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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 논리계산 프로그램인 PCXMC를 이용하여 전 척추 전·후 방향 검사를 시행 할 때 방사선 조사 방식인 AEC mode(자동 노출 제어 방식)와 Fix mode(고정 노출 방식)에서의 유효선량 및 장기 선량을 비교 평가해 보고 영상의 화질을 평가하여 Fix mode 방식의 유용성을 알아보고자 한다.
제안 방법
- 본원의 Definium 8000(GE)을 이용한 전 척추 전·후 방향 검사법은 경추, 흉·요추, 요추·천추부의 3phase로 나누어 각각 X선을 조사 한 후 row data를 영상 재구성 처리 과정을 통해 하나의 전체 척추 영상으로 구현해 내는 방식이다. X선 발생장치에 RANDO Phantom을 위치시키고 영상 획득을 위한 3회 분할 조사 시 phantom표면의 조사야 중앙부에 Unfors Xi meter를 부착하여 각 부분의 air kerma(mGy)값을 측정하고 PCXMC 프로그램을 이용하여 AEC mode 방식과 Fix mode 방식에서의 장기선량을 측정하고 합산하는 방법으로 유효선량을 산출하였고 위 방법을 3회 측정하여 평균값을 비교하였다4(Fig. 1,2).
- 각각의 방사선 조사 방식을 통해 획득한 전 척추 영상의 화질을 비교 평가하기 위해서 X선 검출기 중앙부에 해상력 차트를 부착하고 phantom을 촬영하여 전 척추 영상으로 합산되기 위한 경추, 흉·요추, 요추·천추부 3부위의 영상을 획득하였다.
- 이때 Fix mode에서 사용한 조건은 AEC mode 방식과 동일한 80kVp로 관전압을 고정하였고 관전류는 경추부와 요추부의 검사를 Fix mode 방식으로 시행하였을 때 본원의 X선 발생장치에 표시된 노출 표시기(DEI : Digital Exposure Index)값의 적정 범위 내에서 벗어나지 않는 25mAs, 32mAs, 40mAs, 50mAs을 선택하여 각 조건에서의 장기선량 및 유효선량을 측정하였다(Table 1,2).
- 촬영조건은 관전압, 관전류, 양극 각도, 고유여과 두께를 입력하여 시뮬레이션 하고 Input dose value는 Unfors Xi meter를 사용하여 측정한 Air kerma(mGy)값을 입력하여 장기선량 및 유효선량을 산출하였다.
대상 데이터
- 각각의 방사선 조사 방식을 통해 획득한 전 척추 영상의 화질을 비교 평가하기 위해서 X선 검출기 중앙부에 해상력 차트를 부착하고 phantom을 촬영하여 전 척추 영상으로 합산되기 위한 경추, 흉·요추, 요추·천추부 3부위의 영상을 획득하였다. 각 영상의 중앙에 나타난 해상력 차트를 PACS상에서 경력 10년차 이상 3명의 방사선사가 평가하였다.
이론/모형
- 유효선량을 산출하기 위한 조직가중치는 ICRP-103에 근거하였고 대장은 1997년 ICRP clarification6)에 따라 결장의 선량으로 하였다. 이때 남성을 기준으로 유효선량을 산출하였다(Table 5).
성능/효과
- 810mSv로 각각 측정되었다. AEC mode 방식에서 Fix mode 방식의 각 촬영 조건보다 유효선량이 모두 높게 측정되었고 25mAs로 조사하였을 때와 비교하였을 때 약 3배 정도 높게 산출되어 가장 큰 차이를 나타냄을 알 수 있었다.
- AEC mode 방식은 촬영거리, 환자의 체형 및 두께를 고려하여 ion-chamber를 통해 자동으로 X선이 노출되기 때문에 검사부위가 얇은 경추부에서의 장기선량이 Fix mode방식에 비하여 비교적 낮게 산출되는 장점이 있었지만 흉·요추부와 요추·천추부에서는 Fix mode 방식에 비하여 전반적으로 장기선량이 높게 산출되었고 유효선량 또한 AEC mode 방식이 Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 0.873mSv, 32mAs에서 0.760mSv, 40mAs에서 0.629mSv, 50mAs에서 0.468mSv 높게 산출되었다.
- Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 경추부의 해상력이 1.8LP/mm로 평가되어 AEC mode 방식과 비교 시 동일하게 평가되었으나 흉·요추, 요추·천추부에서의 해상력은 전반적으로 떨어지는 것으로 평가되었다.
