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문제 정의
- 이유로는 환자에 의해 이온 전리조 센서 위치표시가 가려져 실제 검사자가 볼 수 없기 때문에 효율성에서 미비 하였다(Figure 1). 따라서 본 연구는 흉부촬영 중 체형에 따른 정확한 방사선 노출을 위해 자동노출제어장치 단점을 개선하고자 이온 전리조 센서 위치를 검사자가 검사 도중 확인 할 수 있는 AEC 표지자를 사용하여 이온 전리조의 부정확한 위치에 의한 과피폭을 줄일 수 있는지와 피폭선량 감소 효과에 대하여 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 그렇기 때문에 AEC을 이용한 검사에서는 이온 전리조를 중심으로 X선속을 위치 시켜야 환자에 따른 정확한 선량으로 검사가 이루어 질 수 있다. 그렇게 하기 위해서 X선 튜브 조사창에 흉부촬영시 환자 몸에 이온 전리조표시가 나타나도록 이온 전리조 위치를 알 수 있는 표지자를 얇은 종이 테이프로 부착하여 검사자가 검사 도중 확인이 가능 할 수 있도록 하였다(Figure 2).
- 31까지 기간 중 흉부촬영 검사를 하여야 하는 성인 남녀 880명을 대상으로 하였다. 대상 환자 모두 자동노출제어모드를 사용하였으며, 그 중 이온 전리조 센서는 양측 상단 2개를 사용 하였다. 또한 조사야 크기는 17×17inch로 설정하였고, 촬영 조건은 120kVp, 320mA, 촬영거리는 180cm으로 고정 하였다.
- 대상환자 880명을 두 그룹으로 나눈 후 그 중 대조군 440명은 일반적인 흉부촬영 방법으로 진행 하였으며, 실험군 440명은 AEC 표지자를 이용하여 환자의 등 부분에 AEC 위치를 확인 할 수 있게 하였고, AEC 표지자를 이용하여 이온 전리조 센서 위치와 폐의 상단 1/3 부분을 일치시킨 후 흉부촬영을 진행 하였다. 대상환자 키, 몸무게를 이용하여 세계보건기구(World Health Organization, WHO)에서 제공하는 신체질량지수(Body mass index, BMI) 식(1)을 이용하여 BMI 구하고 이에 따라 저체중, 정상체중, 과체중으로 분류 하였다(Table 1).
- 대상환자의 신체조건은 BMI 산출 조건을 입력하였으며 조사야는 17×17inch 그리고 고유필터 Al 1.0 ㎜를 사용하였다.
- AEC 표지자를 이용한 흉부촬영의 피폭 비교에서 평균 mAs, 평균 DAP, 평균 유효선량 값에서 두 그룹 간 환자가 받는 피폭선량은 다른 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 차이 크기를 알아보기 위해서 실험군의 평균유효선량 값과 표준편차 값을 이용하여 한계치를 구하여 한계치 이상은 과도한 X선 피폭에 위한 검사로 지정 하였다. 한계치 선정은 위 식(2)을 이용하였다.
- 이온 전리조 센서 위치에 따른 흉부촬영 선량 변화를 알아보기 위하여 한계치를 선정하여 대조군과 실험군을 비교하였다. 한계치 설정방법으로 실험군의 흉부촬영 평균 유효선량과 표준편차를 구한 후 평균 유효선량 값에 표준편차의 2배 값을 한계치(식(2))로 선정 후 한계치 이상을 불필요한 피폭선량이라고 정의 하였다.
대상 데이터
- ALARA라 함은 정당화의 원칙과 관련하여 개인의 방사선피폭, 피폭자의 수, 개인 및 집단의 잠재적 피폭 가능성은 경제적, 사회적 인자들을 고려하여 합리적으로 달성 할 수 있는 한 낮게 유지 되어야 한다는 것으로 X선을 이용한 촬영의 경우 적정 촬영조건을 설정하여 적정 선량으로 촬영이 이루어져야 하지만 적정 촬영조건 설정을 위해서는 피사체의 촬영 부위에 따른 두께 및 X선 흡수 정도를 파악해야 한다1,2). 그러나 현실적으로 불가능하기 때문에 이를 보완하고자 1942년 Morgan에 의해 소개 된 자동노출제어장치(Automatic exposure control, AEC)를 사용하게 되었다1). 자동노출 제어장치는 이온 전리조(Ion chamber)를 이용하여 영상의 농도에 필요한 적정한 방사선량이 자동으로 조사 될 수 있도록 해주는 제어장치이다2).
- 대상환자 총 880명이며, 그 중 대조군, 실험군 각각 440명으로 구분 하였다. 그 중 대조군 440명은 남:여=245:195, 평균나이 53.
