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문제 정의
- 본 논문에서는 Bismuth 차폐체와 정확하게 일치하는 mmAl당량을 가진 차폐체를 사용하지 못한 점과 SOML에 평행한 고식적 scan에서 선량이 다소 증가하는 원인을 정확하게 규명하지 못한 아쉬움이 있다.
- 0%가 CT의 방사선 노출이 원인이라고 발표하였다[10]. 본 논문에서는 영상 검사의 수가 가장 많은 Brain CT검사에서 높은 방사선 감수성을 가지는 수정체의 선량에 대해서 차폐 재료의 변화에 따른 차이를 비교하였다. 수정체는 피폭에 의해 만발성 장해로 수정체 혼탁을 일으켜서 시력장해가 발생한다.
- 본 연구에서는 Bismuth 차폐체와 비슷한 Al 당량에 해당하는 차폐두께를 가지면서 Noise와 CT number의 변화가 작고, 쉽게 구입이 가능한 물질인 Aluminum과 Silicone을 이용하여, 차폐 정도와 CT number, Noise, Uniformity를 측정 비교하여 차폐체로서의 유용성을 조사하고자 하였다.
제안 방법
- 선량의 측정은 임상에서 사용하는 Brain CT의 scan 방법인 나선형 scan과 고식적 scan의 방법으로 2014년 9월 5일에서 11월 30일까지 측정하였다. Brain CT의 나선형 scan에서 두부 팬텀의 자세는 IOML에 평행하게 하였으며, IOML에 평행한 자세에서 오른쪽 왼쪽 수정체에 각각 TLD를 붙이고 unshield, Bismuth 차폐체, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 의 순서로 차폐 재료를 변화시키며, 각 차폐체에 5회씩 scan하여 선량을 측정하였다. 고식적 scan에서는 두부 팬텀의 자세에서 IOML과 SOML에 평행하게 각각 scan하였다.
- Brain CT의 나선형 scan의 촬영 조건은 120kVp, 270mAs/Slice, Rotation time 0.75sec, Collimation 40×0.625mm, Slice thickness 1.0mm, Slice increment 1.0mm, Pitch 0.924, Image matrix 512×512, SFOV 25cm 으로 하였다.
- 5%인 것을 TLD-100이라 하며, LiF: Mg, Ti(TLD-100)은 방사선에 대한 감도는 조금 낮지만, 조직등가이고 잠상퇴행이 매우 적어 표준 TLD로 가장 오래 사용되고 있다[7]. CT장비는 Brilliance CT 64-channel scanner(Philips, Netherlands)을 사용하였으며, 팬텀은 Philips사의 정도관리 팬텀인 System Phantom(Philips, Netherlands)을 사용하여 물의 CT Number, Noise, Uniformity를 각각 측정하였다.
- IOML과 SOML에 평행하게 팬텀을 위치시키고 오른쪽 왼쪽 수정체에 각각 TLD를 붙이고 unshield, Bismuth 차폐체, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 의 순서로 차폐 재료를 변화시키며, 각 차폐체에 5회씩 scan하여 선량을 측정하였다.
- 물의 CT Number와 Noise는 팬텀의 중앙부에서 6시 방향의 1/4지점에서 측정하였으며, 4×4cm크기의 사각형 커서를 설정한 후 장치의 ROI analysis 기능을 이용하여 측정하였다. Uniformity의 측정은 물의 CT Number와 동일한 방법으로 scan하여 커서를 9시 방향, 12시 방향, 3시 방향의 중앙에서 주변으로 2/3지점에 위치시킨 후 ROI analysis 기능을 이용하여 6시 방향과각각의 CT Number의 차이를 계산하였다[8].
