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문제 정의
- 본 연구는 의료용 초음파장비 성능측정을 위해 국립암센터 ‘국가암검진 질향상교육’에서 소개된 초음파 팬텀(ATS-539)의 측정방법과 기준으로 대구지역 의료기관의 초음파장비 성능이 어떤지 실태를 알아보고, 초음파팬텀을 이용한 초음파장비 성능검사에 있어 참고가 될 수 있는 기본 자료를 제시하고자 한다.
- 축방향/측 해상도는 근접한 두 물체를 구별하는 능력을 말하며 축방향 및 측해상도로 나눌 수 있다. 이 연구에서는 종선 거리를 측정하는 영상에서 11개의 측정점이 모두 뚜렷이 분리 되어 육안적으로 식별이 가능한가에 대하여 평가를 하였다.
제안 방법
- (1) 의료용 초음파장비는 사용하는 기관마다 장비모델 마다 정상 성인의 간(liver)스캔 조건이 다르기 때문에 동일한 정상 성인의 간을 스캔하여 최적의 조건을 조정한 후 초음파 팬텀을 측정하였다. 탐촉자는 복부용 컨백스 탐촉자(convex probe)를 사용하였고 깊이는 16 cm로 측정하였다.
- (3) 의료용 초음파장비에서 초음파팬텀으로 측정된 영상을 DICOM 파일로 저장매체(USB 또는 CD)에 저장하였다.
- (4) PACS(INFINITT)에서 저장매체에 있는 파일을 불러서 5M 화소의 BARCO 판독용 LCD 모니터로 항목별 기준에 의거해 평가하였다.
- 민감도는 특정 깊이에 있는 작은 구조물의 약한 에코를 발견해내는 능력으로 예민도 또는 최대투과깊이라고도 한다. 8 mm크기의 무에코성 구조물이 중앙에 일렬로 배열되도록 영상을 얻으며 깊이 16 cm에서 7번째 구조물까지 보이는지 평가하였다.
- 가능한 모든 초점을 사용하고 수직선이 화면의 중앙에 위치하도록 스캔하여 영상을 얻었으며, 각 점마다의 거리를 측정하는 것은 시간이 많이 요구되므로 1∼11 cm까지의 10 cm의 거리를 측정 하여 평가하였다.
- 각각의 구조물이 뚜렷이 구분되도록 하여 경계선이 180° 이상에서 연속적으로 원형을 유지하는 구조물의 수를 기록하였다.
- 그리고 2008년 보건복지가족부의 국립암센터에서 발간한 ‘간암 검진 질 지침’에 기재된 초음파팬텀의 측정 항목 및 방법에서 8가지 항목중 합격기준이 제시되지 않은 국소영역(Focal zone), 기능적 해상도(Functional resolution)를 2가지 측정항목을 추가로 넣어서 총 8개 항목으로 대구지역 의료용 초음파 장비를 대상으로 측정하고 평가하였다.
- 기능적 해상도 측정방법은 여러 개의 초점을 사용하여3 mm 크기의 무에코성 구조물이 중앙에 수직으로 위치하도록 얻은 영상에서 낭성구조물의 뚜렷이 구분되고 겉모양이 180° 이상에서 연속적으로 유지되는 경우를 8 mm, 6 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm 크기 별로 그 숫자를 기록하였다.
- 수평거리는 초음파진단에 있어 정확한 진단을 위해 구조물의 크기와 부피를 정확하게 표현하기 위해 사용하며, 각 에코간의 수평 거리는 2 cm이고 허용오차범위는 2 cm±1 mm이다. 이 연구에서는 종선 거리를 측정한 영상에서 수평거리 8 cm거리의 근거리 횡선거리를 측정하여 평가하였다.
- 초음파팬텀 6가지 항목의 합격군, 불합격군과 국소영역, 기능적 해상도와의 평균의 차이를 알아보고자 Mann-Whiney test를 하였고, 기능적 해상도 8 mm, 6 mm는 모두 합격하여서 배제하였다. 국소영역과 기능적 해상도 4 mm가 통계적으로 유의하게 합격군과 불합격군간의 평균의 차이가 있었다(Table 11).
