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문제 정의
- 본 연구의 목적은 심혈관 검사 시 투시촬영으로 인하여 발생하는 방사선의 선량 감소를 위해 실제로 조절 가능한 기하학적 특성들이 어떤 것이 있는지 알아보고, 기하학적 특성에 따른 선량 감소효과를 확인하여서 환자 및 시술자의 피폭선량을 기술적으로 감소시킬 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 75 등이 있으며, 각각의 FPS mode에 따라 아래 선관(Under tube) 방식으로 선관-영상증배관 거리(source-image intensifier distance, SID)를 100 ㎝으로 설정하여 팬텀에 수직 입사하였다. Cardiac 15는 초당 15프레임 촬영을 뜻하며, 촬영은 투시촬영(fluoroscopy)과 영화촬영(Cine exposure)로 구분하여 각각 10초 동안 촬영하여 선량을 비교하였다.
- DAP와 AK는 선관의 조준기(collimator) 위쪽 부분(tube housing)에 내장되어 있는 DAP meter(DIAMENTOR M4-KDK, PTW, Freiburg, Germany)에 의해 측정된다. DAP meter의 정도관리는 전자계(Radcal 9010 electrometer)와 이온챔버(90X5-6 ionization chamber)를 이용하여 관리업체에서 주기적으로 시행하였고, DAP meter의 에너지 의존성은 관전압 범위의 10%를 넘지 않았다. DAP 값은 유효선량으로 전환할 수 있는데, 본 연구에서는 DAP 값에 유효선량 전환계수 0.
- DAP meter의 정도관리는 전자계(Radcal 9010 electrometer)와 이온챔버(90X5-6 ionization chamber)를 이용하여 관리업체에서 주기적으로 시행하였고, DAP meter의 에너지 의존성은 관전압 범위의 10%를 넘지 않았다. DAP 값은 유효선량으로 전환할 수 있는데, 본 연구에서는 DAP 값에 유효선량 전환계수 0.20 mSv/Gy․㎠를 곱하여 계산하였다[11,12].
- FOV는 조정기의 FOV 확대 기능을 이용하여 25”, 20”, 15” 로 변화하며 투시 촬영 및 영화 촬영을 각각 5초씩 시행하였다.
- SID는 100 cm 으로 고정한 채 영상증배관과 테이블 거리가 30 cm 되는 지점(isocenter)을 기준으로 정하였다. 테이블을 선관방향으로 이동하여 isocenter에서 10, 20, 30 cm 떨어진 지점(테이블-영상증배관 거리는 40, 50, 60 cm)에서 투시촬영 및 영화촬영을 각각 5초간 시행 하였다(Fig.
- 인체팬텀을 테이블 중앙에 위치하여 Under tube 방향으로 수직 촬영 하였고, 영상증배관의 거리를 90 cm ~ 120 cm까지 10 cm 단위로 조절하며 촬영하였다. 각각의 거리에서 투시촬영 및 영화촬영을 5초간 시행하며 선량을 측정하였다(Fig. 4-A).
- 1). 각각의 위치에서 10초간 투시촬영과 영화촬영을 시행하였다.
- I)과의 거리는 기본적으로 100 cm 이었고, 영상증배관의 선장 크기(beam field size)는 원형의 25 ㎠이었다. 관전압, 관전류, 조사 시간 등의 방사선 조사조건은 자동노출조절장치(automatic exposure control, AEC)를 이용하였고, 관전압 범위는 70~120 kV 이었다. 여과장치(filtration)는 기본적으로 1.
- 먼저 FPS는 Cardiac EP 15 mode를 기본으로 설정하였고, 팬텀을 테이블에 올려놓고 촬영을 하였다. 촬영각도는 Under tube 수직입사(AP view), LAO 45°+Caudal 30°, LAO 45°+ Cranial 30°, RAO 30°+Cranial 30°, RAO 30°+Caudal 30°로 5가지 방향을 설정 하였다(Fig.
- 본 실험에 이용한 디지털 혈관 영화장치는 3차원 디지털영상 혈관조영촬영장치(Allura Xper, FD 10 Philips, Netherland)이었고, 기하학적 특성에 따라 각각 투시촬영(fluoroscopy)과 영화촬영(Cine exposure)을 시행하였다. X-선관(tube)과 영상증배관(image intensifier, I.
- 선량측정은 장비에 장착되어 있는 면적선량계(dose area product meter)를 통해 모니터에 제시되는 면적-선량 곱(dose area product, DAP) 값과 공기 커마(air kerma, AK)를 이용하였다. DAP와 AK는 선관의 조준기(collimator) 위쪽 부분(tube housing)에 내장되어 있는 DAP meter(DIAMENTOR M4-KDK, PTW, Freiburg, Germany)에 의해 측정된다.
