLP를 추정할 수 있으며, 설치 가동 중인 모든 장비에 대한 측정치가 없어도 표준적으로 측정된 CTDI 데이터로부터 얻은 기종별로 일반적인 데이터를 이용하여 선량의 대략적인 추정이 가능하므로 본 연구는 많은 장비로부터 측정치를 얻지는 못했지만 CT로부터 방사선 피폭을 추정하는 데는 큰 무리가 없었던7) 점에 근거하여 우리나라에서 사용되고 있는 CT장비의 CTDIW값을 추정하였다.
- 장비별 특성에 따른 제시되는 각각의 CTDI값 또는 장비에서 보여주는 DLP수치도 조사하여 비교 계산하였다. 29개 의료기관의 conventional 장비 5대, single slice MDCT 장비 14대, 4slice MDCT 장비 8대, 8slice MDCT 장비 3대, 16slice MDCT 장비 12대의 총 42대 장비에서 각각의 검사 protocol을 조사하였다.
- conventional 장비는 일반적으로 스캔 방향이 시계방향과 반시계 방향으로 반복 회전하면서 스캔을 하는 방식인데 각각 회전방향에서의 선량 값이 약간의 차이를 나타내므로 2회의 스캔을 시행하여 평균값을 기록하였다. 같은 방법으로 두부용 팬텀과 복부용 팬텀을 차례로 스캔한 후 피폭선량을 측정하였다6).
- 측정 시 각각 장치에 주어진 mAs값이 다르므로 여러 장치의 비교를 위해 100 mAs 단위로 변환하여 표시한다. 또한 측정된 심부선량과 주변선량의 CTDI값을 이용하여 다음 식에 의하여 CTDIW를 구하였다6).
- CTDI를 측정하기 위해서 사용되는 실험장비가 조사선량 값을 표시하고 있기에 식 (1)에 의하여 CTDI값을 구하였고, 조사선량의 값은 심부선량과 주변선량의 평균값을 나타냈으며, 모든 값은 소수점 둘째자리 값까지 표시하였다. 또한 측정된 심부선량과 주변선량의 CTDI값을 이용하여 식 (2)에 의하여 CTDIW를 구하였다.
- CT장비의 세대별과 검사부위별로 환자선량을 측정하여 제시하므로 방사선 피폭선량을 경감하기 위한 기준설정에 기초 자료를 제시하여 정책수립의 계기를 마련하고자 한다. 문헌고찰 및 여러 기관으로부터 자료를 수집하였고, 각 의료기관의 CT장비에서 선량을 측정하였으며 Protocol을 기초로 환자선량을 추정하였다. 이를 바탕으로 얻은 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
- 의료기관에서 가장 많은 검사 빈도를 보이는 두부검사는 검사목적과 발생 상황에 따라 다양한 검사 방법이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 각 의료기관에서 시행되고 있는 일반적인 두부검사의 protocol을 가지고 DLP값를 산출하였다. 조영제를 사용하지 않을 경우의 환자선량은 16slice MDCT 장비의 평균이 818.
- 의료기관에서 이용되는 CT 장비와 검사방법을 분류하고, 검사부위별 protocol을 조사한 후, 식 (3)을 이용하여 1회 검사에 따른 검사환자가 받는 선량(DLP)을 조영제 사용하지 않는 경우와 조영제를 사용하는 경우로 산출하였다. DLP는 일련의 모든 영상에 대한 총 선량의 측정값이다.
- 의료기관에서 실시되었던 CT검사에서 통계적으로 검사실시 빈도수가 높은 5부위를 선정하여(29개 의료기관의 2003년에서 2005년 검사통계자료 참고), 검사부위별 protocol(관전압, 관전류, beam 두께, 검사범위, 검사시간, 슬라이스 수, table speed/pitch, 조영제 전후검사, 반복검사 횟수 등)을 조사한 결과 공통적으로 두부, 흉부, 복부-골반, 간 부위의 검사가 선정되었다. 장비별 특성에 따른 제시되는 각각의 CTDI값 또는 장비에서 보여주는 DLP수치도 조사하여 비교 계산하였다. 29개 의료기관의 conventional 장비 5대, single slice MDCT 장비 14대, 4slice MDCT 장비 8대, 8slice MDCT 장비 3대, 16slice MDCT 장비 12대의 총 42대 장비에서 각각의 검사 protocol을 조사하였다.
- 조사된 각 의료기관별 검사방법에 따른 protocol을 가지고 일련의 모든 영상에 대한 총 선량의 측정값을 계산한다. 즉 DLP는 아래의 식에 나타낸 바와 같이 CTDIW 에 스캔된 거리를 곱한 값으로 나타낸다6).