- 그리고 2008년 보건복지가족부의 국립암센터에서 발간한 ‘간암 검진 질 지침’에 기재된 초음파팬텀의 측정 항목 및 방법에서 8가지 항목중 합격기준이 제시되지 않은 국소영역(Focal zone), 기능적 해상도(Functional resolution)를 2가지 측정항목을 추가로 넣어서 총 8개 항목으로 대구지역 의료용 초음파 장비를 대상으로 측정하고 평가하였다. 초음파팬텀검사는 초음파검사관련 임상경험이 많은 방사선사가 측정하였고, 초음파팬텀영상의 항목별 평가는 영상의학전문의, 초음파 담당 대학교수, 측정을 담당한 방사선사로 구성하였다. 평가결과는 평가위원 3명 중 2명이상 같은 평가가 나오면 평가결과를 기록하였고, 서로 상이한 경우 재평가를 하여 기록하였다.
- 회색조는 수신된 에코의 진폭에 따라 밝기를 다르게 표시하는 것이고, 밝기는 가장 낮은 회색조부터 최대 밝기까지 에코 신호를 조절하여 나타내는 것이다. 초음파팬텀을 옆으로 두고 구조물이 수평으로 배열하도록 한 후 6개의 구조물이 한 화면에 모두 나타나도록 구조물의 중앙이 되도록 영상을 얻었다. 각각의 구조물이 뚜렷이 구분되도록 하여 경계선이 180° 이상에서 연속적으로 원형을 유지하는 구조물의 수를 기록하였다.
- 초음파팬텀의 합격기준은 최근 국립암센터의 국가암검진 질향상 온라인 교육 중에 ‘간초음파의 정도관리’에서 소개된 6가지 항목인 불응영역, 수직거리정확성측정, 수평거리정확성측정, 축방향/측 해상도, 민감도, 회색조 및 동적범위을 사용하여 합격과 불합격군으로 분류하였다.
- 불응영역은 팬텀과 초음파 탐촉자의 표면에서부터 최초로 확인할 수 있는 에코까지의 거리를 말하며, 그 측정은 첫 번째 표적이 2 mm에서 마지막 표적은 10 mm까지 이고, 표적의 수는 9개이다. 초점을 근거리에 위치시키고 5번째 에코가 화면중앙에 위치하도록 영상을 얻어서 9개의 에코가 모두 분리 되어 나타나는지에 대하여 평가를 하였다.
- 측정방법은 종선거리를 측정하는 지점에서 한 개의 초점을 6 cm 깊이에 위치한 후 초점 깊이에 위치한 측정점의 횡거리를 측정하고 이보다 4 cm 뒤에 위치한 측정점의 횡거리를 측정하여 초점으로 인해 측정점이 얼마나 집속되는지 초점율을 측정하였다.
- 초음파팬텀검사는 초음파검사관련 임상경험이 많은 방사선사가 측정하였고, 초음파팬텀영상의 항목별 평가는 영상의학전문의, 초음파 담당 대학교수, 측정을 담당한 방사선사로 구성하였다. 평가결과는 평가위원 3명 중 2명이상 같은 평가가 나오면 평가결과를 기록하였고, 서로 상이한 경우 재평가를 하여 기록하였다.
대상 데이터
- (2) 초음파팬텀 영상을 기재된 측정 방법대로 6장의 영상을 얻었다.
- 국립암센터 ‘국가암검진 질 향상 교육’ 홈페이지에 있는 간초음파의 정도관리와 표준검사법의 강의 자료에서 소개된 초음파팬텀 측정영상의 6개 항목 합격기준을 아래와 같이 사용하였다8).
- 본 연구는 2014년 5월~9월까지 대구지역에서 사용하고 있는 의료용 초음파장비를 대상으로 성능검사를 초음파팬텀(ATS-539)으로 측정 하였다. 초음파장비의 측정 대상은 지역 의료기관에서 실제 사용하고 있는 장비와 대학에서 초음파 실습용으로 사용되는 장비를 대상으로 실시하였고, 제조사는 5개사의 10종류 총 35대의 디지털 초음파장비를 대상으로 하였다.
