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문제 정의
- 환자의 체중이나 체질량지수에 따라 방사선 피폭량을 비교하는 연구들이 계속되고 있다[20]. 본 연구는 복부 CT를 반복적으로 검사하는 환자를 대상으로 BMI와 KVP 변화에 따른 영상의 질 및 방사선 피폭량을 비교하는 연구다. CT조영술을 저관전압으로 촬영하면 영상잡음이 높아져 영상의 SNR은 저하되지만, 혈관 내 조영증강 시 대조도가 높아지므로 CNR이 향상 되어 진단에 적절한 영상을 획득할 수 있었으며 방사선 피폭량의 감소효과도 있었다.
- 주기적인 CT검사를 필요로 하는 환자들의 추적검사 시기에 대해서는 결정되거나 추천하는 시기가 없으나 6개월 내지 1년에 한번씩 검사를 시행한다. 이러한 추적검사를 시행 하는 환자의 간 전산화 단층 촬영에서 BMI가 25이하인 환자에게 주어지는 선량을 비교하고 100kVp와 120kVp의 선택에 대한 신체질량지수의 유용성을 알아보고자 연구하였다.
제안 방법
- 2010년 3월부터 2011년 6월까지 부산P대학병원에 내원한 환자 중 반복적으로 간 조영 CT를 시행하는 환자들을 대상으로 환자의 BMI가 25Kg/㎡ 미만인 경우 100 kVp(group A)와 120 kVp(group B)의 관전압을 사용하여 영상의 질 및 방사선 피폭량을 비교 분석 하였다. BMI는 신장과 몸무게를 측정해 식(1)에 대입하였다.
- SNR(Signal to Noise Ratio)은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 배경잡음의 SD값으로 나누어 구하였다. CNR은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 liver의 HU를 뺀 후 배경잡음의 SD값으로 나누어 구 하였다. 화질의 평가는 영상의학과 전문의에 의해 간동맥 및 문맥 그리고 장간막 말초 혈관을 가장 잘 평가할 수 있는 간 전산화단층촬영 문맥기에 시행하였다.
- Group A와 Group B 각각의 선량평가를 위해서는 검사 후 CT 장비에서 표시해 주는 dose length product(이하 DLP)와 volume CT dose index(이하 CTDIvol)을 이용하여 비교 평가하였고, 방사선에 노출된 특정 부위의 방사선 예민도를 표현하는 가중치를 감안하여 확률적 위험의 관점을 포함한 조직이나 기관의 선량인 유효선량을 구하였다. 유효선량은 ICRP pub.
- 0cm2 의 관심영역을 두고 측정하였다. SNR(Signal to Noise Ratio)은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 배경잡음의 SD값으로 나누어 구하였다. CNR은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 liver의 HU를 뺀 후 배경잡음의 SD값으로 나누어 구 하였다.
- 피폭선량 분석은 가장 최근에 시행된 120 kVp 동맥기 영상과 본 연구에서 적용한 100 kVp 동맥기 영상의 DICOM 자료를 이용하여 분석 하였으며, 실제 CT 검사자가 받은 선량은 스캔시 장비에서 표시되는 CTDIvol 값을 이용하여 비교하였다. 여기서 CTDIvol, DLP 는 scan시 장비 콘솔에 표시되는 것을 이용했으며 DLP를 이용해 유효선량을 구하여 선량을 평가하였다. 유효선량 산출 방식은 다음과 같다[표 1].
- 영상의학과 전문의 2인으로 구성된 관찰자가 비이온성 요오드계 조영제(Iopromide,Ultravist 300 mg I/mL: Schering AG, Berlin, Germany)를 사용하여, 20게이지카데터를 이용하여 상완정맥으로 조영제를 자동 주입기를 이용하여 초당 3 cc, kg당 2cc의 조영제를 주입후 70초 때의 영상을 가장 최근에 시행된 120 kVp영상과 본 연구에 적용한 100 kVp 영상의 DICOM 영상을 비교하여 한국의료영상품질관리위원회에서 제시하는 복부CT 임상 영상평가표의 해상도 및 대조도를 기준으로 Unacceptable(0∼3), Suboptimal(4∼7), Adequate(8∼1), Good(12∼15), Excellent(16∼20) 5단계로 구분하여 영상의 질을 평가하였다.