- 영상의 조사야 조절을 위해 조정기의 조사야 스틱(collimator stick)을 이용하여 조절하였으며, 조사야는 모니터의 조사야 크기를 이용하여 가로×세로로 측정하였다.
- 인체팬텀을 테이블 중앙에 위치하여 Under tube 방향으로 수직 촬영 하였고, 영상증배관의 거리를 90 cm ~ 120 cm까지 10 cm 단위로 조절하며 촬영하였다. 각각의 거리에서 투시촬영 및 영화촬영을 5초간 시행하며 선량을 측정하였다(Fig.
- FOV는 조정기의 FOV 확대 기능을 이용하여 25”, 20”, 15” 로 변화하며 투시 촬영 및 영화 촬영을 각각 5초씩 시행하였다. 인체팬텀을 테이블 중앙에 위치하여 Under tube 방향으로 수직 촬영 하였다(Fig. 3).
- 장치의 FPS mode 종류는 Coronary 15, Cardiac EP 15, Cardiac EP 7.5, Cardiac EP 3.75 등이 있으며, 각각의 FPS mode에 따라 아래 선관(Under tube) 방식으로 선관-영상증배관 거리(source-image intensifier distance, SID)를 100 ㎝으로 설정하여 팬텀에 수직 입사하였다. Cardiac 15는 초당 15프레임 촬영을 뜻하며, 촬영은 투시촬영(fluoroscopy)과 영화촬영(Cine exposure)로 구분하여 각각 10초 동안 촬영하여 선량을 비교하였다.
- 촬영각도는 Under tube 수직입사(AP view), LAO 45°+Caudal 30°, LAO 45°+ Cranial 30°, RAO 30°+Cranial 30°, RAO 30°+Caudal 30°로 5가지 방향을 설정 하였다(Fig. 1).
- 선택용 투시여과는 시간당 프레임 수(frame per second, FPS)에 따라 다르며 표 1과 같다. 촬영은 두께가 18 cm 인 인체 모형 팬텀(anthropomorphic phantom model, KYOTO KAGAKU, PBU-60, JAPAN)을 촬영대 위에 놓고, 기하학적 특성을 조절하며 촬영하였으며, 각각 3회 촬영하여 평균을 구하였다.
- SID는 100 cm 으로 고정한 채 영상증배관과 테이블 거리가 30 cm 되는 지점(isocenter)을 기준으로 정하였다. 테이블을 선관방향으로 이동하여 isocenter에서 10, 20, 30 cm 떨어진 지점(테이블-영상증배관 거리는 40, 50, 60 cm)에서 투시촬영 및 영화촬영을 각각 5초간 시행 하였다(Fig. 4-B).
- 팬텀을 테이블 중앙에 위치하여 Under tube 방향으로 수직 촬영 하였고, 조사야 크기는 28×28 cm에서 11×11 cm 까지 줄여가며 5초간 촬영하였다(Fig. 2).
성능/효과
- X-선관과 영상증배관의 거리가 10 cm 멀어질수록 투시촬영과 영화촬영에서 각각 선량이 25-35%까지 증가하였다. FOV가 확대될수록 선량이 1.21-2배 증가하였고, 테이블과 영상증배관 거리가 10cm 멀어질수록 선량은 1.11-1.25배까지 증가하였다.
- Cine Exposure에서도 시간 당 프레임 수가 적을수록 유효선량은 50-80%까지 감소하였다(Table 2). Fluorocopy mode와 Exposure mode에 따른 유효선량은 Cardiac EP 15 mode에서 Exposure mode가 약 15배 높았다.
- X-선관 각도에 따른 선량은 Direct AP 방향에서의 유효선량을 1.00 기준으로 하였을 때, LAO 45°+Caudal 30°에서 Fluoro mode의 유효선량은 1.05, Exposure mode는 1.08 이었고, RAO 30°+Cranial 30 view의 Fluoro mode는 0.38, Exposure mode는 0.42로 유효선량이 가장 낮았다(Table 3).
- 선관 각도에 따른 선량은 LAO 45°+Caudal 30°이 가장 높게 측정되었고, 조사야 조절장치를 많이 적용할수록 선량은 감소하였다. X-선관과 영상증배관의 거리가 10 cm 멀어질수록 투시촬영과 영화촬영에서 각각 선량이 25-35%까지 증가하였다. FOV가 확대될수록 선량이 1.
- X-선관과 영상증배관의 거리에 따른 선량은 SID 100 cm를 1.00 기준으로 하면, SID가 90 cm에서 Fluoro mode 유효선량은 0.61로 감소하였고, Exposure mode에서는 0.80으로 감소하였다. SID가 110 cm, 120 cm으로 멀어질수록 유효선량은 Fluoro mode에서 1.
