[논문]Liver CT 검사에서 프로토콜 변화에 따른 선량 감소와 영상의 질 개선에 관한 연구

조유진; 조평곤

doi:10.17946/jrst.2015.38.2.04

초록
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간 역동적 CT(Liver Dynamic Computed Tomography; LDCT) 검사에서 일반적으로 사용하는 프로토콜과 관전압을 낮게 설정한 후 프로토콜을 변화시켰을 때 방사선량과 영상의 질을 비교하여 영상의 질을 유지하면서 방사선량을 감소시킬 수 있는 방안을 알아보고자 하였다. LDCT를 시행한 환자 중 신체질량지수(body mass index; BMI)가 18.5~24인 환자 40명을 대상으로 일반적인 복부 CT 검사 프로토콜을 적용한 A그룹 20명(관전압: 120 kVp, SAFIRE strength1)과 관전압을 낮게 설정한 B그룹 20명(관전압: 100 kVp, SAFIRE strength 0~5 적용)이었다. 영상의 질 평가는 동맥기의 간 실질 조직, 대동맥, 상장간막동맥, 복강동맥, 내장지방 그리고 백그라운드에 관심영역(region of interest; ROI)을 설정해 잡음(noise), 신호대 잡음비(signal to noise ratio; SNR), 대조도 대 잡음비(contrast to noise ratio; CNR), CT number를 측정 비교하였다. 또한 정성적 평가는 경험이 풍부한 영상의학과 전문의 2명이 0~3점까지로 평가하였다. 방사선량은 총 DLP(dose length product)와 유효선량, CTDIvol(volume computed tomography dose index)을 비교하였다. 관전압 100 kVp에서 SAFIRE가 높을수록 잡음은 감소하고, CT number는 증가하였다. 따라서 SNR과 CNR은 SAFIRE 단계가 높을수록 증가하였다. 관전압 120 kVp와 비교하여 잡음, SNR, CNR이 SAFIRE strength 2, 3에서 가장 유사하였다. 정성적 평가는 SAFIRE strength 2가 가장 많았고 관전압이 100 kVp일 때 영상의 질이 더 좋다고 평가한 경우는 SAFIRE 1이었다. 방사선량은 120 kVp에 비해 100 kVp에서 21.69% 감소하였다. BMI가 비교적 높지 않은 LDCT 검사의 경우 공장에서 출고될 당시에 관전압이 높게 설정되어 있어 불필요한 방사선피폭이 우려되고 있는 현실을 고려하면, 본 연구 결과에 따라 관전압을 낮게 설정하고 SAFIRE strength를 2로 조정하면 영상의 질 저하 없이 방사선량도 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose is reducing radiation dose while maintaining of image quality in liver dynamic CT(LDCT) scan, by protocols generally used and the tube voltage set at a low level protocol compared to the radiation dose and image quality. The target is body mass index, 18.5~24 patients out of 40 patients ...

The purpose is reducing radiation dose while maintaining of image quality in liver dynamic CT(LDCT) scan, by protocols generally used and the tube voltage set at a low level protocol compared to the radiation dose and image quality. The target is body mass index, 18.5~24 patients out of 40 patients who underwent the ACT(abdominal CT). Group A(tube voltage : 120kVp, SAFIRE strength 1) of 20 people among 40 people, to apply the general abdominal CT scan protocol, group B(tube voltage : 100kVp, apply SAFIRE strength 0~5) was 20 people, set a lower tube voltage. Image quality evaluation was setting a region of interest(ROI) in the liver parenchyma, aorta, superior mesenteric artery (SMA), celiac trunk, visceral fat of arterial phase. In the ROI were compared by measuring the noise, signal to noise ratio(SNR), contrast to noise ratio(CNR), CT number. In addition, qualitative assessments to evaluate two people in the rich professional experience in Radiology by 0-3 points. We compared the total radiation dose, dose length product(DLP) and effective dose, volume computed tomography dose index(CTDIvol). The higher SAFIRE in the tube voltage 100 kVp, noise is reduced, CT number was increased. Thus, SNR and CNR was increased higher the SAFIRE step. Compared with the tube voltage 120kVp, noise, SNR, CNR was most similar in SAFIRE strength 2 and 3. Qualitative assessment SAFIRE strength 2 is the most common SAFIRE strength 2 the most common qualitative assessment, if the tube voltage of 100kVp when the quality of the images better evaluated was SAFIRE strength 1. Dose was reduced from 21.69%, in 100kVp than 120kVp. In the case of a relatively high BMI is not LDCT scan, When it is shipped from the factory tube voltage is set higher, unnecessary radiation exposure when considering the reality that is concerned, when according to the results of this study, set a lower tube voltage and adjust the SAFIRE strength to 1 or 2, the radiation without compromising image quality amount also is thought to be able to be reduced.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 간 역동적 CT (liver dynamic computed tomography; LDCT) 검사에서 관전압을 줄이고 SAFIRE를 단계적으로 적용시켜, 방사선 피폭을 줄이면서 영상의 질을 개선시키고자 관전압 100에서의 적정한 SAFIRE 단계를 찾고자 한다.