- 화질의 객관적 평가를 위해 동맥기 영상에서 복강동맥의 근위부, 총간동맥의 근위부 및 좌 위동맥의 근위부의 잡음(noise), 조영증강대 잡음비 (Contrast-to-Noise Ratio, CNR)를 측정하였다. 잡음은 관심영역의 CT음영(density)의 표준편차(Standard Deviation, SD)로 정의하였고 3.0cm2 의 관심영역을 두고 측정하였다. SNR(Signal to Noise Ratio)은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 배경잡음의 SD값으로 나누어 구하였다.
- 피폭선량 분석은 가장 최근에 시행된 120 kVp 동맥기 영상과 본 연구에서 적용한 100 kVp 동맥기 영상의 DICOM 자료를 이용하여 분석 하였으며, 실제 CT 검사자가 받은 선량은 스캔시 장비에서 표시되는 CTDIvol 값을 이용하여 비교하였다. 여기서 CTDIvol, DLP 는 scan시 장비 콘솔에 표시되는 것을 이용했으며 DLP를 이용해 유효선량을 구하여 선량을 평가하였다.
- 015를 곱하여 Effective dose를 구하여 비교하였다[표 1]. 화질의 객관적 평가를 위해 동맥기 영상에서 복강동맥의 근위부, 총간동맥의 근위부 및 좌 위동맥의 근위부의 잡음(noise), 조영증강대 잡음비 (Contrast-to-Noise Ratio, CNR)를 측정하였다. 잡음은 관심영역의 CT음영(density)의 표준편차(Standard Deviation, SD)로 정의하였고 3.
- CNR은 각 artery (left gastric artery, common hepatic artery, celiac artery trunk)의 HU값에서 liver의 HU를 뺀 후 배경잡음의 SD값으로 나누어 구 하였다. 화질의 평가는 영상의학과 전문의에 의해 간동맥 및 문맥 그리고 장간막 말초 혈관을 가장 잘 평가할 수 있는 간 전산화단층촬영 문맥기에 시행하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 사용한 장비는 Somatom Definition As (Siemens ,Germany)이었고, 복부 CT검사 시 이용된 영상 파라메터는 5mm의 절편두께 , rotation of time 0.5sec , collimation 64×0.6 , pitch 0.8 , matrix 512×512으로 설정하였다.
데이터처리
- 유효선량은 ICRP pub. 102 에서 권고하는 복부 DLP 변환 계수 0.015를 곱하여 Effective dose를 구하여 비교하였다[표 1]. 화질의 객관적 평가를 위해 동맥기 영상에서 복강동맥의 근위부, 총간동맥의 근위부 및 좌 위동맥의 근위부의 잡음(noise), 조영증강대 잡음비 (Contrast-to-Noise Ratio, CNR)를 측정하였다.
이론/모형
- 8 , matrix 512×512으로 설정하였다. 관전류는 자동 관전류 기법을 사용하여 스캔하였다. 간의 상연부(Liver dome)을 충분히 포함하여 간하각(inferior angle of liver)까지 영상을 얻었다.
- 체질량지수는 CT검사 시 영상의 질에 영향을 미치는 인자로 알려져 있다 이러한 피사체의 조건에 따라 적절한 영상의 질을 나타내기 위한 노출조건도 달라질 수가 있는데 실제로 관전압 100kVp 조건에서의 선량과 120kVp 조건에서의 발생되는 선량은 비교적 차이가 크게 나타난다. 추적검사를 필요로 하는 Liver CT검사 시 100kVp와 120kVp중 적정한 관전압을 선택함에 있어서 그 기준으로 body mass index(이하 BMI)를 사용하였다. 우리 몸의 일반적인 조직의 영양공급과 달리 간은 문맥혈류를 받는다.
성능/효과
- 1) BMI를 기준으로 20에서 24까지 유효선량을 측정한 결과 BMI 24에서 120 kVp일 때는 14.2 mSv, 100 kVp 일때는 8.6 mSv로 39.5% 선량감소를 보였으며, BMI 23에서 120 kVp일 때는 13.0 mSv, 100 kVp일 때는 7.5 mSv 로 43% 선량감소를 보였으며. BMI 22에서 120 kVp 일 때는 13.