- 흉부전용 디지털 X선 장비(DRS, LISTEM, Korea)을 사용하여 2013.12.01부터 2013.12.31까지 기간 중 흉부촬영 검사를 하여야 하는 성인 남녀 880명을 대상으로 하였다. 대상 환자 모두 자동노출제어모드를 사용하였으며, 그 중 이온 전리조 센서는 양측 상단 2개를 사용 하였다.
데이터처리
- 대상환자 880명에 대한 선량 값을 알기 위하여 DAP 측정기를 이용하여 측정 및 기록 하였으며, 대상환자의 평균값 및 표준편차를 산출 하였다. 그리고 환자가 받는 유효선량 값을 구하기 위하여 ICRP 103 장기별 조직 가중치를 바탕으로 PCXMC 2.0을 이용하여 유효선량을 계산하여 대상환자의 평균값 및 표준편차를 산출 하였다. 대상환자의 신체조건은 BMI 산출 조건을 입력하였으며 조사야는 17×17inch 그리고 고유필터 Al 1.
- 대상환자 880명에 대한 선량 값을 알기 위하여 DAP 측정기를 이용하여 측정 및 기록 하였으며, 대상환자의 평균값 및 표준편차를 산출 하였다. 그리고 환자가 받는 유효선량 값을 구하기 위하여 ICRP 103 장기별 조직 가중치를 바탕으로 PCXMC 2.
- 한계치 설정방법으로 실험군의 흉부촬영 평균 유효선량과 표준편차를 구한 후 평균 유효선량 값에 표준편차의 2배 값을 한계치(식(2))로 선정 후 한계치 이상을 불필요한 피폭선량이라고 정의 하였다. 통계학적 검증은 SPSS 18.0의 t-Test 방법을 이용하여 유의성을 평가하였다.
- 흉부촬영에서 AEC 표지자 사용에 따른 환자선량 평가를 위한 실험재료는 흉부전용 디지털 X선 장비(DRS, LISTEM, Korea), 면적선량계(VacuDAP compact, VACUTEO, Germany), 선량 계산 프로그램(PCXMC2.0, STUK, Finland)를 이용하였다.
이론/모형
- 대상환자 880명을 두 그룹으로 나눈 후 그 중 대조군 440명은 일반적인 흉부촬영 방법으로 진행 하였으며, 실험군 440명은 AEC 표지자를 이용하여 환자의 등 부분에 AEC 위치를 확인 할 수 있게 하였고, AEC 표지자를 이용하여 이온 전리조 센서 위치와 폐의 상단 1/3 부분을 일치시킨 후 흉부촬영을 진행 하였다. 대상환자 키, 몸무게를 이용하여 세계보건기구(World Health Organization, WHO)에서 제공하는 신체질량지수(Body mass index, BMI) 식(1)을 이용하여 BMI 구하고 이에 따라 저체중, 정상체중, 과체중으로 분류 하였다(Table 1).
성능/효과
- AEC 표지자를 이용한 흉부촬영의 피폭 비교에서 평균 mAs, 평균 DAP, 평균 유효선량 값에서 두 그룹 간 환자가 받는 피폭선량은 다른 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 차이 크기를 알아보기 위해서 실험군의 평균유효선량 값과 표준편차 값을 이용하여 한계치를 구하여 한계치 이상은 과도한 X선 피폭에 위한 검사로 지정 하였다.
- BMI에 따른 환자 면적선량계(Dose Area Product, DAP) 값으로 대조군 경우 저체중(Mean: 169.5), 정상(Mean: 204.5), 과체중(Mean: 265.0), 비만1(Mean: 352.8), 비만2(Mean: 421.5)로 나타났으며, 실험군에서는 저체중(Mean: 163.8), 정상(Mean: 201.0), 과체중(Mean: 244.4), 비만1(Mean: 274.0)로 나타났다(Table 5). 환자 체형에 따른 자동노출제어장치는 대조군, 실험군 두 그룹 모두 BMI에 따라 다르게 나타났으며, 저체중 < 정상 < 과체중 < 비만1 < 비만2 순으로 DAP가 높게 나타났다.
- BMI에 따른 환자 유효선량 값으로 대조군 경우 저체중(Mean: 0.037 mSv), 정상(Mean: 0.042 mSv), 과체중(Mean: 0.051 mSv), 비만1(Mean: 0.064 mSv), 비만2(Mean: 0.064 mSv)로 나타났으며, 실험군에서는 저체중(Mean: 0.036 mSv), 정상(Mean: 0.040 mSv), 과체중(Mean: 0.045 mSv), 비만1(Mean: 0.047)로 나타났다(Table 6). 환자 체형에 따른 자동노출제어장치는 대조군, 실험군 두 그룹 모두 BMI에 따라 다르게 나타났으며, 저체중 < 정상 < 과체중 < 비만1 < 비만2 순으로 유효선량이 높게 나타났다.