- Brain CT의 나선형 scan에서 두부 팬텀의 자세는 IOML에 평행하게 하였으며, IOML에 평행한 자세에서 오른쪽 왼쪽 수정체에 각각 TLD를 붙이고 unshield, Bismuth 차폐체, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 의 순서로 차폐 재료를 변화시키며, 각 차폐체에 5회씩 scan하여 선량을 측정하였다. 고식적 scan에서는 두부 팬텀의 자세에서 IOML과 SOML에 평행하게 각각 scan하였다. IOML과 SOML에 평행하게 팬텀을 위치시키고 오른쪽 왼쪽 수정체에 각각 TLD를 붙이고 unshield, Bismuth 차폐체, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 의 순서로 차폐 재료를 변화시키며, 각 차폐체에 5회씩 scan하여 선량을 측정하였다.
- 물의 CT Number와 Noise는 팬텀의 중앙부에서 6시 방향의 1/4지점에서 측정하였으며, 4×4cm크기의 사각형 커서를 설정한 후 장치의 ROI analysis 기능을 이용하여 측정하였다.
- 선량의 측정은 임상에서 사용하는 Brain CT의 scan 방법인 나선형 scan과 고식적 scan의 방법으로 2014년 9월 5일에서 11월 30일까지 측정하였다. Brain CT의 나선형 scan에서 두부 팬텀의 자세는 IOML에 평행하게 하였으며, IOML에 평행한 자세에서 오른쪽 왼쪽 수정체에 각각 TLD를 붙이고 unshield, Bismuth 차폐체, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 의 순서로 차폐 재료를 변화시키며, 각 차폐체에 5회씩 scan하여 선량을 측정하였다.
- 현재 수정체의 차폐에는 Bismuth 차폐체가 주로 사용되고 있는데 Bismuth 차폐체는 차폐의 효과가 좋은 반면, 국내에서 쉽게 구입하지 못하고 가격이 비싼 단점과 표재성 장기에 주로 사용하는데, 영상의 화질에 영향을 주는 단점이 있다. 이에 원자번호가 낮은 차폐 재료를 이용하여 선속경화현상이 적게 발생하여 영상 화질 변화가 작고, 방사선에 의한 차폐 능력도 Bismuth 차폐체와 비슷한 Aluminum 6mm와 Silicone 22mm를 가지고 실험을 하였다. 임상에서 적용하는 Brain CT scan은 IOML에 평행한 나선형 scan과 IOML 또는 SOML에 평행한 conventional scan으로 시행되며 본 실험에서도 이를 적용하였다.
- 팬텀을 사용하여 차폐체를 팬텀위에 위치시키고 특수의료장비의 팬텀 영상 검사 기준과 같은 조건으로 물의 CT Number, Noise를 측정하였으며, Uniformity을 계산하였다[Table 5]. [Fig.
대상 데이터
- X-선 고관전압장치인 리스템사의 REX-650R(고유여과 2.4mmAl, 부가여과 1.0mmAl, 총 여과 3.4mmAl)을 사용하여 FFD 100cm, 70kVp, 200mAS, 0.05sec의 조건에서 Multi Function Meter(FLUKE, TNT 12000, USA)를 이용하여 제품으로 판매되는 Bismuth shild의 Al당량과 차폐정도가 비슷한 두께의 차폐물질을 측정하여 Aluminum 6mm와 Silicone 22mm로 수정체의 차폐체를 제작하였다[Table 1]. [Fig.
- 열형광물질은 TLD-100(3.175×3.175×0.889mm)을 사용하였다.
- 인체모형 팬텀은 Whole body phantom PBU-50을 사용하였으며, TLD Reader system은 HARSHAW TLD-3500을 사용하였다. 열형광물질은 TLD-100(3.
이론/모형
- 이에 원자번호가 낮은 차폐 재료를 이용하여 선속경화현상이 적게 발생하여 영상 화질 변화가 작고, 방사선에 의한 차폐 능력도 Bismuth 차폐체와 비슷한 Aluminum 6mm와 Silicone 22mm를 가지고 실험을 하였다. 임상에서 적용하는 Brain CT scan은 IOML에 평행한 나선형 scan과 IOML 또는 SOML에 평행한 conventional scan으로 시행되며 본 실험에서도 이를 적용하였다. 실험에서 CTDIvol은 나선형 scan에서 38.