- 본 연구에서는 추가항목 관련에서 김표년 등의 연구와 같이 국소영역이 평가항목으로 선정 되었지만, 기능적 해상도에서는 8 mm 구조물이 아닌 4 mm 구조물이 평가항목으로 선정되었다. 이처럼 합격률이 전반적으로 증가한 것과 평가항목으로 기능적 해상도가 4 mm 구조물로 낮아진 결과는 장비성능 저하가 예상되는 사용연수가 오래된 아날로그초음파장비를 대상에서 제외시켰고, 장비의 성능이 과거보다 우수해졌기 때문이라고 사료된다.
- 이를 보완하기 위한 방법으로 영상의 질을 측정하기 위하여 인체와 비슷한 음파속도(1,540 m/s 또는 1,450 m/s)를 가진 조직등가물질로 제작된 여러 가지 초음파팬텀을 사용한다. 본 연구에서도 의료용 초음파성능 측정을 위해 대한초음파의학회 및 대한영상의학회에서 채택한 조직등가물질로 제작된 초음파팬텀을 이용하였다(Fig. 1).
- 의료용 초음파장비를 사용하는 대구지역 의료기관별로 보면 대학교실습실 3대 8.6%, 대학병원 5대 14.3%, 병원 6대 17.1%, 의원 9대 25.7%, 전문검진센터 12대 34.7%를 대상으로 초음파팬텀 측정을 하였으며, 제조사는 총 35대 초음파장비 중 5개사의 10종류 디지털 초음파장비를 대상으로 하였다.
- 초음파 장치의 영상이 항상 일정한 품질의 영상을 유지하기 어려운 이유 중에 하나는 매일 비교할 수 있는 동일 환자가 없어 초음파 영상의 획일성을 평가하기 어렵기 때문이다. 이를 보완하기 위한 방법으로 영상의 질을 측정하기 위하여 인체와 비슷한 음파속도(1,540 m/s 또는 1,450 m/s)를 가진 조직등가물질로 제작된 여러 가지 초음파팬텀을 사용한다. 본 연구에서도 의료용 초음파성능 측정을 위해 대한초음파의학회 및 대한영상의학회에서 채택한 조직등가물질로 제작된 초음파팬텀을 이용하였다(Fig.
- 본 연구는 2014년 5월~9월까지 대구지역에서 사용하고 있는 의료용 초음파장비를 대상으로 성능검사를 초음파팬텀(ATS-539)으로 측정 하였다. 초음파장비의 측정 대상은 지역 의료기관에서 실제 사용하고 있는 장비와 대학에서 초음파 실습용으로 사용되는 장비를 대상으로 실시하였고, 제조사는 5개사의 10종류 총 35대의 디지털 초음파장비를 대상으로 하였다. 측정용 탐촉자는 복부용 3.
- 초음파팬텀(ATS-539)을 이용하여 대구지역 의료용 초음파장비 5개사, 10종류 35대를 대상으로 측정해 평가한 결과는 다음과 같다.
- 초음파장비의 측정 대상은 지역 의료기관에서 실제 사용하고 있는 장비와 대학에서 초음파 실습용으로 사용되는 장비를 대상으로 실시하였고, 제조사는 5개사의 10종류 총 35대의 디지털 초음파장비를 대상으로 하였다. 측정용 탐촉자는 복부용 3.5MHz 컨백스 탐촉자(convex probe)를 사용하였다. 장치의 사용연식은 10년이 초과 되고, 사용이 적은 아날로그 초음파 장비는 연구대상에서 제외하였다.
데이터처리
- 본 연구의 자료 분석은 SPSS 16.0를 활용하였으며, 대상의 일반적 특성 및 초음파팬텀 측정항목의 결과분석은 평균, 표준편차 등의 기초통계량과 빈도 및 백분율을 제시하였다. 초음파 팬텀측정 6개 항목 합격군과 국소영역, 기능적 해상도와의 결과분석을 위해 평균의 차이를 알아보고자 Mann-Whiney test를 활용하였다.
- 초음파 팬텀측정 6개 항목 합격군과 국소영역, 기능적 해상도와의 결과분석을 위해 평균의 차이를 알아보고자 Mann-Whiney test를 활용하였다. 장비 사용연수에 따른 초음파팬텀 합격에 관한 분석을 위하여 t-test 를 실시하였으며, 유의수준 0.05를 기준으로 유의성을 검정하였다.