- 테이블을 이동시켜 스캔 하고자 하는 팬텀의 정 위치에서 single slice scan을 시행한 후 모니터에 제시되는 전하량과 조사선량을 기록한다. 그 후 동일한 노출조건과 스캔 기법으로 팬텀의 중심과 표면(1cm 깊이)에 차례로 위치시킨 후 각각 스캔을 계속한다.
- 팬텀의 중앙부와 주변부에서 측정된 각각의 조사선량의 평균을 구한 후 CTDI값으로 환산한다. 이때 사용한 공식은 다음과 같다6).
- CTDI 측정 시 사용한 실험기기 및 재료는 피폭선량 측정용 DALI CT 두부용 팬텀(Φ16 cm Plexiglas)과 복부용 팬텀(Φ32 cm Plexiglas)을 사용하였다. 피폭선량 측정용 DALI CT 팬텀에는 0시, 3시, 6시, 9시, 중심부에 직경 1cm의 구멍이 있고 순서적으로 전리조를 삽입하여 피폭선량을 측정하는데 나머지 구멍은 아크릴 플러그로 막았다. 전리함은 Radical Corporation, model 20X5-3 CT, electrometer/Ion chamber, S/N 21560을 사용하였고, Reader는 Radiation Monitor Controller model 2026을 사용하였다.
대상 데이터
- CTDI 측정 시 사용한 실험기기 및 재료는 피폭선량 측정용 DALI CT 두부용 팬텀(Φ16 cm Plexiglas)과 복부용 팬텀(Φ32 cm Plexiglas)을 사용하였다.
- 본 연구는 42개의 의료기관에 설치되어 가동 중인 61대의 CT장치를 대상으로 선량을 각각 2회 측정하여 평균값을 기록하였다.
- 의료기관에서 실시되었던 CT검사에서 통계적으로 검사실시 빈도수가 높은 5부위를 선정하여(29개 의료기관의 2003년에서 2005년 검사통계자료 참고), 검사부위별 protocol(관전압, 관전류, beam 두께, 검사범위, 검사시간, 슬라이스 수, table speed/pitch, 조영제 전후검사, 반복검사 횟수 등)을 조사한 결과 공통적으로 두부, 흉부, 복부-골반, 간 부위의 검사가 선정되었다. 장비별 특성에 따른 제시되는 각각의 CTDI값 또는 장비에서 보여주는 DLP수치도 조사하여 비교 계산하였다.
- 피폭선량 측정용 DALI CT 팬텀에는 0시, 3시, 6시, 9시, 중심부에 직경 1cm의 구멍이 있고 순서적으로 전리조를 삽입하여 피폭선량을 측정하는데 나머지 구멍은 아크릴 플러그로 막았다. 전리함은 Radical Corporation, model 20X5-3 CT, electrometer/Ion chamber, S/N 21560을 사용하였고, Reader는 Radiation Monitor Controller model 2026을 사용하였다. CTDI 측정 방법은 미국 ｢Federal regulation 21 CFR 1020.
데이터처리
- CTDI를 측정하기 위해서 사용되는 실험장비가 조사선량 값을 표시하고 있기에 식 (1)에 의하여 CTDI값을 구하였고, 조사선량의 값은 심부선량과 주변선량의 평균값을 나타냈으며, 모든 값은 소수점 둘째자리 값까지 표시하였다. 또한 측정된 심부선량과 주변선량의 CTDI값을 이용하여 식 (2)에 의하여 CTDIW를 구하였다.
- 본 연구에서의 자료처리는 통계 프로그램인 SPSS(version 10.1)을 이용하여 분석하였다. 자료를 수집한 후 장비의 세대별 구분에 따른 피폭선량의 평균값에 차이가 있는지의 파악과 검사부위별 피폭선량의 평균값에 차이가 있는지를 파악하기 위하여 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
- 1)을 이용하여 분석하였다. 자료를 수집한 후 장비의 세대별 구분에 따른 피폭선량의 평균값에 차이가 있는지의 파악과 검사부위별 피폭선량의 평균값에 차이가 있는지를 파악하기 위하여 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
- 측정된 값은 평균산출, 표준편차 등을 표시하여 전체적인 선량과 장비별, 세대별, 검사부위별로 세분화하여 비교하였다.
이론/모형
- 전리함은 Radical Corporation, model 20X5-3 CT, electrometer/Ion chamber, S/N 21560을 사용하였고, Reader는 Radiation Monitor Controller model 2026을 사용하였다. CTDI 측정 방법은 미국 ｢Federal regulation 21 CFR 1020.33(C)｣에 기술되어 있는 방법을 참조하여 측정하였다6).
성능/효과
- 1. 두부팬텀을 이용하여 측정된 100 mAs당 CTDIW값은4 slice MDCT 장비가 가장 높았으며, 장비 세대별로 구분에 따른 CTDIW값은 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p ＜0.01).
