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문제 정의
- 본 연구에서는 현 임상에서 일반 촬영 검사 부위 중 조사 조건이 가장 높은 요추 검사에 대하여, 최적화 방호 원칙을 준수하며 우수한 품질의 의료 영상을 획득 할 수 있는 최적의 조사 조건에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위하여 통계적으로 가장 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 선정하고, 선량 변화 인자를 적용하여 실험군을 선정하였으며, 환자선량 권고량을 만족하는 실험군에 대하여 블라인드 테스트를 통해 최적의 조사 조건을 도출하고자 하였다.
- 35 mGy로 권고하고 있다. 이러한 환자선량 권고량과 측정된 피부입사선량의 비교를 통해 실험군 중 임상의 적용 가능성을 평가하였다.
- 이에 본 연구에서는 현 임상에서 일반 촬영 검사 부위 중 조사 조건이 가장 높은 요추 검사에 대하여, 조사조건과 선량 변화 인자(Factor)를 고려한 실험군(Experiment Group)을 선정 후 피부입사선량(Entrance Skin dose, ESD)을 측정하고, 국내에서 제시하고 있는 환자선량 권고량과의 비교를 통하여 환자피폭선량을 평가함으로써 최적화 방호 원칙(as low as Reasonably Achievable, ALARA)을 지키는 동시에 우수한 품질의 의료 영상을 획득 할 수 있는 최적의 조사 조건에 대하여 알아보고자 한다.
제안 방법
- 상기 수식에서 ESD는 피부입사선량을 의미하고, Output는 관전압 지시치에서의 빔 축을 따라 튜브 초점으로부터 40 inch 거리에서 측정된 mAs 당 튜브 출력을 의미한다, 또한, X는 관전압 지시치를 의미하고 SSD(Source to Skin distance)는 초점(Source)-환자 표면 거리(Skin)를 의미한다. BSF(Backscatter factor)는 후방 산란계수를 의미하며, 본 실험에서는 후방 산란계수에 대하여, EUR 16262에서 규정하고 있는 진단에너지 영역에서의 상수인 1.35를 적용하였다[11].
- 또한 실험군은 선량 변화 인자 중 관전압에 대하여 관전압 15% 법칙(kVp 15% law‘s)을 적용하였고, 및 관전류량에 대하여 관전류량 30% 법칙(mAs 30% law's)을 적용하여 선정하였다.
- 선정 결과 관전압의 경우 전후 방향 검사는 5 kVp, 측방향 검사는 6 kVp, 사방향 검사는 5 kVp ∼ 6 kVp 단위로 실험군을 선정하였다. 또한, 관전류량의 경우 전후 방향 검사에서는 16 mAs, 20 mAs, 25 mAs, 32 mAs, 40 mAs, 측방향 검사는 25 mAs, 32 mAs, 40 mAs, 50 mAs, 63 mAs, 사방향 검사는 20 mAs, 25 mAs, 32 mAs, 40 mAs, 50 mAs로 실험군을 선정하였다. 선정한 실험군에 대한 결과는 Table 1에 나타내었다.
- XR-Sensor는 전압에 대하여 40 kV - 160 kV까지 측정이 가능하고, 선량에 대해서 50 nGy - 50 Gy까지 측정이 가능한 장비이다[9]. 또한, 전류에 대하여 10 mA - 2000 mA까지 측정이 가능한 mAs-Sensor을 이용하여 관전류량(mAs) 및 튜브 출력량을 측정하였다. 실험은 상수용체 Stand Bucky DR System 전면에 피사체를 위치시키고 X-ray Tube와 상수용체 거리 (Source to Image distance, SID)를 40 inch로 설정한 후 조사되는 X-ray 중심축에 맞추어 방사선 측정용 멀티메터를 이용하여 측정하였다.
- 선정 결과 관전압의 경우 전후 방향 검사는 5 kVp, 측방향 검사는 6 kVp, 사방향 검사는 5 kVp ∼ 6 kVp 단위로 실험군을 선정하였다.
