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문제 정의
- TLD와 같은 선량계와 팬텀에서의 불균일한 선량 분포의 조합은 본 연구에서 나온 흡수선량 결과에 분명한 영향을 미쳤다. 비슷한 팬텀을 연속 축방향 스캔한 결과, 빔 분산 때문에 표면 선량 분포에서 상당한 불규칙성이 발견되었다[14].
- 본 연구의 목적은 유효 mAs (튜브 전류×회전 시간/피치)가 프로토콜에 상관없이 거의 동일한 64 MDCT에서 축방향 스캔과 나선형 스캔 모드를 사용할 경우, 영·유아 인체모형 팬텀의 장기별 선량을 계측하는 것이다.
가설 설정
- 여아의 가슴 부위에서는 폐와 유방 조직이 장래에 발달할 부위이므로 잠재적으로 방사선에 민감한 조직이 된다. 본 연구에서는 가슴부위의 스캔 시 포함되는 장기들의 흡수선량을 계측하기 위해 ATOM 팬텀에는 포함되지 않은 간, 비장의 선량을 계측하기위해 임의의 지점을 간과 비장으로 가정하였다. 갑상선은 머리 스캔과 가슴 스캔 모두에 포함되기 때문에, 머리 스캔에서 나온 갑상선 선량값과 가슴 스캔에서 나온 갑상선 선량 값을 구분하여 사용했다.
- 둘째, X선 튜브가 시작과 정지 위치에 있는 짧은 시간 동안 X선 빔 팬 각도 부분의 x-y 면이 중첩된다는 점. 셋째, 축방향 스캔과 나선형 스캔 사이에 물리적 빔 콜리메이션이 차이가 나는 점. 넷째, 나선형 모드에서 테이블 속도가 부정확하거나 불명확하다는 점이다.
제안 방법
- PASW Statistics 18을 이용하여 일원분산분석으로 TLD로 계측한 장기흡수선량을 분석했고, 장기흡수선량 백분율 오차를 그래프로 나타내기 위해 OriginPro 8을 이용했다. 통계적 유의성을 결정하기 위해 교정된 p<0.
- TLD를 교정하고자 조사범위 10 × 10 cm2, SSD 100 cm거리에서 TLD 위에 30 × 30 × 1.5 cm3 부피를 가진 고체 팬텀을 놓고 MU(Monitor Unit)당 1 cGy가 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 집적 전하를 만들어 내기 위하여 획득시간 동안에 집적된 것을 nC(nanoCoulombs)로 나타내고 이 집적된 전하를 흡수선량 단위로 전환시켜주는 판독교정인자(Reader Calibration Factor : RCF)값을 구하였다.
- 연조직, 뼈, 뇌 및 폐에 해당하는 인체모형 팬텀의 횡단면들은 벨크로가 부착되는 플라스틱줄을 이용하여 연결시켜놓았다. TLD를 인체모형 팬텀의 적당한 횡단면에 놓고, TLD 캡슐과 에어 포켓이 움직이는 것을 방지하기 위해 팬텀 플러그를 삽입했다[Table 1].
- 가슴부위 스캔도 머리부위 스캔과 유사하게 각 장기의 흡수선량을 각 스캔 유형별로 평균값을 축방향 스캔과 비교했다. 그 결과 나선형 스캔의 선량이 축방향 스캔보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다(p<0.
- 각 장기의 흡수선량을 각 스캔별 장기흡수선량 평균값을 축방향 스캔과 비교했다. 그 결과 나선형 스캔 시의 선량이 축방향 스캔 시 보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다(p<0.
- 이론적으로는 축 방향 스캔에 비해 나선형 스캔에서 대부분의 TLD가 최저점 영역에 위치하게 될 가능성이 있기는 하지만, 그 확률은 매우 낮다. 각 프로토콜 당 스캔을 5회 실시했는데, 그때마다 X선 튜브각도를 조절하지는 않았다. 또한 매 조사 후 TLD를 교체해야 했는데, 이 때문에 각 스캔 시의 X선 빔 경로에 대응하는 인체모형 팬텀의 위치가 바뀜에 따라 TLD의 위치 또한 조금씩 바뀐 것으로 보인다.
- 본 연구에서는 가슴부위의 스캔 시 포함되는 장기들의 흡수선량을 계측하기 위해 ATOM 팬텀에는 포함되지 않은 간, 비장의 선량을 계측하기위해 임의의 지점을 간과 비장으로 가정하였다. 갑상선은 머리 스캔과 가슴 스캔 모두에 포함되기 때문에, 머리 스캔에서 나온 갑상선 선량값과 가슴 스캔에서 나온 갑상선 선량 값을 구분하여 사용했다. [Table 2]에 이들 스캔에 사용된 프로토콜 매개변수를 기술했다.