- 2명의 영상의학과 전문의의 판독에 의해서 조영제 주입후 70초때의 영상에 대하여 간문부에서 간동맥 및 문맥이 구분, 췌장 경계의 명확성, 양측 주 신장동맥 모두가 대동맥 기시부 부터 신장문까지 명확히 연결되어 보이는지 여부, 장간막 말초혈관이 주위 장과 선명하게 구분되는지 여부를 기준으로 평가한 결과 good 1명, excellent 47명으로 나타났다. 이것으로 저관전압검사가 영상의 질적 저하없이 진단가치가 있는 영상을 획득할수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 3) BMI를 기준으로 20에서 24까지 동맥기영상에서 CTDI를 측정한 결과 BMI 24에서 120kVp일 때는 9.1mGy, 100 kVp일 때는 5.3mGy로 42% 선량감소를 보였으며, BMI 23에서 120kVp일 때는 8.4mGy, 100kVp일 때는 4.7mGy 로 44% 선량감소를 보였으며. BMI 22에서 120kVp일 때는 8.
- 4) BMI를 기준으로 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을때 SD 값을 측정한 결과 BMI지수가 20이하 일때5.11에서 6.15으로 BMI지수가 20일 때 5.34 에서 7.04으로 BMI 지수가 21일 때 5.6에서 7.07으로 BMI지수가 22일 때 5.64에서 7.23으로 BMI지수가 23일 때 5.76에서 7.09으로 BMI지수가 24일 때 6.46에서8.69으로 관전압이 120kVp 에서 100kVp로 낮추었을 때 5.76에서 7.41로 고관전압일수록 SD값은 증가하였다[표 4].
- 5) BMI를 기준으로 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을때 SNR 값을 측정한 결과 BMI지수가 20이하일 때 44.47에서 43.9로 BMI지수가 20일 때 43.74에서 43.47으로 BMI지수가 21일 때 39.03에서 38.94으로 BMI지수가 22일 때 38.27에서 38.66으로 BMI지수가 23일 때 35.72에서 33.96로 BMI지수가 20이하 일 때, 34.62에서 32.19로 나타났다. BMI지수와 관전압이 낮을수록 SNR값은 감소하였다[표 4].
- 6) BMI를 기준으로 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을때 CNR 값을 측정한 결과 BMI지수가 20이하 일 때 31.64에서 32.93으로 BMI지수가 20일 때 29에서 31.97으로 BMI지수가 21일 때 27.65에서 29.71으로 BMI지수가 22일 때 26.61에서 28.65으로 BMI지수가 23일 때 24.29에서 24.31로 BMI지수가 24일 때 24.17에서 24.24로 나타났다. BMI지수와 관전압이 낮을수록 CNR값은 증가하였다[표 4]
- 7) 저관전압(100 kVp)을 적용한 실험과 복부 CT검사를 시행하여 기존의 120 kVp를 적용한 검사 대비 환자의 피폭선량은 CTDI 120 kVp에서 8.01mGy, 100 kVp에서4.47mGy로 44% 선량이 감소하였고, 유효선량은 120 kVp에서 12.51mSv, 100kVp에서는 7.1mSv로 43%의 선량이 감소하였다.
- 8) 가장 최근에 시행된 120 kVp영상과 본 연구에서 적용한 100 kVp영상에 대하여 조영제 주입후 70초때의 영상에 대하여 간문부에서 간동맥 및 문맥이 구분, 췌장 경계의 명확성, 양측 주 신장동맥 모두가 대동맥 시비부 부터 신장문까지 명확히 연결되어 보이는지 여부, 장간막말초혈관이 주위 장과 선명하게 구분되는지 여부를 기준으로 평가한 결과 good 1명, excellent 47명으로 나타났다. 영상의 질 평가에서 100 kVp보다 120 kVp에서 점수는 높게 나왔지만 영상의 질적 저하없이 진단가치가 있는 영상을 획득할 수 있다는 결과가 나왔다
- 5 mSv 로 43% 선량감소를 보였으며. BMI 22에서 120 kVp 일 때는 13.1 mSv, 100 kVp일 때는 7.3 mSv 로 45% 선량감소를 보였으며, BMI 21에서 120 kVp일 때는 11.1 mSv, 100 kVp일 때는 6.3 mSv로 44% 선량감소를 보였으며, BMI 20에서 120 kVp와 100 kVp일 때 11.6 mSv, 5.9 mSv 로 49% 선량 감소를 보였다. BMI를 25이하를 기준으로 유효선량을 측정한 결과 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을 때 44.
- 7mGy 로 44% 선량감소를 보였으며. BMI 22에서 120kVp일 때는 8.3 mGy, 100kVp일 때는 4.67 mGy 로 44% 선량감소를 보였으며, BMI 21에서 120 kVp일 때는 7.3mGy 100kVp일 때는 4.07mGy 로 44% 선량감소를 보였으며, BMI 20에서 120kVp일 때는 7.3 mGy 100 kVp일 때는 3.78mGy 로 49% 선량감소를 보였다. BMI 25이하를 기준으로 CTDI를 측정한 결과 120kVp에서 100kVp 로 낮추었을 때 44.