- Fix mode방식에서 mAs값이 증가함에 따라 air kerma값은 증가하였고 50mAs로 조사하였을 때 경추부 air kerma값은 AEC mode 방식의 경추부 air kerma값 보다 약 2배 높게 측정되었으며 흉·요추, 요추·천추부에서는 AEC mode 방식의 air kerma값이 Fix mode 방식의 각 촬영 조건에서의 값과 비교 시 약 2~5배 높게 측정되었음을 알 수 있었다.
- PCXMC 프로그램을 통해 유효 선량을 산출한 결과 AEC mode 방식에서 1.278mSv로 측정되었고 Fix mode 방식에서 25mAs 일 때 0.405mSv, 32mAs 일 때 0.518mSv, 40mAs 일 때 0.649mSv, 50mAs 일 때 0.810mSv로 각각 측정되었다. AEC mode 방식에서 Fix mode 방식의 각 촬영 조건보다 유효선량이 모두 높게 측정되었고 25mAs로 조사하였을 때와 비교하였을 때 약 3배 정도 높게 산출되어 가장 큰 차이를 나타냄을 알 수 있었다.
- PCXMC를 이용하여 장기선량을 측정한 결과 Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 AEC mode 방식과 비교 시 경추부에 위치하는 기도, 갑상선, 구강점막, 타액선 등의 장기선량이 거의 동일하게 나타났고 그 외의 장기선량은 전반적으로 낮은 수치로 나타났다. 또한 32mAs, 40mAs, 50mAs 각각의 Fix mode 방식의 촬영조건으로 조사하였을 때 AEC mode 방식과 장기선량을 비교하여 본 결과 총 26개 장기 중 뇌, 기도, 갑상선, 구강 점막, 타액선과 같은 경추부에 존재하는 5개의 장기를 제외한 21개의 장기에서 모두 AEC mode 방식에서 높게 측정되었음을 알 수 있었다.
- 각 영상들은 경력 10년차 이상의 방사선사 3명에 의해 평가되었고 전 척추 영상을 구성하는 경추, 흉·요추, 요추·천추부 3부분의 영상에 나타난 해상력 차트를 육안으로 평가하여 비교 분석해 본 결과 AEC mode 방식이 Fix mode 방식의 각 촬영조건보다 전반적으로 해상력이 우수하다고 평가되었다.
- 568mGy와 비교 시 2배 낮은 수치로 나타났다. 그 외 AEC mode 방식에서 골수 0.536mGy, 전립선 1.764mGy, 림프절 1.139mGy로 측정되어 Fix mode 방식의 각 촬영조건과 비교 했을 때 3~5배 전부 높은 수치로 나타났다.
- PCXMC를 이용하여 장기선량을 측정한 결과 Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 AEC mode 방식과 비교 시 경추부에 위치하는 기도, 갑상선, 구강점막, 타액선 등의 장기선량이 거의 동일하게 나타났고 그 외의 장기선량은 전반적으로 낮은 수치로 나타났다. 또한 32mAs, 40mAs, 50mAs 각각의 Fix mode 방식의 촬영조건으로 조사하였을 때 AEC mode 방식과 장기선량을 비교하여 본 결과 총 26개 장기 중 뇌, 기도, 갑상선, 구강 점막, 타액선과 같은 경추부에 존재하는 5개의 장기를 제외한 21개의 장기에서 모두 AEC mode 방식에서 높게 측정되었음을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 전 척추 전·후 방향 검사 시 AEC mode 방식과 Fix mode 방식으로 촬영 조건을 달리하여 X선을 조사하고 PCXMC 프로그램을 이용하여 장기선량을 산출하여 비교 평가하였을 때 측정된 총 26개의 장기 중 경추부에 위치한 뇌, 기도, 갑상선, 구강 점막, 타액선의 5개 장기는 Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 AEC mode 방식으로 조사하여 산출한 장기선량의 값과 유사하게 측정되었고 Fix mode 방식에서 32mAs, 40mAs, 50mAs로 조사하였을 경우에는 AEC mode 방식에 비해 높게 측정되었다.
- 유효선량의 측정치 또한 AEC mode 방식에서 흉·요추부와 요추·천추부의 조사선량이 Fix mode 방식에서 설정된 촬영조건의 조사선량보다 높았기 때문에 1.5~3배 정도 높게 측정되었다.
- 장기 선량 및 유효 선량 측정을 위하여 X선을 공기에 조사했을 때 유리되는 하전입자의 초기 운동에너지를 공기 1kg에 대하여 나타낸 X선 조사선량을 측정한 결과 Fix mode 방식에서 25mAs로 조사하였을 때 경추부의 air kerma값이 AEC mode 방식에서의 경추부 air kerma값과 유사하게 측정되었다. Fix mode방식에서 mAs값이 증가함에 따라 air kerma값은 증가하였고 50mAs로 조사하였을 때 경추부 air kerma값은 AEC mode 방식의 경추부 air kerma값 보다 약 2배 높게 측정되었으며 흉·요추, 요추·천추부에서는 AEC mode 방식의 air kerma값이 Fix mode 방식의 각 촬영 조건에서의 값과 비교 시 약 2~5배 높게 측정되었음을 알 수 있었다.