- 0mm, Image matrix 512×512, SFOV 25cm로 하였다. 팬텀을 이용한 물의 CT Number, Noise, Uniformity를 측정하기 위한 촬영 조건은 특수의료장비의 팬텀영상검사의 촬영 조건에 해당하는 120kVp, 250mAs, Slice thickness 10mm, SFOV 50cm, DFOV 25cm, standard reconstruction algorithm을 사용하였다[8]. 물의 CT Number와 Noise는 팬텀의 중앙부에서 6시 방향의 1/4지점에서 측정하였으며, 4×4cm크기의 사각형 커서를 설정한 후 장치의 ROI analysis 기능을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- IOML에 평행하게 고식적 scan으로 Brain axial 촬영을 한 후 오른쪽과 왼쪽 수정체의 5회 선량을 측정한 결과에서 전체 평균 선량을 비교하면 unshield에서 41.2mGy, Bismuth 차폐체에서 34mGy, Aluminum 6mm에서 37.3mGy, Silicone 22mm에서 35.3mGy로 측정되었다[Table 3].
- IOML에 평행하게 나선형 scan으로 Brain 촬영을 한 후 오른쪽과 왼쪽 수정체의 5회 선량을 측정한 결과에서 전체 평균 선량을 비교하면 unshield에서 37.6mGy, Bismuth 차폐체에서 27.7mGy, Aluminum 6mm에서 30.7mGy, Silicone 22mm에서 30.3mGy로 측정되었다 [Table 2].
- 팬텀 영상의 눈확에서의 CT number의 변화는 unshield비해 Bismuth 차폐체에서 가장 크게 변하였으며, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 순서로 Silicone 22mm에서 변화가 가장 작게 나타났다. IOML에 평행한 고식적 scan에서는 unshield에 비해 Bismuth 차폐체는 17.52%, Aluminum 6mm는 9.39%, Silicone 22mm는 14.39% 선량이 감소하였다. 팬텀 영상의 눈확에서의 CT number의 변화는 unshield비해 Bismuth 차폐체에서 가장 크게 변하였으며, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 순서로 Silicone 22mm에서 변화가 가장 작게 나타났다.
- SOML에 평행하게 고식적 scan으로 Brain axial 촬영을 한 후 오른쪽과 왼쪽 수정체의 5회 선량을 측정한 결과에서 전체 평균 선량을 비교하면 unshield에서 7.6mGy, Bismuth 차폐체에서 8.2mGy, Aluminum 6mm에서 8.8mGy, Silicone 22mm에서 9.1mGy로 측정되었다[Table 4].
- 팬텀 영상의 눈확에서의 CT number의 변화는 unshield비해 Bismuth 차폐체에서 가장 크게 변하였으며, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 순서로 Silicone 22mm에서 변화가 가장 작게 나타났다.SOML에 평행한 고식적 scan에서는 unshield에 비해 Bismuth 차폐체는 7.2%, Aluminum 6mm는 15.3%, Silicone 22mm는 19.1% 선량이 증가하였다. 수정체가 직접 조사야에 포함되지 않는 SOML에 평행한 scan에서는 360°회전하면서 조사가 이루어지는 CT의 특성으로 인해 직접 선량은 감쇠가 일어나지만 차폐체의 산란선에 의해 선량이 증가된 것으로 판단된다.
- 수정체가 직접 조사야에 포함되지 않는 SOML에 평행한 scan에서는 360°회전하면서 조사가 이루어지는 CT의 특성으로 인해 직접 선량은 감쇠가 일어나지만 차폐체의 산란선에 의해 선량이 증가된 것으로 판단된다.
- 실험 결과 Brain CT의 scan에서는 가능하다면 조사야에 수정체를 포함하지 않게 하는 것이 중요하며, 고식적 scan보다는 나선형 scan이 수정체의 선량을 줄일 수 있다. 차폐체의 경우 표재성 장기에 Bismuth 차폐체를 사용할 경우 차폐 능력은 좋으나 차폐체 부근에서 CT number와 Uniformity에서 팬텀영상검사의 기준를초과하여 나타났다.