- 0를 활용하였으며, 대상의 일반적 특성 및 초음파팬텀 측정항목의 결과분석은 평균, 표준편차 등의 기초통계량과 빈도 및 백분율을 제시하였다. 초음파 팬텀측정 6개 항목 합격군과 국소영역, 기능적 해상도와의 결과분석을 위해 평균의 차이를 알아보고자 Mann-Whiney test를 활용하였다. 장비 사용연수에 따른 초음파팬텀 합격에 관한 분석을 위하여 t-test 를 실시하였으며, 유의수준 0.
이론/모형
- 초음파팬텀을 이용한 성능 측정방법과 기준은 2012년 국립암센터 국가암검진의 질향상교육 중에 ‘간초음파의 정도관리’에서 소개된 6가지 항목인 불응영역(Dead zone), 수직거리정확성측정(Vertical accuracy measurement), 수평거리정확성측정(Horizontal accuracy measurement), 축방향/측 해상도(Axial/lateral resolution), 민감도(Sensitivity), 회색조 및 동적범위(Gray scale & dyna‐mic range)를 사용하였다.
성능/효과
- (1) 불응구역 9개가 모두 구분되어야 합격이다.
- (2) 수직거리정확성측정은 2번째와 12번째 표적거리가 10±0.5 cm 이내여야 합격이다.
- (3) 수평거리정확성측정은 1번째에서 5번째 표적의 중앙에서의 거리가 8±0.6 cm이내여야 합격이다.
- (4) 축방향/측 해상도는 11개의 표적을 모두 구분되어야 합격이다.
- (5) 민감도는 8 mm 크기의 원형구조물이 7개까지 보여야 합격이다.
- (6) 회색조와 동적범위는 다른 에코의 구조물이 180도 이상에서 원형이면서 뚜렷하게 4개 이상 보여야 합격이다.
- 1. 초음파팬텀 측정결과 합격 31대 88.6%, 불합격 4대 11.4%였다.
- 2. 합격기준이 제시된 6개 항목에서 수직거리정확성측정, 수평거리정확성측정, 민감도, 회색조와 동적범위 4항목에서 35대 100% 합격이었다. 그리고 불응영역은 합격 33대 94.
- 3. 합격기준이 제시되지 않은 2항목에서 국소영역과 기능적 해상도 4 mm가 통계적으로 유의하게 합격군과 불합격군간의 평균의 차이가 있었다.
- 4. 대구지역 초음파 장비 사용연수에 따른 초음파팬텀 합격률을 분석한 결과 불합격한 장비의 평균 사용연수는 7.25년으로 합격한 장비 4.13년보다 차이가 있었다.
- 기능적 해상도에서 원형구조물 8 mm, 6 mm에서 초음파 장비 35대 모두 깊이 16 cm로 7개까지 보였다. 구조물 4 mm에서 최대 16개부터 최소 7개, 구조물 3 mm에서 최대 12개부터 최소 5개까지 보였으며, 구조물 2 mm에서 최대 6개부터 최소 2개까지 보이는 것으로 평가되었다 (Table 9).
- 초음파팬텀 6가지 항목의 합격군, 불합격군과 국소영역, 기능적 해상도와의 평균의 차이를 알아보고자 Mann-Whiney test를 하였고, 기능적 해상도 8 mm, 6 mm는 모두 합격하여서 배제하였다. 국소영역과 기능적 해상도 4 mm가 통계적으로 유의하게 합격군과 불합격군간의 평균의 차이가 있었다(Table 11).
- 대구지역 장비 사용연수에 따른 초음파팬텀 합격률을 분석한 결과 총 35대 중 초음파팬텀 불합격한 장비는 사용연수가 평균 7.25년 4대 11.4%였고, 합격한 장비는 평균 4.13년, 31대 88.6%로 t-test결과 통계적으로 유의하게 차이가 났다(Table 12)
- 본 연구에서 평가항목으로 선정된 국소영역의 초점율은 75% 이상일 때 합격률이 94.3%, 80%일 때는 77.2%였고, 기능적 해상도는 8 mm, 6 mm 구조물이 7개 보여서 모두 합격이었고, 4 mm 구조물은 8개 이상 보이는 합격률이 89.6%였다. 평가항목으로 선정된 항목에 대한 합격기준을 제안한다면 국소영역의 초점율이 75% 이상, 기능적 해상도는 깊이 16 cm에서 8 mm, 6 mm 구조물이 7개가 보여야 하며, 4 mm 구조물이 8개 이상 보이도록 평가되어야 적합하다고 사료된다.