- 2. 복부팬텀을 이용하여 측정된 100 mAs당 CTDIW값은4 slice MDCT 장비가 가장 높았으며, 장비 세대별 구분에 따른 CTDIW값은 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p ＜0.05).
- 3. 두부검사에서의 환자선량은 조영제를 사용하지 않을 경우에 가장 높은 장비는 16 slice MDCT로 818.83 mGy · cm이었다(p ＜0.01).
- 4. 흉부검사에서의 환자선량은 조영제를 사용하지 않을 경우에 가장 높은 장비는 16slice MDCT로 평균은 521.63mGy ․ cm이었다(p ＜0.05). 조영제를 사용하는 경우의 환자선량은 8 slice MDCT 장비에서 가장 높았으며 평균은 1,174.
- 5. 복부-골반검사에서의 환자선량은 조영제를 사용하지 않을 경우에 가장 높은 장비는 16slice MDCT 장비로 평균은 856.27 mGy ․ cm이었다(p ＜0.05). 조영제를 사용하는 경우 가장 높은 장비는 16 slice MDCT로 평균 1,720.
- 6. 조영제를 사용하지 않을 경우에 간 검사에서의 환자 선량이 가장 높은 장비는 8 slice MDCT로 평균 612.07mGy ․ cm이었다. 조영제를 사용하지 않는 경우의 각 장비의 환자선량의 평균에는 유의한 차이가 있었다(p ＜0.
- 두부팬텀을 이용하여 측정된 100 mAs 당 장치 세대별 평균 CTDIW값은 11.23~22.58 mGy이었고, 복부팬텀의 평균 CTDIW값은 7.02~11.96 mGy이었다.
- 두부팬텀을 이용하여 측정된 100 mAs당 팬텀 중심부의 심부선량과 주변선량의 CTDI값은 4 slice MDCT 장비의 평균값이 22.04 mGy, 25.28 mGy로 가장 높았으며, 각 장비의 종류별로 심부선량과 주변선량 CTDI값의 평균은 매우 유의하게 차이가 있었다(p <0.01)(Table 1).
- 복부-골반검사에서 조영제를 사용하는 경우의 환자선량은 conventional 장비에서 평균은 711.60 mGy ․ cm이었고, single slice MDCT 장비의 경우 평균은 1,291.15 mGy ․ cm이었다. 4 slice MDCT 장비의 평균은 1,071.
- 복부팬텀을 이용하여 측정된 100 mAs당 팬텀 중심부의 심부선량 CTDI값으로 4 slice MDCT 장비의 평균값이 7.25mGy로 가장 높게 나타냈으며 각 장비의 평균값 사이에는 매우 유의한 차이가 있다(p <0.01).
- 본 연구를 통해 파악한 결과는 CT의 선량이 비교적 높은 것으로 추정되었으며, 의료기관 및 검사장비에 따라 환자선량에 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 CT검사를 시행할 수 있는 임상적 상태를 제한하는 방안도 모색되어야 할 것이다.
- 조사결과 환자가 받는 DLP가 최고 3,830.4 mGy · cm이었고, 8slice MDCT 장비의 평균은 2,197.93 mGy ․ cm이었다(Table 6).
- 조영제를 사용하는 경우에는 16slice MDCT 장비에서 평균값이 1,720.64mGy ․ cm로 가장 높았으며, 평균값은 장비별로 유의한 차이가 있었다(p < 0.05)(Table 5).
- 93 mGy ․ cm로 가장 높았다. 조영제를 사용하는 경우의 각 장비의 환자선량의 평균에는 유의한 차이가 있었다 (p ＜0.1). 대부분(76.
- 조영제를 사용하는 경우의 환자선량은 4 slice MDCT 장비의 평균이 1,460.77 mGy ․ cm로 가장 높았으며, 환자선량 평균값은 각 장비별로 유의하게 차이가 있었다(p , 0.1)(Table 3).
- 조영제를 사용하지 않을 경우 환자선량의 평균은 16 slice MDCT 장비에서 856.27mGy ․ cm로 가장 높았으며, 장비별로 환자선량 평균값은 유의하게 차이가 있었다(p <0.05).
- 주변선량 CTDI값은 4 slice MDCT 장비의 평균값이 16.74 mGy로 나타났고, 각 장비의 평균값 사이에는 매우 유의한 차이가 있다(p <0.01)(Table 2).
- 측정한 평균 CTDIW값은 4 slice MDCT 장비에서 가장 높았으며, 대부분 multi slice MDCT 장비에서 큰 차이없이 측정값이 높게 나타났다. 이는 장치의 발달과 검사의 고속화가 환자의 피폭선량을 증가시키는 요인임을 확인시켜주는 결과이다4,8).
