[논문]복부/골반 CT 검사 시 팔의 위치에 따른 방사선 선량과 영상화질 비교 연구

이종웅; 원도연; 정재은; 김형균

doi:10.7742/jksr.2015.9.6.337

복부/골반 CT 검사 시 팔의 위치에 따른 방사선 선량과 영상화질 비교 연구
Study on Image Quality and Radiation Dose due to the Arm Position in the Abdomen/Pelvis CT 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.9 no.6, 2015년, pp.337 - 342

이종웅 (강동경희대학교병원 영상의학과) , 원도연 (대구보건대학교 방사선과) , 정재은 (대구보건대학교 방사선과) , 김형균 (극동대학교 방사선학과)

초록
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2013년도 1월부터 12월까지 1년간 복부/골반 추적 검사를 시행한 환자 중 1년간 2회 이상 검사한 환자 10명에 대해 팔의 위치에 따른 방사선 선량과 image quality를 후향적으로 분석하였다. 팔을 올리고 표준 자세로 검사한 그룹을 A, 팔을 내리고 검사한 그룹을 B로 분류하였다. 첫 번째 선량비교에서 A 그룹은 B 그룹에 비해 평균 mAs 량이 11.4 % 적게 조사되었으며 CTDI 값도 11.3 % 작게 나타났다. 두 번째 영상의 화질 비교를 위한 histogram은 A 그룹과 B 그룹 모두 max 값은 비슷하게 측정되었지만 mean 값과 SD 값에서 큰 차이를 나타내 B 그룹이 A 그룹에 비해 선량을 더 주었지만 팔의 위치에 따라 선량 부족 현상이 나타났다. 최적의 영상을 획득하기 위하여 복잡한 알고리즘의 개발과 고사양의 장비도입 이전에 CT 검사 시 검사자가 적극적으로 팔을 올려서 검사하는 노력만으로 적은 피폭선량과 양질의 의료영상을 환자에게 제공할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The one-year-follow-up test of abdomen/pelvis from 10 patients who were scanned more than twice a years were analyzed the radiation dose and image quality depend on the position of the arm retrospectively from January to December in 2013. There were classified two groups, group A was examined with raising an arm on standard position and group B was performed with lowering an arm, respectively. Group A of an average mAs from the first dose amount was shown 11.4% less compared to Group B. And the value of CTDI from Group B also was investigated 11.3% less. To compare the quality comparison of the second image as histogram value, the value of max from both of two groups was measured similarly. However, a big difference was shown from the value of min and SD, the short dose was appeared depends on the position of arm even though Group A was radiated more than Group B. Less exposure to the medical image quality only by working CT scan when the examiner actively raise the arm before the development and testing of high-end equipment introduction of complex algorithms for obtaining an optimized image will be provided to the patient.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔의 위치에 따른 방사선 선량과 화질을 비교 분석하기 위해 동일 환자에 대해 동일 장비를 이용하여 팔에 의한 방사선 선량과 화질을 비교 평가 하였다. 컴퓨터단층촬영검사에서 방사선선량에 영향을 미치는 요인들은 노출 기술 요인, 엑스선 빔 콜리메이션, 피치, 환자의 정중앙 위치, 검출기 수에 의해 결정되어진다.
그러나 환자 팔의 위치가 검사부위와 겹치는 정상적인 위치가 아닐 경우 선속경화현상과 광자부족에 의한 인공물로 인해 해부학적 영역을 정확히 묘출하기 어려워 화질(image quality) 저하를 방지하기 위해 더 많은 양의 방사선 선량을 조사하고 있다. 본 연구에서는 각도 관전류 변조 방식 (X-Y축)을 사용한 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔의 위치에 따른 방사선 피폭량과 영상의 화질을 비교하기 위해 동일 환자에 대해 후향적으로 분석하여 양질의 영상을 획득하는 최적화 방안을 제안해 보고자 한다.