- 5 cm3 부피를 가진 고체 팬텀을 놓고 MU(Monitor Unit)당 1 cGy가 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 집적 전하를 만들어 내기 위하여 획득시간 동안에 집적된 것을 nC(nanoCoulombs)로 나타내고 이 집적된 전하를 흡수선량 단위로 전환시켜주는 판독교정인자(Reader Calibration Factor : RCF)값을 구하였다. 그룹의 평균반응과 관계있는 각 소자에 발생되는 ECC값과 각각의 흡수선량단위로 전환 시켜준 RCF값을 각각의 소자에 적용시키는 ECCs(Element Correction Coefficient)값을 구하여 TLD를 읽는데 보정하였다[11].
- 머리 스캔은 머리끝부터 쇄골까지 실시하고, 가슴 스캔은 턱아래부터 폐 아랫부분까지 실시했다. 가슴 스캔에서는 턱을 종종 상부 경계점으로 사용하는데 이때 스캔이 목구멍 기저에서 시작할 경우, 오버스캔으로 유아의 목과 갑상선 부위가 자주 노출되게 된다.
- 스캔은 축방향과 나선형 스캔 프로토콜로 구분하여 각각 시행하였다. 영·유아 머리 프로토콜에 사용된 유효 mAs 설정은 임상 스캔에 사용되는 것과 유사하고, 본 연구에서 영·유아 가슴 프로토콜에 사용된 유효 mAs 설정은 선량계의 반응이 좀 더 정확하게 나타나 보다 정확한 선량이 측정될 수 있도록 임상 영·유아 스캔에 사용되는 것보다 좀 더 높게 설정했다.
- 목적 부위를 스캔하기위한 CT 스캐너로는 Philips Brilliance 64 MDCT 를 사용하였다. 연속 축방향 스캔도 가능하며 소형 보타이 필터를 적용했다.
- 이 인체모형 팬텀에는 조직과 동일한 재료 네 가지가 사용되었다. 연조직, 뼈, 뇌 및 폐에 해당하는 인체모형 팬텀의 횡단면들은 벨크로가 부착되는 플라스틱줄을 이용하여 연결시켜놓았다. TLD를 인체모형 팬텀의 적당한 횡단면에 놓고, TLD 캡슐과 에어 포켓이 움직이는 것을 방지하기 위해 팬텀 플러그를 삽입했다[Table 1].
- 측정 재현성을 평가하기 위해 각 프로토콜마다 5회 반복 스캔했다. 인체모형 팬텀에 TLD를 넣지 않은 상태에서 첫 스카우트 스캔(scout scan)을 실시한 후 인체모형 팬텀을 조심스럽게 분해하고, TLD를 삽입한 다음, 인체모형 팬텀이 전후 방향으로 미끄러지지 않도록 주의하면서 재조립했다. TLD 교체 사이에 인체모형 팬텀 위치를 다시 잡기 용이하게 하기위해 임시 위치 보조 수단으로 환자 테이블에 붙이는 테이프 마커를 사용했다.
- 05를 적용했다. 장기 선량 측정값들은 머리부위와 가슴부위로 나눈 다음 축방향 스캔과 나선형 스캔으로 비교했다.
대상 데이터
- 5세 아동을 대변하는 ATOM 계열 인체모형 팬텀(CIRS, Norfolk, Virginia)을 이용하여 장기 선량값을 결정했다. 이 영·유아 인체모형 팬텀은 1∼26번까지 번호를 매긴 횡단면으로 이루어져 있다.
- 목적 부위를 스캔하기위한 CT 스캐너로는 Philips Brilliance 64 MDCT 를 사용하였다. 연속 축방향 스캔도 가능하며 소형 보타이 필터를 적용했다.
- 열형광선량계 판독장비는 Harshaw5500(Harshaw, Solon, USA)이며 선량계는 LiF TLD chip(TLD-100, Solon/Harshaw, USA) 열형광소자로서, LiF:Mg,Ti로 제작된 열형광물질이며, 3.2×3.2×0.9 mm3의 형태로 제작되었다.
- 치료용 선형가속기(CLINAC 2100 C/D, VARIAN, USA)로부터 나오는 6 MV의 X-선을 사용하였다. 열형광선량계 판독장비는 Harshaw5500(Harshaw, Solon, USA)이며 선량계는 LiF TLD chip(TLD-100, Solon/Harshaw, USA) 열형광소자로서, LiF:Mg,Ti로 제작된 열형광물질이며, 3.
성능/효과
- 또한 축방향 스캔모드와 비교하여 나선형 스캔모드에서 흡수선량이 3∼14% 감소했다고 보고했지만[13], 그 차이점에 대해서는 다루지 않았다. 결론적으로 축방향 스캔과 나선형 스캔 간에 관찰된 선량 차이는 실재하지만, 다중 검출기열 CT 스캐너만의 특수한 결과는 아닌 것으로 보인다. 사실 그 차이는 나선형 CT 스캐너를 도입한 이후 계속 존재했던 것으로 보이지만, 단지 지금까지 제대로 평가된 적이 없었던 것으로 생각된다.
- 그 결과 나선형 스캔 시의 선량이 축방향 스캔 시 보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다(p<0.05).
- 그 결과 나선형 스캔의 선량이 축방향 스캔보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다(p<0.05).