- 흉부검사에 대한 관심이 증가되면서 건강검진 시에 흉부검사가 시행되는 빈도가 높아졌으며, 다른 장비의 영상 검사보다 진단적 효율이 우수하다. 조영제를 사용하지 않을 경우의 환자선량은 16 slice MDCT 장비에서 평균값 521.
후속연구
- CT검사에서 인체조직이 받는 흡수선량은 1회의 검사에서는 인체에 뚜렷한 장해를 유발시킬 수 있는 저선량 방사선의 한계에 미치지는 않지만, 이보다 약 3~4배 많은 양의 피폭이 있을 수 있는 조영증강 전후(pre- and post-contrast enhancement) CT검사나 multi-phase의 영상을 얻는 나선형 CT를 시행할 경우, 단 시일 내에 시행되는 반복 및 집중검사의 경우나 만성적인 노출에 의한 피폭의 축적이 있을 수 있으므로 이들 검사에 대해서는 신중한 검토가 요구된다. 그리고 진단적 가치가 높은 우수한 영상의 질을 얻기 위해서는 많은 양의 노출이 필요하다고 하지만, 의학적으로 얻어지는 영상의 진단 정보와 피폭에 의한 장해를 감안하여 최적 노출조건을 선택하여 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭을 줄일 수 있는 연구와 노력이 CT장치의 사용자 입장에서 필요하다.
- 단 시일 내에 시행되는 반복 및 집중 검사의 경우나 만성적인 노출에 의한 피폭은 2차적 질병 발생의 위험이 따른다. 검사를 의뢰하는 의사는 CT검사 결과가 환자의 질병관리에 영향을 주는가를 그 때마다 평가해야하며, 방사선과 의사와 방사선사는 어느 검사가 적절한가를 조언할 임상적 가이드라인을 이용할 수 있어야 하며, 이러한 가이드라인은 국가의 기준으로 승인하여 활용할 수 있도록 국가적 차원에서 작성되어야 하고 이에 대한 계속적인 연구 수행이 필요하다고 할 수 있다.
- 골반부의 피폭은 생식선의 비확률적 영향의 발생과 확률적 영향을 일으킬 수 있다13). 그러므로 소아, 젊은 여성 환자 등 검사대상의 저선량검사 protocol의 결정과 작성에 대해서는 더 한층 연구가 진행되어야 한다.
- CT검사에서 인체조직이 받는 흡수선량은 1회의 검사에서는 인체에 뚜렷한 장해를 유발시킬 수 있는 저선량 방사선의 한계에 미치지는 않지만, 이보다 약 3~4배 많은 양의 피폭이 있을 수 있는 조영증강 전후(pre- and post-contrast enhancement) CT검사나 multi-phase의 영상을 얻는 나선형 CT를 시행할 경우, 단 시일 내에 시행되는 반복 및 집중검사의 경우나 만성적인 노출에 의한 피폭의 축적이 있을 수 있으므로 이들 검사에 대해서는 신중한 검토가 요구된다. 그리고 진단적 가치가 높은 우수한 영상의 질을 얻기 위해서는 많은 양의 노출이 필요하다고 하지만, 의학적으로 얻어지는 영상의 진단 정보와 피폭에 의한 장해를 감안하여 최적 노출조건을 선택하여 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭을 줄일 수 있는 연구와 노력이 CT장치의 사용자 입장에서 필요하다. 또한 의학적으로 얻어지는 영상정보와 비교하여 피폭이 정당화 될 수 있도록 여러 가지 기술적 인자들의 사용에 심사숙고하며, 질병을 찾아내는 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭선량을 줄일 수 있는 연구와 노력을 계속해야 한다.
- 본 연구를 통해 파악한 결과는 CT의 선량이 비교적 높은 것으로 추정되었으며, 의료기관 및 검사장비에 따라 환자선량에 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 CT검사를 시행할 수 있는 임상적 상태를 제한하는 방안도 모색되어야 할 것이다. 단 시일 내에 시행되는 반복 및 집중 검사의 경우나 만성적인 노출에 의한 피폭은 2차적 질병 발생의 위험이 따른다.
- 그리고 진단적 가치가 높은 우수한 영상의 질을 얻기 위해서는 많은 양의 노출이 필요하다고 하지만, 의학적으로 얻어지는 영상의 진단 정보와 피폭에 의한 장해를 감안하여 최적 노출조건을 선택하여 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭을 줄일 수 있는 연구와 노력이 CT장치의 사용자 입장에서 필요하다. 또한 의학적으로 얻어지는 영상정보와 비교하여 피폭이 정당화 될 수 있도록 여러 가지 기술적 인자들의 사용에 심사숙고하며, 질병을 찾아내는 진단적 가치를 저해하지 않는 범위에서 피폭선량을 줄일 수 있는 연구와 노력을 계속해야 한다.
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