- 또한, 전류에 대하여 10 mA - 2000 mA까지 측정이 가능한 mAs-Sensor을 이용하여 관전류량(mAs) 및 튜브 출력량을 측정하였다. 실험은 상수용체 Stand Bucky DR System 전면에 피사체를 위치시키고 X-ray Tube와 상수용체 거리 (Source to Image distance, SID)를 40 inch로 설정한 후 조사되는 X-ray 중심축에 맞추어 방사선 측정용 멀티메터를 이용하여 측정하였다. 실험에 대한 모식도를 Fig.
- 영상화질을 평가하기 위하여 피부입사선량과 환자선량 권고량의 비교 및 분석을 통해 선별한 실험군에 대하여 팬텀 영상을 획득하였고, 블라인드 테스트를 실시하였다. 블라인드 테스트를 위한 판독 영상은 의료영상저장전송시스템(Picture Archiving Communication System, PACS)에서 대조도를 조절을 시행하지 않은 영상으로, 전문의 7명 그리고 임상 경력 10년 이상의 방사선사 3명에게 의뢰하였다.
- 식품의약품안전처에서 제시하고 있는 일반 영상의학검사 중 요추 검사 시 통계적으로 가장 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 선정하였고, 선량 변화 인자인 관전압 및 관전류량의 변화를 실험군으로 선정하였다. 이 후 조사 조건에 따른 피부입사선량을 측정 후, 환자선량 권고량과 비교를 통하여 권고량 보다 낮은 실험군을 선별하였으며 이를 블라인드 테스트를 통하여 최적의 조사 조건을 도출하였다.
- 본 연구에서는 현 임상에서 일반 촬영 검사 부위 중 조사 조건이 가장 높은 요추 검사에 대하여, 최적화 방호 원칙을 준수하며 우수한 품질의 의료 영상을 획득 할 수 있는 최적의 조사 조건에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위하여 통계적으로 가장 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 선정하고, 선량 변화 인자를 적용하여 실험군을 선정하였으며, 환자선량 권고량을 만족하는 실험군에 대하여 블라인드 테스트를 통해 최적의 조사 조건을 도출하고자 하였다.
- . 전후 방향 검사의 경우 관전압 75 kVp, 관전류 250 mA, 조사 시간 0.125 sec로 선정하였고, 측방향 검사의 경우 관전압 80 kVp, 관전류 320 mA, 조사 시간 0.16 sec으로 선정하였으며, 사방향 검사의 경우 관전압 77 kVp, 관전류 250 mA, 0.16 sec으로 선정하였다. 또한 실험군은 선량 변화 인자 중 관전압에 대하여 관전압 15% 법칙(kVp 15% law‘s)을 적용하였고, 및 관전류량에 대하여 관전류량 30% 법칙(mAs 30% law's)을 적용하여 선정하였다.
- 블라인드 테스트를 위한 판독 영상은 의료영상저장전송시스템(Picture Archiving Communication System, PACS)에서 대조도를 조절을 시행하지 않은 영상으로, 전문의 7명 그리고 임상 경력 10년 이상의 방사선사 3명에게 의뢰하였다. 평가표 문항의 항목은 6개로 선정하였고, 항목 별로 점수를 부여하여 합산하였으며, 이를 요추 검사별로 분석하였다. 블라인드 테스트에 이용한 평가표를 Table 2에 나타내었다[12].
- 피부입사선량(ESD)은 피부 영역에 대한 평균 흡수선량이며, 유해한 조직반응(Deterministic Effect)에 대한 위험이 있는 경우 반드시 평가해야 한다. 피부입사선량(ESD)은 Magicmax Universal 모델명 Multimeter Magicmax Basic Unit에 연결된 일반 촬영 장비용 센서(XR-Sensor)을 이용하여 흡수선량(Absorbed Dose, AD)를 측정하였다. XR-Sensor는 전압에 대하여 40 kV - 160 kV까지 측정이 가능하고, 선량에 대해서 50 nGy - 50 Gy까지 측정이 가능한 장비이다[9].