제안 방법

실험 대상 집단은 일반적으로 많이 적용되고 있는 관전압 120, SAFIRE strength 1을 적용한 A그룹과, 관전압 100으로 설정하고 SAFIRE strength 0~5를 적용한 B그룹으로 나누었고 영상 평가는 A그룹을 기준으로 하였다. 이때 검사부위에 대한 스캔은 Care dose 4D (dimension, D)를 사용하였고, 촬영매개 변수는 Reference mAs 170, Beam Collimation 128×0.
정성적 평가는 15년 이상 판독 경력을 가진 영상의학과 전문의 2명이 블라인드 테스트를 하였다. 관전압 120, SFIRE strength 2를 적용시킨 기존영상과 비교하여, 우수(3점), 보통(2점), 나쁨(1점), 아주 나쁨(0점)으로 평가하였다.

대상 데이터

2014년 2~12월까지 간 역동적 CT (liver dynamic computed tomography; LDCT) 검사를 시행한 환자의 이미지를 대상으로 하였다. 신체질량지수(Body Mass Index; BMI)가 18.
2014년 2~12월까지 간 역동적 CT (liver dynamic computed tomography; LDCT) 검사를 시행한 환자의 이미지를 대상으로 하였다. 신체질량지수(Body Mass Index; BMI)가 18.5~24인 환자 40명을 그룹 A와 B로 나누어 관전압만 변화시켜 실험하였다.

데이터처리

검사 후 모니터에 나타나는 전체 DLP(dose length product)와 동맥기의 CTDI_vol(Volume Computed Tomography Dose Index; CTDI_vol)을 비교하였다(Figure 3). 그리고 전체 DLP를 이용해 유효선량(effective dose)을 계산하였다.

이론/모형

본 연구에 사용한 장비는 128-channal MDCT (multi detector CT, MDCT; Somatom Definition AS+, Siemens, Germany)를 사용하였고, 영상 재구성은 SAFIRE (Sinogram affirmed Iterative Reconstruction, Siemens, Germany)를 적용하였다.

성능/효과

본 연구의 경우 노이즈 감소와 SNR, CNR의 증가로 영상의 질 변화 없이, 방사선량도 20% 이상 감소시킬 수 있었다. 그러나 연구의 제한점은 BMI가 높지 않은 환자를 대상으로 관전압을 고정하고 관전류는 AEC기법을 적용하여 LDCT 검사를 진행하였기 때문에 향후 BMI가 높은 환자에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

후속연구

본 연구의 경우 노이즈 감소와 SNR, CNR의 증가로 영상의 질 변화 없이, 방사선량도 20% 이상 감소시킬 수 있었다. 그러나 연구의 제한점은 BMI가 높지 않은 환자를 대상으로 관전압을 고정하고 관전류는 AEC기법을 적용하여 LDCT 검사를 진행하였기 때문에 향후 BMI가 높은 환자에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	슬라이스 두께와 스캔 범위 외에 방사선량에 영향을 미치는 요소로는 무엇이 있나?	하지만, 그렇게 되면 결과적으로 방사선 피폭량이 증가하게 된다. 슬라이스 두께와 스캔 범위 외에도 방사선량에 영향을 미치는 요소로는 관전압과 관전류, pitch, tube rotation time, detector configuration, beam collimation, 조사시간, 슬라이드 수, 슬라이드 사이의 간격 등이 있다5). 최근 출고되는 CT는 선량을 줄이기 위해 자동 관전류 기법(automatic exposure control; AEC)을 사용한다.
	컴퓨터 단층촬영이란 무엇인가?	방사선 영상진단 분야에서 컴퓨터 단층촬영(computed tomography; CT)은 인체 장기의 해부학적 구조를 정확하게 나타낼 수 있는 검사이다. 또한, 장기의 상태나 기능을 영상화하여 진단 목적에 따라 다양한 방법으로 우수한 화질의 영상을 나타낼 수 있어 보다 정확한 진단에 도움이 되기 때문에 진단 및 치료계획영역에서 많이 사용하고 있다1-3).
	컴퓨터 단층촬영의 이면에는 무엇이 있나?	또한, 장기의 상태나 기능을 영상화하여 진단 목적에 따라 다양한 방법으로 우수한 화질의 영상을 나타낼 수 있어 보다 정확한 진단에 도움이 되기 때문에 진단 및 치료계획영역에서 많이 사용하고 있다1-3). 그러나 충분한 영상 정보와 고화질의 영상을 얻을 수 있다는 이면에 환자가 받는 방사선 피폭은 간과되고 있는 것이 사실이다4).

