[논문]열형광선량계를 이용한 16-MDCT와 64-MDCT의 관상동맥 CT 혈관조영술 시 선량평가

김상태; 최지원; 조정근

doi:10.5392/jkca.2010.10.6.336

열형광선량계를 이용한 16-MDCT와 64-MDCT의 관상동맥 CT 혈관조영술 시 선량평가
Evaluation of the dose of 16-MDCT and 64-MDCT in case of Coronary Artery CT Angiography using Thermoluminescence Dosimeter 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.10 no.6, 2010년, pp.336 - 343

김상태 (전북대학교 방사선과학기술학과, 분당서울대학교병원 영상의학과) , 최지원 (전주대학교 방사선학과) , 조정근 (전주대학교 방사선학과)

초록
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관상동맥 CT 혈관조영술(coronary artery CT angiography)은 작은 스캔 길이에도 불구하고 방사선량이 높다. 3차원 영상을 얻기 위해서 다른 방사선 검사보다 고 선량(high dose)이 조사되는 CT촬영으로 인한 방사선 피폭이 중요한 문제로 대두되고 있어 MDCT의 이용 시 장기선량에 대한 고찰이 필요하다. 16-MDCT와 64-MDCT에서 동일 프로토콜의 관상동맥 CT 혈관조영술을 대상으로 16-MDCT와 64-MDCT에서의 주요장기의 흡수선량을 측정하여 주선속 내외의 주요장기 흡수선량 및 유효선량의 차이를 비교하였다. 그 결과 관상동맥 CT 혈관조영술시 받는 흡수선량이 큰 조직 순으로 열거하면 16-MDCT에서 심장, 위, 간, 췌장, 신장, 비장, 대장, 폐, 소장, 갑상선, 난소, 방광, 안와 순으로 $0.538{\pm}0.026(Mean{\pm}SD,\;p<0.05)mGy{\sim}71.316{\pm}4.316mGy$의 흡수선량 분포를 나타냈으며 64-MDCT에서는 심장, 위, 췌장, 비장, 간, 신장, 소장, 대장, 폐, 갑상선, 난소, 방광, 안와 순으로 $0.87{\pm}0.01mGy{\sim}115.26{\pm}1.59mGy$의 흡수선량 분포를 나타내 16-MDCT와는 그 분포 형태가 다소 다르게 나타났다. 관상동맥 CT 혈관조영술 1회 촬영으로 받는 환자선량이 16-MDCT에서 심장을 기준으로 한 흡수선량이 $71.316{\pm}4.316mGy$였으며 64-MDCT에서는 $115.26{\pm}1.59mGy$로 나타났고 유효선량은 16-MDCT에서 7.41 mSv, 64-MDCT에서 12.11 mSv로 나타났다. 상대적으로 스캔길이와 면적이 비교적 큰 뇌 CT 2.8 mSv, 안면-도관 CT 0.8 mSv, 가슴 CT 5.7 mSv, 골반 CT 7.2 mSv, 복부와 골반 CT에서 14.4 mSv임을 감안할 때 스캔구간이 심장에 제한된 13 cm의 스캔길이를 고려하면 상당히 높다. 그러나 주어진 진료 목적을 달성하면서 환자의 선량을 감축할 수 있다면 그러한 노력을 게을리 하지 말아야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Coronary artery CT angiography has short scanning length, the exposure dose is high. Therefore, it is required to study on the organ dose when using MDCT. We compared the differences between the absorbed dose and effective dose in the major organs assessing the absorbed dose in the major organs by 16-MDCT and 64-MDCT in the subjects with coronary artery CT angiography, the same protocol by 16-MDCT and 64-MDCT. As a result, the great orders of absorbed dose when conducting coronary artery CT angiography had been shown as heart, stomach, liver, pancreas, kidney, spleen, large intestine, lung, small intestine, thyroid gland, ovary, bladder, and orbit with the absorbed dose distribution of $0.538{\pm}0.026(Mean{\pm}SD,\;p<0.05)mGy{\sim}71.316{\pm}4.316mGy$ in 16-MDCT, and heart, stomach, pancreas, spleen, liver, kidney, small intestine, large intestine, lung, thyroid gland, ovary, bladder, and orbit with the absorbed dose distribution of $0.87{\pm}0.01mGy{\sim}115.26{\pm}1.59mGy$ in 64-MDCT, demonstrating some different distributions. The exposed doses to the patient per one time scanning with coronary artery CT angiography were $71.316{\pm}4.316mGy$ in 16-MDCT as the absorbed dose based on the heart and $115.26{\pm}1.59mGy$ in 64-MDCT. The effective doses were 7.41 mSv and 12.11 mSv in 16 and 64-MDCT, respectively. Taking into account the results of brain CT with 2.8 mSv that has comparatively large scanning length and size, facial CT 0.8 mSv, chest CT 5.7 mSv, pelvic CT 7.2 mSv, and abdominal and pelvic CT 14.4 mSv, it is very high considering the scanning length of 13 cm limited to the heart for the scanning range.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 앞서 설명한 물리적 실측 팬텀을 이용한 측정기법을 통해 본원에서 가동중인 16 detector row CT(이하 16-MDCT)와 64 detector row CT(이하 64-MDCT)에서 동일 프로토콜의 관상동맥 CT 혈관조영술을 대상으로 16-MDCT와 64-MDCT에 서의 주요장기의 흡수선량을 측정하여 주선속 내외의 주요장기 흡수선량 및 유효선량의 차이를 비교해 보고자 한다.