- 촬영된 영상의 화질을 해상력 차트를 이용하여 육안으로 평가하였을 때 AEC mode 방식이 Fix mode 방식에서 선택한 각각의 촬영조건으로 검사한 영상에 비하여 화질이 우수하게 평가되었으나 Fix mode 방식에서 50mAs의 조건으로 조사하여 획득한 영상과 비교하였을 때 경추부의 해상력은 다소 떨어졌으나 흉·요추부와 요추·천추부에서의 해상력은 큰 차이를 보이지 않았고 장기선량 및 유효선량 또한 AEC mode 방식과 비교하였을 때 낮은 수치로 측정되었기 때문에 Fix mode 방식에서 80kVp 50mAs로 촬영조건을 선택하여 전 척추 전·후 방향 검사를 시행하는 것 또한 환자의 피폭선량을 고려했을 때 유용하다고 판단된다.
- 특히 방사선 감수성이 민감한 장기인 갑상선, 골수, 전립선, 림프절의 장기선량 측정치를 비교해 본 결과 경추부에 위치한 갑상선은 AEC mode 방식에서 0.811mGy로 측정되어 Fix mode 방식에서 25mAs의 조건으로 조사한 경우를 제외하고 낮게 나타났으며 50mAs로 조사하였을 때 측정된 1.568mGy와 비교 시 2배 낮은 수치로 나타났다. 그 외 AEC mode 방식에서 골수 0.
- 본원에서 시행하는 전 척추 전·후 방향 검사는 척추의 미세 병변 및 골절 병리적인 진단을 위해 검사를 시행하는 것이 아니라 전반적인 척추의 형태 및 모양, 정렬 상태, 척추 측만증의 정도와 그 정도를 측정하기 위한 cobb' 각의 측정 등을 판단하는 목적으로 시행한다. 특히 척추 측만증은 경추부가 아닌 흉·요추부와 요추·천추부에서 전반적으로 나타나므로 경추부에서의 해상력이 다소 저하되지만 흉·요추부와 요추·천추부에서 AEC mode와 비교하였을 때 영상의 화질이 크게 저하되지 않고 장기선량 및 유효선량을 저하시킬 수 있는 Fix mode 방식에서 50mAs의 촬영조건으로 전 척추 전·후 방향 검사를 시행하는 것은 환자의 피폭선량 측면을 고려하였을 때 본 연구에서 사용한 Fis mode 방식의 각 촬영 조건 중 가장 유용하다고 판단되어 진다. 복부 비만 환자 및 복수 환자 또는 본 연구에 사용된 phatom과 같은 일반 체형과 다른 특이 체형의 환자 모두에게 Fix mode의 사용이 바람직하다고 할 수는 없으나 최신 장비의 편의성 및 장점만을 신뢰하여 검사를 시행하는 것이 아니라 환자의 피폭선량과 우수한 영상의 구현을 고려하여 최적의 촬영 조건을 선택하고 AEC mode 방식과 Fix mode 방식을 겸하여 적절히 사용하는 것이 바람직하다고 사료된다.
- 하지만 영상의 화질을 해상력 차트를 통해 비교해 본 결과 25mAs, 32mAs로 방사선을 조사하였을 경우에는 흉·요추부와 요추·천추부에서의 해상력이 AEC mode 방식에 비해 다소 저하되었지만 40mAs, 50mAs로 조사하였을 경우에는 AEC mode 방식과 비교하였을 때 흉·요추부와 요추·천추부에서의 해상력이 크게 저하 되지 않거나 동일하게 측정되었다.
후속연구
- 하지만 본 연구에 사용된 RANDO phantom과 PCXMC 프로그램에서 수학적 phantom의 체중과 키는 일치시켰지만 여러 장기의 크기와 FOV에서 세밀하게 일치시키는 부분에 한계가 있었고 phantom 자체가 외국 표준체형을 기준으로 한 phantom이라는 부분 또한 한국인의 체형과 차이가 있을 수 있다는 점을 감안하여야 하며9 해상력 차트를 이용한 화질 평가가 개인의 주관적인 관점으로 평가가 이루어졌기 때문에 개인의 편차가 있고 보다 객관적인 평가에 한계가 있었다는 점을 감안해야 할 것이다.
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