- BMI에 따른 환자 유효선량 한계치 이상의 값 차이에서 대조군과 실험군의 한계치 평균의 차이는 저체중(0 mSv), 정상체중(0.001 mSv), 과체중(0.005 mSv) 만큼 감소하였다. 실험군 비만1, 비만2에서는 환자에 체형 이상의 과도한 피폭을 받은 환자가 나타나지 않았다.
- BMI에 따른 환자 유효선량 한계치 이상의 값으로 대조군 경우 저체중(Mean 0.057 mSv), 정상(Mean: 0.062 mSv), 과체중(Mean: 0.063 mSv), 비만1(Mean: 0.072 mSv), 비만2(Mean: 0.074 mSv)로 나타났으며, 실험군에서는 저체중(Mean: 0.057 mSv), 정상(Mean: 0.061 mSv), 과체중(Mean: 0.058 mSv)으로 두 그룹 간 통계값 p=0.006으로 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 8).
- 따라서 AEC 촬영에서 이온 전리조 센서 위치를 알 수 있도록 표지자를 이용한 실험군 흉부촬영 방법이 표지자를 사용하지 않은 대조군보다 피폭선량 작게 나타났다(Table 7).
- 동일 BMI에서도 서로 다른 피폭선량을 받는 경우처럼 두 그룹 간 선량 변동 폭 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 실험군 한계치로 설정한 0.056 mSv이상의 과도한 피폭선량을 받은 환자를 조사 해 본 결과 대조군 65명에서 실험군 19명으로 70.8% 감소하였으며 한계치 이상의 대상환자 평균 유효선량 값은 대조군 경우 0.064 mSv, 실험군 경우 0.060 mSv로 0.004 mSv 낮아졌으며, 6.3% 감소하였다.
- 또한 BMI에 따른 평균 DAP 비교에서 대조군과 실험군의 평균 DAP 값은 저체중(5.66 mGycm2), 정상(3.59 mGycm2), 과체중(20.61 mGycm2), 비만1(78.83 mGycm2) 만큼 감소하였으며, 두 그룹 간 p<0.001으로 BMI에 따른 평균 DAP 차이가 있는 것으로 나타났으며, 그래프에서 대조군과 실험군의 최대값과 최소값 내의 변동 폭이 다르고 실험군에서 변동 폭이 좁게 나타났다(Figure 4).
- 또한 BMI에 따른 평균 mAs 비교에서 대조군과 실험군의 평균 mAs 값은 저체중(0.1mAs), 정상(0mAs), 과체중(0.3mAs), 비만1(1.1 mAs) 만큼 감소 하였으며, 두 그룹 간 p<0.001으로 BMI에 따른 평균 mAs 차이가 나타났다.
- 또한 BMI에 따른 평균 유효선량 비교에서 대조군과 실험군의 평균 유효선량 차이 값은 저체중(0.001 mSv), 정상(0.002 mSv), 과체중(0.006 mSv), 비만1(0.016 mSv) 만큼 감소하였으며, 두 그룹 간 p < 0.001으로 BMI에 따른 평균 유효선량 차이가 있는 것으로 나타났지만, 그래프에서 대조군과 실험군의 최대값과 최소값 내의 변동 폭이 다르고 실험군에서 변동 폭이 좁게 나타났다(Figure 5).
- 본 논문의 실험 결과 이온 전리조의 센서의 위치를 촬영자인 방사선사가 확인 할 수 있게 표지자를 표시한 실험군의 평균 관전류은 3.4 mAs로 나타났으며, 이는 대조군 평균 관전류 3.6 mAs 보다 0.2 mAs 낮은 촬영조건값으로 5.6 %로 감소하였다. 평균 DAP 역시 대조군 223.
- 이와 같이 자동노출제어장치를 이용한 흉부촬영에서 이온 전리조 위치를 검사 도중 볼 수 있도록 제작한 AEC 표지자을 사용 할 경우 과피폭과 선량감소 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 검사자 업무 효율성과 환자의 방사선 피폭 최적화를 위해서 사용 되어지는 자동노출제어장치는 이번 실험에서 알 수 있듯이 무조건 의존해서는 안 되며 만약 사용을 할 경우 이온 전리조 센서 위치와 검사 부위와의 위치가 일치해야지 정확한 촬영조건으로 환자의 피폭선량의 최소화 및 최적화를 이룰 수 있을 것 이다.