제안 방법

TLD를 교정하고자 조사범위 10 × 10 cm 2 , SSD 100 cm거리에서 TLD 위에 30 cm × 30 cm × 1.5 cm 두께를 가진 고체 팬텀을 놓고 MU(Monitor Unit)당 1 cGy 가 전달 되도록 교정하였고, TLD의 선택된 소자 그룹의 평균 감도 값으로 각각의 소자에 감도를 보상해주는 역할을 하는 소자 보정계수(Element Correction Coefficient: ECC)값과 소자가 열을 받고 빛을 방출하는 것을 광전자 증배관(Photo Multiflier Tube : PM-Tube)에서 검출하여 빛을 전류로 전환시키고 이 전류는 집적전하를 만들어 내기 위하여 획득시간 동안에 집적된 것을 nC(nanoCoulombs)로 나타내고 이 집적된 전하를 흡수선량 단위로 전환시켜주는 판독교정 인자(Reader Calibration Factor : RCF)값을 구하였다.
TLD를 팬텀의 목적장기에 삽입시키기 위하여 관상 동맥 CT 혈관조영술을 시행한 20대 여성의 scanogram 과 축상면(axial) 이미지를 이용하여 폐를 제외한 Alderson Rando Phantom에 구분되어 있지 않은 안와, 갑상선, 심장, 위, 비장, 췌장, 신장, 소장, 대장, 방광, 난소의 위치 및 부피를 팬텀내에 선정하는 작업을 수행하였다[그림 2]. TLD를 삽입할 홀의 위치를 선정하기 위해 팬텀과 인체의 대상 장기를 일치시키고자 실제 환자의 축상면 이미지와 Phantom의 축상면 이미지의 면적과 일치시키기 위한 확대율을 적용시켜 Phantom 내부에 장기모형을 그렸다[15].
TLD를 팬텀의 목적장기에 삽입시키기 위하여 관상 동맥 CT 혈관조영술을 시행한 20대 여성의 scanogram 과 축상면(axial) 이미지를 이용하여 폐를 제외한 Alderson Rando Phantom에 구분되어 있지 않은 안와, 갑상선, 심장, 위, 비장, 췌장, 신장, 소장, 대장, 방광, 난소의 위치 및 부피를 팬텀내에 선정하는 작업을 수행하였다[그림 2]. TLD를 삽입할 홀의 위치를 선정하기 위해 팬텀과 인체의 대상 장기를 일치시키고자 실제 환자의 축상면 이미지와 Phantom의 축상면 이미지의 면적과 일치시키기 위한 확대율을 적용시켜 Phantom 내부에 장기모형을 그렸다[15].
관상동맥 CT 혈관조영술시에는 각기 다른 채널수를 갖는 16-MDCT와 64-MDCT로 ECG triggering을 사용하였으며 스캔 시에는 기관지 분기점을 시작으로 하여 아래로 13 cm이 스캔 범위 내에 들어가도록 하였다. 또한 관상동맥 CT 혈관조영술시 스캔조건은[표 1]과 같다.