- 셋째, 축방향 스캔과 나선형 스캔 사이에 물리적 빔 콜리메이션이 차이가 나는 점. 넷째, 나선형 모드에서 테이블 속도가 부정확하거나 불명확하다는 점이다.
- 다양한 스캔매개변수 조절 후 축방향 스캔과 나선형 스캔 시 TLD와 영·유아 인체모형 팬텀을 이용한 본 연구에서 나선형 스캔 시 장기흡수선량이 축방향 스캔보다 평균 20.54% 낮게 나왔다.
- 첫째, 연속 축방향 스캔에서 X선 빔이 각 회전 당 증가 및 감소하여, X선 빔이 각 회전 당 360°가 약간 넘는 X선을 방출한다는 점. 둘째, X선 튜브가 시작과 정지 위치에 있는 짧은 시간 동안 X선 빔 팬 각도 부분의 x-y 면이 중첩된다는 점. 셋째, 축방향 스캔과 나선형 스캔 사이에 물리적 빔 콜리메이션이 차이가 나는 점.
- 머리의 장기 중 각 스캔 유형에서 44.55±0.75∼47.83±1.58 mGy가 나온 갑상선의 흡수선량이 가장 높았다[Table 3].
- 영·유아 머리 프로토콜에 사용된 유효 mAs 설정은 임상 스캔에 사용되는 것과 유사하고, 본 연구에서 영·유아 가슴 프로토콜에 사용된 유효 mAs 설정은 선량계의 반응이 좀 더 정확하게 나타나 보다 정확한 선량이 측정될 수 있도록 임상 영·유아 스캔에 사용되는 것보다 좀 더 높게 설정했다.
- 또한 매 조사 후 TLD를 교체해야 했는데, 이 때문에 각 스캔 시의 X선 빔 경로에 대응하는 인체모형 팬텀의 위치가 바뀜에 따라 TLD의 위치 또한 조금씩 바뀐 것으로 보인다. 이와 같은 조건들을 종합적으로 고려할 때, 본 연구에서 나선형 스캔 모드와 관련하여 흡수선량 결과가 예상치 않게 유의하게 낮게 나온 원인이 비단 선량계와 나선형 스캔의 조합으로 인한 편향된 표본 때문만은 아니라는 생각이 든다.
- 첫째, 연속 축방향 스캔에서 X선 빔이 각 회전 당 증가 및 감소하여, X선 빔이 각 회전 당 360°가 약간 넘는 X선을 방출한다는 점.
- 축방향 스캔과 비교해서 나선형 스캔 중 피치 1.355를 사용했을 때가 나머지 두 피치(0.525, 0.988)를 사용했을 때보다 가슴부위 스캔의 평균 장기흡수선량이 유의하게 높게(평균 -12.03%) 나왔다(p<0.05).
- 피치 1.355에서 나선형 스캔에 사용된 mA 설정이 높아지면서 CT 스캐너가 작은 초점에서 큰 초점으로 전환하였고, 그 결과 작은 초점을 사용하는 나머지 프로토콜과 동일한 유효 mA를 내도록 mA 설정을 조정한 경우에도 X선 튜브 출력이 높아졌다. 이 스캐너 모델을 검정 시험하는 동안 X선 튜브 출력이 증가했다.
후속연구
- 더불어 본 연구에서는 영·유아 인체모형 팬텀을 대상으로 장기 선량을 측정했는데, 이와 같은 점 선량 절대값은 최근 환자의 신체내부선량 등을 평가하는데 활발히 이용되고 있는 몬테카를로 시뮬레이션을 실증하는데 유용할 것으로 기대된다.
- 본 연구의 목적은 유효 mAs (튜브 전류×회전 시간/피치)가 프로토콜에 상관없이 거의 동일한 64 MDCT에서 축방향 스캔과 나선형 스캔 모드를 사용할 경우, 영·유아 인체모형 팬텀의 장기별 선량을 계측하는 것이다. 연구 결과는 점 선량이나 장기 선량을 예측하는 몬테카를로 시뮬레이션 결과값을 실증하거나, CT 검사를 받는 유아에서 장기흡수선량 범위에 대한 일반적인 이해도를 높이는데 유용할 것으로 사료된다.
- 특히 흥미로운 점은 축방향 스캔과 나선형 스캔에서 나타난 흡수선량의 차이가 머리 부위보다 가슴 부위에서 훨씬 컸다는 것이다. 축방향 스캔과 나선형 스캔 간에 장기흡수선량 차이가 발생하는 이유를 확인하기 위해 후속 연구에서 중점적으로 다룰 예정이다.
- 54% 낮게 나왔다. 후속 연구에서 이와 같은 선량 차이가 발생하는 근본적인 원인을 연구할 필요가 있다. 더불어 본 연구에서는 영·유아 인체모형 팬텀을 대상으로 장기 선량을 측정했는데, 이와 같은 점 선량 절대값은 최근 환자의 신체내부선량 등을 평가하는데 활발히 이용되고 있는 몬테카를로 시뮬레이션을 실증하는데 유용할 것으로 기대된다.
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