- 78mGy 로 49% 선량감소를 보였다. BMI 25이하를 기준으로 CTDI를 측정한 결과 120kVp에서 100kVp 로 낮추었을 때 44.1%의 선량감소 효과가 있었다[표 3].
- BMI가 25이하인 환자를 대상으로 120 kVp와 100 kVp 를 비교한 결과 120 kVp에서 SD는 5.78 SNR은 38.33 CNR은 26.35으로 나타났으며, 100 kVp에서는 SD 7.31, SNR 37.70, CNR 27.98로 나타났다. 유효선량을 측정하여 비교한 결과 120 kVp에서 12.
- 9 mSv 로 49% 선량 감소를 보였다. BMI를 25이하를 기준으로 유효선량을 측정한 결과 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을 때 44.1%의 선량감소 효과가 있었다[표 3].
- 본 연구는 복부 CT를 반복적으로 검사하는 환자를 대상으로 BMI와 KVP 변화에 따른 영상의 질 및 방사선 피폭량을 비교하는 연구다. CT조영술을 저관전압으로 촬영하면 영상잡음이 높아져 영상의 SNR은 저하되지만, 혈관 내 조영증강 시 대조도가 높아지므로 CNR이 향상 되어 진단에 적절한 영상을 획득할 수 있었으며 방사선 피폭량의 감소효과도 있었다. 이러한 결과를 바탕으로각 병원 또는 학회에서 검사 부위뿐만 아니라 BMI에 따라서도 적절한 촬영조건을 맞추어 환자들의 피폭감량에 보다 노력해야 할 것으로 사료된다.
- 1%의 선량 감소가 있었다. 동맥기 영상에서 CTDI를 측정한 결과 120 kVp에서 8.09mGy, 100 kVp에서 4.52mGy로 관전압을 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었을 때 44.1%의 선량감소가 있었다.
- 8) 가장 최근에 시행된 120 kVp영상과 본 연구에서 적용한 100 kVp영상에 대하여 조영제 주입후 70초때의 영상에 대하여 간문부에서 간동맥 및 문맥이 구분, 췌장 경계의 명확성, 양측 주 신장동맥 모두가 대동맥 시비부 부터 신장문까지 명확히 연결되어 보이는지 여부, 장간막말초혈관이 주위 장과 선명하게 구분되는지 여부를 기준으로 평가한 결과 good 1명, excellent 47명으로 나타났다. 영상의 질 평가에서 100 kVp보다 120 kVp에서 점수는 높게 나왔지만 영상의 질적 저하없이 진단가치가 있는 영상을 획득할 수 있다는 결과가 나왔다
- 98로 나타났다. 유효선량을 측정하여 비교한 결과 120 kVp에서 12.6mSv, 100 kVp에서 7.12mSv로 관전압을 120 kVp에서 100kVp로 낮추었을때 44.1%의 선량 감소가 있었고, DLP를 측정한 결과 120 kVp에서 846.7mGy, 100kVp에서 481.7mGy로 관전압을 120 kVp에서 100kVp로 낮추었을 때 44.1%의 선량 감소가 있었다. 동맥기 영상에서 CTDI를 측정한 결과 120 kVp에서 8.
- 2명의 영상의학과 전문의의 판독에 의해서 조영제 주입후 70초때의 영상에 대하여 간문부에서 간동맥 및 문맥이 구분, 췌장 경계의 명확성, 양측 주 신장동맥 모두가 대동맥 기시부 부터 신장문까지 명확히 연결되어 보이는지 여부, 장간막 말초혈관이 주위 장과 선명하게 구분되는지 여부를 기준으로 평가한 결과 good 1명, excellent 47명으로 나타났다. 이것으로 저관전압검사가 영상의 질적 저하없이 진단가치가 있는 영상을 획득할수 있다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- CT조영술을 저관전압으로 촬영하면 영상잡음이 높아져 영상의 SNR은 저하되지만, 혈관 내 조영증강 시 대조도가 높아지므로 CNR이 향상 되어 진단에 적절한 영상을 획득할 수 있었으며 방사선 피폭량의 감소효과도 있었다. 이러한 결과를 바탕으로각 병원 또는 학회에서 검사 부위뿐만 아니라 BMI에 따라서도 적절한 촬영조건을 맞추어 환자들의 피폭감량에 보다 노력해야 할 것으로 사료된다.
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