5 cm 두께를 가진 고체 팬텀을 놓고 MU(Monitor Unit)당 1 cGy 가 전달 되도록 교정하였고, TLD의 선택된 소자 그룹의 평균 감도 값으로 각각의 소자에 감도를 보상해주는 역할을 하는 소자 보정계수(Element Correction Coefficient: ECC)값과 소자가 열을 받고 빛을 방출하는 것을 광전자 증배관(Photo Multiflier Tube : PM-Tube)에서 검출하여 빛을 전류로 전환시키고 이 전류는 집적전하를 만들어 내기 위하여 획득시간 동안에 집적된 것을 nC(nanoCoulombs)로 나타내고 이 집적된 전하를 흡수선량 단위로 전환시켜주는 판독교정 인자(Reader Calibration Factor : RCF)값을 구하였다. 그룹의 평균반응과 관계있는 각 소자에 발생되는 ECC 값과 각각의 흡수선량단위로 전환 시켜준 RCF값을 각각의 소자에 적용시키는 ECCs(Element Correction Coefficient)값을 구하여 TLD를 읽는데 보정하였다.
흡수선량의 측정을 위해 열형광선량계는 Alderson Rando phantom의 안와(orbit), 갑상선(thyroid), 폐(lung), 심장(heart), 위(stomach), 간(liver), 비장(spleen), 췌장(pancreas), 신장(kidney), 소장(small intestine), 대장(large intestine), 방광(bladder), 난소(ovary)의 위치에 해당되는 팬텀의 홀(hole)안에 열형 광선량계를 위치시킨 후, 16-MDCT와 64-MDCT에 팬텀을 고정시켜 스캔을 시행하였으며, 측정의 오차를 줄이기 위해 16-MDCT와 64-MDCT에서 각각 5회 반복 측정을 시행하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 관상동맥 CT 혈관조영술 시행 시 16-MDCT와 64-MDCT에서 주 선속 내의 장기와 주선속 이외의 주변 장기들의 흡수선량 및 유효선량의 비교를 위해 본원에서 사용되고 있는 PHILIPS Mx 8000 IDT(16-MDCT)와 PHILIPS Brilliance(64-MDCT) CT 를 이용하였고 선량 측정용 인체 모형 팬텀으로는 성인 여성을 대표하는 Alderson Rando 팬텀을 이용하여 장기흡수선량을 측정하였다. Alderson Rando 팬텀은 뼈, 폐, 기도 그리고 조직 등가물질의 성분으로 이루어져 있는 인체와 동일 구조이다.
열형광선량계 판독장비는 Harshaw5500(Harshaw, Solon, USA)[그림 1]이며 선량계는 LiF TLD chip(TLD-100, Solon/Harshaw, USA) 열형광소자로 서, LiF:Mg,Ti로 제작된 열형광물질이며, 3.2×3.2×0.9 mm3 의 형태로 제작되었다.
치료용 선형가속기(MEVATRON, SIEMENS, Germany)로부터 나오는 6 MV의 X-선을 사용하였다. 열형광선량계 판독장비는 Harshaw5500(Harshaw, Solon, USA)[그림 1]이며 선량계는 LiF TLD chip(TLD-100, Solon/Harshaw, USA) 열형광소자로 서, LiF:Mg,Ti로 제작된 열형광물질이며, 3.