- 2%였다. 본 연구에서는 합격기준이 제시된 6항목에서 합격 31대 88.6%, 불합격 4대 11.4%였고, 수직거리정확성측정, 수평거리정확성측정, 민감도, 회색조와 동적범위 4항목에서 모두 합격이었다. 그리고 불응영역은 합격률은 94.
- 25년이었다. 합격한 장비의 사용 연수가 평균 4.13년으로 불합격한 장비와 차이가 났고, 이는 장비성능과 장비 사용연수가 통계적으로 유의하였다는 것을 알 수 있었다. 이는 장비구입 후 보통 2∼3년간 장비업체의 무상유지보수로 장비의 QC관리의 용이함과 최신장비의 우수성 및 내구성이 우수한 것으로 사료된다.
후속연구
- 그리고 초음파 성능측정을 위한 복부용 검사의 표준 지침뿐만 아니라 요즘 임상에서 중요성이 커지는 small part(유방 및 갑상선 등), 심장 등 여러 초음파검사영역에서 적용할 수 있는 장비팬텀 측정방법과 기준들에 대한 연구도 병행해서 이루어져야 할 것이다.
- 또한 본 연구결과처럼 사용연수가 오래된 의료용 초음파 사용은 장비의 성능과도 관계가 있어 국민건강의 중요한 문제를 발생시킬 수 있는데 향후 의료용 초음파장비 사용연수에 대한 가드라인 제시에 대한 연구와 의료계의 자율적인 인식 전환, 정부의 제도적인 대책 마련도 필요할 것으로 사료된다.
- 초음파검사의 질을 향상시키기 위하여 인력(검사자 및 판독자)에 대한 지속적인 교육이 중요하다. 또한 의료용 초음파 진단장치도 계속적인 품질관리를 통해 진단가치가 있는 정확하고, 우수한 영상을 제공하여 임상진료에 도움이 되는 정보를 제공해야 한다.
- 본 연구는 대구지역 의료용 초음파장비를 대상으로 했지만 대구지역 전체에 대한 지역성과 여러 제조사 장비의 특성 및 장비 등급에 따른 성능차이의 다양성에 대해 대표성을 가지는 데는 한계가 있었고, 초음파는 특성상 주관적인 면이 강해서 측정과 결과 평가에 대한 재현성에 제한점이 있었다.
- 초음파장비의 성능을 좌우하는 것 중에 탐촉자(probe)의 중요성이 크므로16), 탐촉자의 전자부품이나 케이블의 파손에서 오는 영상의 불균일성이 발생하는지 알기 위해 영상 균일성(image uniformity)에 관한 연구도 추가적으로 필요할 것이라 사료된다.
- 6%였다. 평가항목으로 선정된 항목에 대한 합격기준을 제안한다면 국소영역의 초점율이 75% 이상, 기능적 해상도는 깊이 16 cm에서 8 mm, 6 mm 구조물이 7개가 보여야 하며, 4 mm 구조물이 8개 이상 보이도록 평가되어야 적합하다고 사료된다.
- 하지만 대구지역내 임상에 실제 사용되는 10년이하 의료용 초음파장비에 대해서 대한초음파의학회 및 대한영상의학회에서 채택한 초음파팬텀(ATS-539)을 이용하여 최근 보건복지가족부 국립암센터에서 발간한 간암 검진 질 지침의 측정 항목 및 방법으로 합격기준이 제시된 6개 항목에 대한 장비의 성능평가를 하여 대구지역 의료기관의 초음파장비성능의 실태를 파악해 보았고, 합격기준이 제시되지 않은 2항목에 대한 기초자료를 제시한 것과 초음파장비사용연한이 장비성능과 관계가 있음을 도출한 것에 대해 의의가 있다. 향후 초음파장비성능 측정에 관련된 장비유지보수, QC, 팬텀측정시 검사방법 등 여러 요인들에 대한 연구가 여러 방면으로 이루어져야 할 것이다.
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