- 그래프에서 대조군과 실험군의 최대값과 최소값 내의 변동 폭이 다르게 나타났으며, 실험군에서 변동 폭이 좁게 나타났다(Figure 3). 저체중에서는 Mean은 1.7%, 정상체중에서는 Mean은 1.4%, 과체중에서는 Mean은 6.2%, 비만1에서는 Mean은 20.3%가 감소하였다.
- 001으로 BMI에 따른 평균 DAP 차이가 있는 것으로 나타났으며, 그래프에서 대조군과 실험군의 최대값과 최소값 내의 변동 폭이 다르고 실험군에서 변동 폭이 좁게 나타났다(Figure 4). 저체중에서는 Mean은 3.3%, 정상체중에서는 Mean은 1.7%, 과체중에서는 Mean은 7.7%, 비만1에서는 Mean은 22.3%가 감소하였다.
- 001으로 BMI에 따른 평균 유효선량 차이가 있는 것으로 나타났지만, 그래프에서 대조군과 실험군의 최대값과 최소값 내의 변동 폭이 다르고 실험군에서 변동 폭이 좁게 나타났다(Figure 5). 정상체중에서는 Mean은 5.5 %, 과체중에서는 Mean은 12.0%, 비만1에서는 Mean은 25.6 %가 감소하였다
- 특히 X선 검사 중 가장 높은 비율의 검사인 흉부촬영의 경우 환자의 적정 방사선 노출을 위해 자동노출제어장치를 사용한다. 하지만 자동노출제어를 이용한 흉부촬영의 경우 이온 전리조 센서 위치를 보고자 하는 검사 부위에 정확히 위치하였을 때 환자의 피폭량이 적정하게 들어가는 것을 알 수 있었다.
- 한계치 선정은 위 식(2)을 이용하였다. 한계치는 0.056 mSv로 나왔으며, 한계치 이상의 유효선량을 보인 환자는 대조군 440명 중 65명(저체중 2명, 정상체중 18명, 과체중 33명, 비만1 11명, 비만2 1명)으로 14.7% 이였으며, 실험군 역시 전체 440명 중 19명(저체중 1명, 정상체중 10명, 과체중 8명)으로 4.3% 나타났다.
- 환자 체형에 따른 자동노출제어장치는 대조군, 실험군 두 그룹 모두 BMI에 따라 다르게 나타났으며, 저체중 < 정상 < 과체중 < 비만1 < 비만2 순으로 DAP가 높게 나타났다.
- 환자 체형에 따른 자동노출제어장치는 대조군, 실험군 두 그룹 모두 BMI에 따라 다르게 나타났으며, 저체중 < 정상 < 과체중 < 비만1 < 비만2 순으로 유효선량이 높게 나타났다.
- 환자 체형에 따른 자동노출제어장치는 대조군, 실험군 두 그룹 모두 BMI에 따라 다르게 나타났으며, 저체중<정상<과체중<비만1<비만2 순으로 mAs가 높게 나타났다.
- 흉부촬영을 위해 120kVp, 촬영거리(SID) 180㎝, 조사야 17 × 17inch 촬영조건에서 장비의 상단 2개의 이온전리조 센서를 이용한 자동노출제어 상태에서 대상환자 880명을 두 그룹으로 나눈 후 그 중 대조군 440명, 실험군 440명에 일반적인 흉부촬영 방법으로 촬영한 대조군과 AEC 표지자를 이용하여 환자의 등 부분에 AEC 표지자가 보이도록 표시시킨 후 흉부촬영을 진행한 결과로 먼저 BMI에 따른 환자 관전류(mAs) 값으로 대조군 경우 저체중(Mean: 2.8 mAs), 정상(Mean: 3.3 mAs), 과체중(Mean: 4.2 mAs), 비만1(Mean: 5.5 mAs), 비만2(Mean: 6.5 mAs)로 나타났으며, 실험군에서는 저체중(Mean: 2.7 mAs), 정상(Mean: 3.3 mAs), 과체중(Mean: 3.9 mAs), 비만1(Mean: 4.4 mAs)로 나타났다(Table 4).
후속연구
- 이와 같이 자동노출제어장치를 이용한 흉부촬영에서 이온 전리조 위치를 검사 도중 볼 수 있도록 제작한 AEC 표지자을 사용 할 경우 과피폭과 선량감소 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 검사자 업무 효율성과 환자의 방사선 피폭 최적화를 위해서 사용 되어지는 자동노출제어장치는 이번 실험에서 알 수 있듯이 무조건 의존해서는 안 되며 만약 사용을 할 경우 이온 전리조 센서 위치와 검사 부위와의 위치가 일치해야지 정확한 촬영조건으로 환자의 피폭선량의 최소화 및 최적화를 이룰 수 있을 것 이다.
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