성능/효과

16-MDCT에서와 마찬가지로 평균 흡수선량은 심장에서 115.26±1.59 mGy로 가장 높았으며 위장에서 85.13±1.52 mGy을 나타내어 상대적으로 높은 흡수선량을 나타내었다.
CT 혈관조영술시 받는 흡수선량이 큰 조직 순으로 열거하면 16-MDCT에서 심장, 위, 간, 췌장, 신장, 비장, 대장, 폐, 소장, 갑상선, 난소, 방광, 안와 순으로 0.538±0.026(Mean±SD, p<0.05) mGy ~ 71.316±4.316mGy의 흡수선량 분포를 나타냈으며 64-MDCT에서는 심장, 위, 췌장, 비장, 간, 신장, 소장, 대장, 폐, 갑상선, 난소, 방광, 안와 순으로 0.87±0.01 mGy ~ 115.26±1.59mGy 의 흡수선량 분포를 나타내 16 MDCT 와는 그 분포 형태가 다소 다르게 나타났다.
CTDIvol은 16-MDCT에서의 33.3 mGy로 나타났으며 64-MDCT에서 47 mGy로 나타났다. DLP는 16-MDCT에서 529.
관상동맥 CT 혈관조영술을 시행하는데 있어서 TLD 의 삽입 위치를 결정하기 위한 장기의 위치결정과 스캔을 위해 팬텀을 테이블에 눕히는 과정에서 발생하는 위치에 대한 오차에 따라서 흡수선량의 차이가 다소 발생할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 X선의 방사선가중계 수가 1이므로 등가선량은 흡수선량과 같은 수치를 나타내었다.
이를 보상하는 방법은 선량을 5배 더 주는 것뿐이다. 당연한 결과이지만 부채꼴 빔에 노출되는 조직에서는 흡수선량이 높고 빔 바깥에 있는 조직에서는 심장과 인접한 여부에 따라 흡수선량의 차이가 적은 장기도 있고 큰 장기도 있었다. 이러한 현상은 사용되는 광자 에너지가 비교적 높은 X선이기 때문에 산란 확률이 높아져 그러한데 이는 16-MDCT에서보다 64-MDCT에서 더욱 두드러진다.
본 연구의 대상이 된 관상동맥 CT 혈관조영술 1회 촬영으로 받는 환자선량이 16- MDCT에서 심장을 기준으로 한 흡수선량이 71.316±4.316 mGy 이었으며 64-MDCT에서는 115.26±1.59mGy 로 나타났고 유효선량은 16-MDCT에서 7.41 mSv, 64-MDCT에서 12.11 mSv로 표 4에서 알 수 있듯이 상대적으로 스캔길이와 면적이 비교적 큰 뇌 CT 2.8 mSv, 안면-도관 CT 0.8 mSv, 가슴 CT 5.7 mSv, 골반 CT 7.2 mSv, 복부와 골반 CT에서 14.4 mSv임을 감안할 때 스캔구간이 심장에 제한된 13 cm의 스캔길이를 고려하면 상당히 높다.
심장과 인접한 장기인 간과 췌장, 신장에서 26.218±0.178 mGy, 25.960±0.157 mGy, 21.450±1.216 mGy의 흡수선량을 보였는데 심장을 둘러싸고 있는 폐에서의 흡수선량은 10.668±0.649 mGy로 상대적으로 낮은 흡수선량을 보였다.
또한 X선의 방사선가중계 수가 1이므로 등가선량은 흡수선량과 같은 수치를 나타내었다. 주요 선속 내의 장기인 심장에서 가장 높은 흡수선량을 나타내고 폐를 제외한 그와 인접한 장기인 위장, 신장, 비장, 췌장에서도 비교적 높은 흡수선량을 나타내 주요 선속 외의 장기들에도 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	관상동맥 CT 혈관조영술 시 방사선의 흡수선량이 큰 조직을 순서대로 열거하시오.	16-MDCT와 64-MDCT에서 동일 프로토콜의 관상동맥 CT 혈관조영술을 대상으로 16-MDCT와 64-MDCT에서의 주요장기의 흡수선량을 측정하여 주선속 내외의 주요장기 흡수선량 및 유효선량의 차이를 비교하였다. 그 결과 관상동맥 CT 혈관조영술시 받는 흡수선량이 큰 조직 순으로 열거하면 16-MDCT에서 심장, 위, 간, 췌장, 신장, 비장, 대장, 폐, 소장, 갑상선, 난소, 방광, 안와 순으로 $0.538{\pm}0.
	의료업계에서 이용하는 진단용 X선을 이용한 검사로 무엇이 있는가?	인류의 총 피폭 중 인공방사선피폭이 20 %정도이며그 중 15 %이상이 의료과정에서 받는 피폭이다. 이 중 11 %가 진단용 X선에 의한 피폭인데[1], 진단용 X선을 이용한 검사는 크게 일반적인 X선 검사와 CT촬영으로 구분할 수 있다. CT는 강력한 진단 수단 중 하나이지만 환자가 받는 선량은 일반적인 X선 검사와 비교하여 높다[2].
	CT촬영에서 환자가 받는 방사선량이 시간이 지날수록 증가하고 있는 이유는 무엇인가?	CT는 강력한 진단 수단 중 하나이지만 환자가 받는 선량은 일반적인 X선 검사와 비교하여 높다[2]. CT의 검사 빈도는 모든 X선 검사의 4 %에 불과 하지만 집단 선량은 40 %로[3][4] 2003년의 보고서에서는 진단 방사선 전체 집단선량의 47 % 비율에 이를 뿐만 아니라[5], 최근 더 신속하고 높은 화질을 얻으려는 경향으로 환자선량이 증가하는 추세에 있다[6-8]. 진단을 받는 환자의 선량은 선량한도의 적용대상에서는 제외되지만 방호의 최적화 관점에서 주어진 의료목적을 달성하면서 환자의 선량을 최소화해야 한다.

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Euclid Seeram, Computed Tomography : Physical principles, Clinical Applications & Quality Control, W. B. Saunders, pp.220-223, 1994.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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