- 또한 실험장비가 1대였기 때문에 본 연구의 선량감소율을 심혈관장비 전체에 적용시키기에는 무리가 있다. 그럼에도 불구하고 실무자가 조절 가능한 기하학적 매개변수로 선량을 감소시킬 수 있음을 확인하였고, 장비의 특성을 충분하게 숙지한 상태에서 검사가 진행될 경우 실무자에게 많은 도움이 될 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 LAO 45°+Caudal 30° view에서 유효선량이 수직 촬영보다 5-8% 높았고, RAO 30°+Cranial 30 view에서는 60%가량 낮게 나타난 이유도 동일한 맥락인 것으로 판단된다.
- 5 frame으로 감소하게 되면 선량 감소는 38%, 49%로 감소하게 된다[15]. 본 연구에서 이용된 심혈관장치는 15 frame부터 7.5 frame, 3.75 frame으로 FPS가 줄어들수록 선량은 투시촬영 에서 10%, 18%로 감소하였고, 영화촬영에서는 50%, 80%까지 감소하였다. 따라서 최소 프레임인 3.
- 조사야 조절장치를 조절하여 조사야를 30%, 50% 축소하였을 때 선량 감소 효과는 각각 15%, 46%의 선량감소 효과가 있었다[16]. 본 연구에서 조사야 조절장치를 22%, 38%, 60% 축소 시 선량감소효과는 35%, 55%, 80%로 이전의 연구보다 더 큰 것으로 나타났다. 조사야를 줄이게 되면 X-선 관전류와 펄스 폭(pulse width)도 함께 증가하게 된다.
- 즉 FOV를 12 inch에서 9 inch로 감소시키며 확대한다면, 상대입사선량은 약 2배 증가하게 된다[8,16]. 본 연구에서도 FOV에 의한 영상이 25 inch에서 15 inch로 확대되었을 때의 선량은 2배 정도 증가되었기 때문에 심혈관 촬영 시 가급적이면 영상을 확대하지 않는 것이 선량감소에 효과적이다.
- 0배 늘어난다[15]. 본 연구에서도 선관과 영상증배관의 거리가 10 cm 멀어질수록 선량은 15-25% 증가하였고, 영상증배관과 테이블의 거리가 10cm 떨어질수록 선량은 10-17%까지 증가하였다. 따라서 투시촬영 시마다 가변적인 거리를 실시간으로 조절하여 환자와 X-선관 간격은 최대한 멀게 하고, 환자와 영상증배관 간의 간격은 최대한 가까이 하는 것이 실무자에게 항상 요구된다.
- 선관 각도에 따른 선량은 LAO 45°+Caudal 30°이 가장 높게 측정되었고, 조사야 조절장치를 많이 적용할수록 선량은 감소하였다.
- 21로 증가하였고, Exposure mode에서도 AK는 FOV 25"보다 FOV 15"에서 선량이 2배 정도 되었다(Table 6). 이는 SID의 변화 없이 FOV만 변한다면 DAP는 일정한 값을 나타내고, AK는 FOV가 확대될수록 선량도 증가한다는 것을 알 수 있다.
- 테이블에서 영상증배관의 거리 30 cm을 1.00 기준으로 하였을 때 40, 50, 60 cm으로 거리가 멀어질수록 투시 mode는 1.03, 1.11, 1.17로 증가하였다. Exposure mode에서도 선량은 각각 1.
후속연구
- 따라서 디지털 혈관 영화장치의 기하학적 특성에 따른 선량감소 효과를 올바르게 알고 심혈관 검사 시 적절히 이용한다면, 환자 및 검사자에 대한 선량 감소에도 기여 할 것이다.
- 본 연구의 제한점은 선량 감소를 위한 기하학적 특성 중 실무자가 조절 가능하다고 판단되는 요인만 확인하였기 때문에 기기적 측면에서 선량 감소 방안이 충분히 더 있을 수 있을 것으로 생각된다. 또한 실험장비가 1대였기 때문에 본 연구의 선량감소율을 심혈관장비 전체에 적용시키기에는 무리가 있다. 그럼에도 불구하고 실무자가 조절 가능한 기하학적 매개변수로 선량을 감소시킬 수 있음을 확인하였고, 장비의 특성을 충분하게 숙지한 상태에서 검사가 진행될 경우 실무자에게 많은 도움이 될 것으로 사료된다.
- 본 연구의 제한점은 선량 감소를 위한 기하학적 특성 중 실무자가 조절 가능하다고 판단되는 요인만 확인하였기 때문에 기기적 측면에서 선량 감소 방안이 충분히 더 있을 수 있을 것으로 생각된다. 또한 실험장비가 1대였기 때문에 본 연구의 선량감소율을 심혈관장비 전체에 적용시키기에는 무리가 있다.
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