대상 데이터
- 본 연구에서 흡수선량을 측정하기 위하여 일반 촬영 장비용 센서(IBA, German)을 이용하였고, 관전류량 및 튜브 출력량을 측정하기 위하여 관전류량 센서((IBA, German))을 이용하였다. 또한 X-선관은 Toshiba장비의 E7252X를 이용하였고, 영상 획득을 위한 상수용체 Stand Bucky는 DK medical를 활용하였으며, 복부 및 요추 범용 모델인 팬텀 RS-133T를 이용하였다. 실험에 이용된 장비를 Fig.
- 영상화질을 평가하기 위하여 피부입사선량과 환자선량 권고량의 비교 및 분석을 통해 선별한 실험군에 대하여 팬텀 영상을 획득하였고, 블라인드 테스트를 실시하였다. 블라인드 테스트를 위한 판독 영상은 의료영상저장전송시스템(Picture Archiving Communication System, PACS)에서 대조도를 조절을 시행하지 않은 영상으로, 전문의 7명 그리고 임상 경력 10년 이상의 방사선사 3명에게 의뢰하였다. 평가표 문항의 항목은 6개로 선정하였고, 항목 별로 점수를 부여하여 합산하였으며, 이를 요추 검사별로 분석하였다.
- 식품의약품안전처에서 제시하고 있는 일반 영상의학검사 중 요추 검사 시 통계적으로 가장 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 선정하였고, 선량 변화 인자인 관전압 및 관전류량의 변화를 실험군으로 선정하였다. 이 후 조사 조건에 따른 피부입사선량을 측정 후, 환자선량 권고량과 비교를 통하여 권고량 보다 낮은 실험군을 선별하였으며 이를 블라인드 테스트를 통하여 최적의 조사 조건을 도출하였다.
- 식품의약품안전처에서 제시하고 있는 일반 영상의학검사중 요추 전후 방향 검사(Anterioposterior Projection, AP) 및 요추 측방향 검사(Lateral Projection, LAT) 그리고 사방향 검사(Oblique Projection, OBL)에 대하여 통계적으로 가장 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 대조군을 선정하였다[8]. 전후 방향 검사의 경우 관전압 75 kVp, 관전류 250 mA, 조사 시간 0.
이론/모형
- 본 연구에서 흡수선량을 측정하기 위하여 일반 촬영 장비용 센서(IBA, German)을 이용하였고, 관전류량 및 튜브 출력량을 측정하기 위하여 관전류량 센서((IBA, German))을 이용하였다. 또한 X-선관은 Toshiba장비의 E7252X를 이용하였고, 영상 획득을 위한 상수용체 Stand Bucky는 DK medical를 활용하였으며, 복부 및 요추 범용 모델인 팬텀 RS-133T를 이용하였다.
성능/효과
- 기준 조건인 조건 14을 이용하여 검사한 팬텀 영상의 평가 결과는 전후 방향 검사의 경우 38점, 측방향 검사의 경우 50점, 사방향 검사의 경우 50점으로 평가되었다. 또한 선별된 실험군들의 조사 조건을 이용하여 검사한 팬텀 영상의 평가 결과, 전후 방향 검사에서는 조건 16이 40점으로 가장 높은 점수를 획득하였고, 측방향 검사에서는 조건 9가 50점으로 가장 높은 점수를 획득하였으며, 사방향 검사에서는 조건 9가 50점으로 가장 높은 점수를 획득하여 최적 조건임을 확인하였다.
- 기준 조사 조건의 실험 결과, 전후 방향 검사의 경우 5.84 mGy가 측정되었고, 측방향 검사의 경우 14.87 mGy가 측정되었으며, 사방향 검사의 경우 10.06 mGy가 측정되었다. 선정한 다수의 실험군에 대하여 흡수선량을 측정하고 피부입사선량을 도출하였으며, 이를 상대값(Relative Value, RV)으로 Fig.
- 기준 조건인 조건 14을 이용하여 검사한 팬텀 영상의 평가 결과는 전후 방향 검사의 경우 38점, 측방향 검사의 경우 50점, 사방향 검사의 경우 50점으로 평가되었다. 또한 선별된 실험군들의 조사 조건을 이용하여 검사한 팬텀 영상의 평가 결과, 전후 방향 검사에서는 조건 16이 40점으로 가장 높은 점수를 획득하였고, 측방향 검사에서는 조건 9가 50점으로 가장 높은 점수를 획득하였으며, 사방향 검사에서는 조건 9가 50점으로 가장 높은 점수를 획득하여 최적 조건임을 확인하였다.