- 임상에서 적용하는 Brain CT scan은 IOML에 평행한 나선형 scan과 IOML 또는 SOML에 평행한 conventional scan으로 시행되며 본 실험에서도 이를 적용하였다. 실험에서 CTDIvol은 나선형 scan에서 38.07mGy 고식적 scan에서 46.58mGy로 나타났으며, 수정체의 선량은 unshield에서 나선형 scan이 평균 37.6mGy, 고식적 scan에서 평균 41.2mGy로 나선형 scan이 적게 측정되었다. 차폐 재료를 변경해서 측정한 결과 IOML에 평행한 나선형 scan에서 unshield에 비해 Bismuth 차폐체는 26.
- 또한 같은 기간에 국민 일인당 피폭량도 51%의 증가를 보였다[1]. 의료 피폭의 검사별 비중을 보면 2011년 방사선 검사 건수 총 2억2천만 건 중에서 CT가 차지하는 건수는 600만 건으로 2.8%로 나타났다. 하지만 국민일인당 연간 피폭량 1.
- 2mGy로 나선형 scan이 적게 측정되었다. 차폐 재료를 변경해서 측정한 결과 IOML에 평행한 나선형 scan에서 unshield에 비해 Bismuth 차폐체는 26.41%, Aluminum 6mm는 18.24%, Silicone 22mm는 19.47% 선량이 감소하였다. 팬텀 영상의 눈확에서의 CT number의 변화는 unshield비해 Bismuth 차폐체에서 가장 크게 변하였으며, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 순서로 Silicone 22mm에서 변화가 가장 작게 나타났다.
- 실험 결과 Brain CT의 scan에서는 가능하다면 조사야에 수정체를 포함하지 않게 하는 것이 중요하며, 고식적 scan보다는 나선형 scan이 수정체의 선량을 줄일 수 있다. 차폐체의 경우 표재성 장기에 Bismuth 차폐체를 사용할 경우 차폐 능력은 좋으나 차폐체 부근에서 CT number와 Uniformity에서 팬텀영상검사의 기준를초과하여 나타났다. 주위에서 쉽게 구할 수 있는 Aluminum이나 Silicone을 사용하여 일정한 두께 이상을 유지한다면 차폐 능력을 어느 정도 가지며, CT Number, Noise, Uniformity을 유지할 수 있어 화질의 저하 없이 영상을 구현하는데 도움이 될 것이라 생각한다.
- 팬텀 영상의 눈확에서 측정한 CT Number와 Noise는 unshield에서 오른쪽 눈확 15.8HU와 5.2, 왼쪽 눈확에서 13.4HU와 4.9, Bismuth 차폐체에서 오른쪽 눈확19.2HU와 5.2, 왼쪽 눈확에서 17.7HU와 5.6, Aluminum 6mm에서 오른쪽 눈확 16.2HU와 5.8, 왼쪽 눈확에서 11.9HU와 5.8, Silicone 22mm에서 오른쪽 눈확 13.6HU 와 7.4, 왼쪽 눈확에서 10.1HU와 5.7로 정정되었다.[Fig.
- 팬텀 영상의 눈확에서 측정한 CT Number와 Noise는 unshield에서 오른쪽 눈확 8.1HU와 9.1, 왼쪽 눈확에서 14.7HU와 9.7, Bismuth 차폐체에서 오른쪽 눈확30HU와 9.8, 왼쪽 눈확에서 24.5HU와 8.9, Aluminum 6mm에서 오른쪽 눈확 15.1HU와 9.5, 왼쪽 눈확에서 20.5HU와 10.4, Silicone 22mm에서 오른쪽 눈확 13.6HU와 11.7, 왼쪽 눈확에서 13.5HU와 9.5로 측정되었다.[Fig.
- 47% 선량이 감소하였다. 팬텀 영상의 눈확에서의 CT number의 변화는 unshield비해 Bismuth 차폐체에서 가장 크게 변하였으며, Aluminum 6mm, Silicone 22mm 순서로 Silicone 22mm에서 변화가 가장 작게 나타났다. IOML에 평행한 고식적 scan에서는 unshield에 비해 Bismuth 차폐체는 17.
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