참고문헌 (16)

BaeJu Kwon, YongSoo Kim, HyunChul Rhim, et al.: Three-phase Dynamic CT Findings of Liver Abscess: Related Factors with Multiple Layering Enhancement Pattern. Journal of the Korean Radiological Society, 44, 69-75, 2001

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HyeonMi Yoo, JuneSik Cho, KyungSook Shin, et al.: Usefulness of Helical CT for the Preoperative Evaluation of Small Advanced Gastric Cancer Mimicking as Early Gastric Cancer at Endoscopy. Journal of the Korean Radiological Society, 52, 385-393, 2005

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DaeJung Kim, JeongSik Yu, SangMin Lee, et al.: Advanced Gastric Cancer: Differentiation of Borrmann Type IV versus Borrmann Type III by Two-Phased Dynamic Multi-Detector Row CT with Use of the Water Filling Method. Journal of the Korean Radiological Society, 68(2), 117-124, 2013

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HyunJu Kim, JaeHwan Cho, CheolSoo Park: Evaluation of Image Quality in Low Tube-Voltage Chest CT Scan. Journal of Radiation protection, 35(4), 135-141, 2010
DongWon Kang, HyunSoo Kim, SungOk Park, et al.: Computed tomography, Dai-Hak, Seoul, 103-109, 183-198, 130-131, 2010
HyeSeon Hwang, KiBaek Lee, SeongMin Choi, et al.: Evaluation of Image Quality with the use of SAFIRE (Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction) and ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) by changing Radiation Dose. Journal of Korean Society of Computed Tomographic Technology, 15(1), 215-221, 2013
YungJoon Yoon, MoonChan Kim, YoonChul Nam: Assessment of Dose-reduced Scan Protocols on CT Coronary Angiography: Evaluation of Image Quality with a Change of Exposure Factor and ECG Gating Method. Journal of Korean Society of Computed Tomographic Technology, 11(1), 39-49, 2009

상세보기
InHo Ko, DaeChul Kwon, GyungGeun Kim, et al.: Textbook of Computed Tomography. Chung-Ku, Seoul, 71-72, 2009
WonJeong Lee, BongSeon Ahn, YoungSun Park: Radiation Dose and Image Quality of Low-dose Protocol in Chest CT: Comparison of Standard-dose Protocol. Journal of Radiation Protection, 37(2), 84-89, 2012

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GangHwan Kim, KiBaek Lee, JeongHoon Kim: The Study on Image quality and dose when using IRIS (Iterative Reconstruction in Image Space) and ASIR (Adaptive Statistical iterative reconstruction). Journal of Korean Society of Computed Tomographic Technology, 13(1), 29-37, 2011
Korea Food & Drug Administration: Justification and optimization guidelines for CT medical imaging, Chungwon, 2012
SangHyub Park. BeomSeok Seo, HyoSic Um: Study of Post-Processing Using CT Data Applied IR(Iterative Reconstruction). Journal of Korean Society of Computed Tomographic Technology, 16(1) 53-62, 2014
Whal Lee: Current status of medical radiation exposure and regulation efforts. Journal of Korean Medical Association, 54(12), 1248-1252, 2011

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ChungYong Kim, HyoSuk Lee, JiKon Ryu, SookHyang Jung, et al.: A Prospective Study on the Incidence and the Risk Factors of the Development of Hepatocellular Carcinoma in Patients with Liver Cirrhosis in Korea. Korean Journal Gastroenterol, 25(1), 116-122, 1993
HwiYoung Jang, JoonIl Choi, SeungEu Jung, et al.: Radiation Dose and Imaging Quality of Abdominal Computed Tomography before and after Scan Protocol Adjustment: Single-Institution Experience in Three Tears. Journal of the Korean Radiological Society, 71(6), 278-287, 2014

상세보기
DongHyun Kim, SungJin Ko, SeSik Kang, et al.: Evaluation of Image Quality and dose with the Change of kVp and BMI in the Liver CT, International Journal of Contents, 13(6), 331-338, 2013

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