- 블라인드 테스트 결과, 실험군의 조사 조건이 증가 함에 따라 평가 점수가 향상되는 것을 확인할 수 있었고, 일정 조건 이상에서는 포화되는 형태로 나타난다. 요추 검사별 기준 조건의 영상을 Fig.
- 또한 조사 조건 증가는 영상 품질을 우수하게 하는 반면에, 적정 조건 이상의 이용은 불필요한 환자선량을 초래할 것으로 사료된다. 블라인드 테스트 결과, 요추 검사별 최적화된 조사 조건은 전후 방향 검사의 경우 80 kVp, 16 mAs이고, 기준 조사 조건에 비하여 약 2.09 mGy 만큼 선량 저감화가 가능할 것으로 사료된다. 측방향 검사의 경우 74 kVp, 50 mAs이며, 기준 조사 조건에 비하여 약 4.
- 42 mGy 만큼 선량 저감화가 가능할 것으로 사료된다. 사방향 검사의 경우 71 kVp, 40mAs로 확인되었고, 기준 조건에 비하여 약 3.65 mGy 만큼 선량 저감화가 가능할 것으로 사료된다. 그러나 최적화된 조사 조건은 175 cm, 70 kg인 표준 환자에서는 만족하지만, 환자의 상태에 따라 최적화된 조사 조건은 변화할 수 있다.
- 선별된 실험군의 결과, 전후 방향 검사에서는 상대적으로 0.97% ∼ 59.23%로 나타났고, 측방향 검사에서는 상대적으로 2.51% ∼ 63.24%로 나타났으며, 사방향 검사에서는 상대적으로 1.21% ∼ 56.68%로 나타났다.
- 실험 결과 실험군의 변화 인자 중 관전류량의 변화 보다는 관전압의 변화 시 피부입사선량에 더 많은 영향을 미치고, 조사 조건이 증가함에 따라 평가 점수가 향상되나, 일정 조건 이상에서는 포화되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 조사 조건 설정 시 관전류량을 증감하기 보다는 관전압에 대하여 증감하는 방법이 바람직하다.
- 3에 나타내었다. 실험 결과, 전후 방향 검사의 경우 조건 1에서 조건 13까지 그리고 조건 16, 조건 17, 조건 18, 조건 21이 기준 조건 보다 낮은 피부입사선량을 가지는 것으로 나타났다. 하지만 측방향 검사 및 사방향 검사의 경우 조건 1에서 조건 13까지 그리고 조건 16, 조건 17, 조건 21이 기준 조건 보다 낮은 피부입사선량을 가지는 것으로 나타났으나, 조건 18의 경우, 각 각 8.
- 환자선량 권고량과 측정된 요추 검사별 피부 입사선량의 비교 및 분석 결과 만족하는 실험군은 조건 1 ∼ 조건 9, 그리고 조건 11, 조건 12, 그리고 조건 16으로 선별되었다.
후속연구
- 그러나 최적화된 조사 조건은 175 cm, 70 kg인 표준 환자에서는 만족하지만, 환자의 상태에 따라 최적화된 조사 조건은 변화할 수 있다. 그러므로 차후에는 환자의 상태를 변화 인자(factor)로 선정하고, 이에 따른 조사 조건 연구를 통하여 조사 조건의 최적화 연구를 수행하여야 할 것으로 사료된다.
- 이러한 결과는 조사 조건 설정 시 관전류량을 증감하기 보다는 관전압에 대하여 증감하는 방법이 바람직하다. 또한 조사 조건 증가는 영상 품질을 우수하게 하는 반면에, 적정 조건 이상의 이용은 불필요한 환자선량을 초래할 것으로 사료된다. 블라인드 테스트 결과, 요추 검사별 최적화된 조사 조건은 전후 방향 검사의 경우 80 kVp, 16 mAs이고, 기준 조사 조건에 비하여 약 2.
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