제안 방법

본 연구에 사용된 영상 데이터는 X-Y 축에 따라 관전류를 자동 변조하는 각도 변조 방식을 사용하였다. A 그룹과 B 그룹의 복부 컴퓨터단층촬영검사 시 portal phase에 대해 mA 변화를 비교 분석하였다[Fig. 2].
DLP 는 환자가 받는 전체 영역의 유효 선량 평가 시 사용되고 있다^[7]. A그룹과 B그룹의 CTDIvolum을 분석하기 위해 DICOM 파일의 dose information을 조사하였다[Fig. 1].
Image J의 ROI manage를 이용하여 동일한 크기의 ROI를 설정하여 대동맥(aorta) 1곳, 간(liver) 3곳, 비장(spleen) 3곳의 픽셀 값을 측정하고 각각의 표준편차를 분석하였다[Fig. 3].
이중 동일 환자를 대상으로 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔을 올리고 검사한 그룹을 A, 팔을 내리고 검사한 그룹을 B 로 분류하였으며 총 10명 20건을 추출하였다. 동일 환자인 A 그룹과 B 그룹에 대해 방사선 선량과 영상의 화질을 후향적으로 비교 평가하였다. [Table 1]은 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사의 스캐닝 파라미터(scanning parameter)이다.
복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔의 위치에 따라 분류한 A 그룹과 B 그룹의 방사선 선량을 확인하기 위해 DICOM dose information을 조사하였다. DICOM dose information을 통한 A, B 그룹의 평균 mAs 양과 CTDI 값은 [Table 2]와 같다.
자동 관전류 변조(automatic tube current modulation, AEC)는 환자의 몸뿐만 아니라 여러 조직의 감약 차이를 환자의 두 방향 X-Y 축과 Z 축에서 mA를 자동으로 변조하는 것을 말한다. 본 연구에 사용된 영상 데이터는 X-Y 축에 따라 관전류를 자동 변조하는 각도 변조 방식을 사용하였다. A 그룹과 B 그룹의 복부 컴퓨터단층촬영검사 시 portal phase에 대해 mA 변화를 비교 분석하였다[Fig.
이 중에서 연구 기간에 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사를 2 회 이상 추적 검사한 경우는 608명 1,587건이었다. 이중 동일 환자를 대상으로 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔을 올리고 검사한 그룹을 A, 팔을 내리고 검사한 그룹을 B 로 분류하였으며 총 10명 20건을 추출하였다. 동일 환자인 A 그룹과 B 그룹에 대해 방사선 선량과 영상의 화질을 후향적으로 비교 평가하였다.
컴퓨터단층촬영검사에서 방사선선량에 영향을 미치는 요인들은 노출 기술 요인, 엑스선 빔 콜리메이션, 피치, 환자의 정중앙 위치, 검출기 수에 의해 결정되어진다. 첫 번째 방사선 선량 평가를 위해 A 그룹과 B 그룹의 DICOM dose information 을 분석하였다. 방사선 선량인 평균 mAs 량과 CTDI 값에서 팔을 내리고 검사한 B 그룹이 약 10 %의 선량이 더 높게 나타났다.

대상 데이터

본 연구를 진행하기 위해 서울 소재 K 대학병원의 2013 년 1 월부터 2013년 12 월까지 동일한 컴퓨터단층촬영장치(Brilliance CT 64-channel, Philips, Netherlands)를 이용한 판독 완료된 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사를 대상으로 하였다. 연구 기간에 복부/골반 컴퓨터 단층촬영검사는 총 3,865명 4,844 건이었다.
본 연구를 진행하기 위해 서울 소재 K 대학병원의 2013 년 1 월부터 2013년 12 월까지 동일한 컴퓨터단층촬영장치(Brilliance CT 64-channel, Philips, Netherlands)를 이용한 판독 완료된 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사를 대상으로 하였다. 연구 기간에 복부/골반 컴퓨터 단층촬영검사는 총 3,865명 4,844 건이었다.
이 중에서 연구 기간에 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사를 2 회 이상 추적 검사한 경우는 608명 1,587건이었다. 이중 동일 환자를 대상으로 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔을 올리고 검사한 그룹을 A, 팔을 내리고 검사한 그룹을 B 로 분류하였으며 총 10명 20건을 추출하였다.

데이터처리

대응 t-검정을 통해 A, B 두 그룹의 선량 값과 영상 품질 비교를 위한 픽셀 값에 대해 유의한 차이를 분석하였다. 통계처리는 SPSS Statistics 18(PASW 18, SPSS Inc.

성능/효과

1로 나타났다. A 그룹 보다 B 그룹의 mAs 변동폭이 12.6% 더 컸으나, 대응 t-검정에서 P-value 0.050 이상으로 유의한 차이는 없어 팔의 위치에 따른 mAs 변동폭도 없는 것으로 나타났다.
B 그룹이 팔의위치에 따라 각도 관전류 변조 방식(X-Y축) 에 의해 방사선 선량이 더 많이 조사되었지만 영상의 균일성을 나타내는 픽셀 값의 표준편차는 큰 차이를 나타냈다. A 그룹에 비해 B 그룹의 평균 픽셀 값 표준편차는 대동맥, 간, 비장이 각각 204.7 %, 179.3 %, 226.6 % 차이가 나타났다.
[Table 4]는 대동맥, 간, 비장의 평균 픽셀 값이다. A 그룹에 비해 B 그룹의 평균 픽셀 값은 대동맥, 간, 비장이 각각 9 %, 15 %, 28 % 낮게 나타났다.
[Table 4]는 대동맥, 간, 비장에 대해 A 그룹과 B 그룹의 픽셀 값을 나타낸다. A 그룹은 B 그룹에 비해 약 10 %의 선량이 적지만 대동맥, 간, 비장의 픽셀 값은 9 %, 15 %, 28 % 높게 나타났다. 또한 [Table 5]의 대동맥, 간, 비장에 대한 노이즈 평가에서 B 그룹이 A 그룹에 비해 상대적으로 약 2 배의 노이즈를 나타냈다.
0 %의 확률로 암이 발생하였다^[4]. 검사 부위별 사용비중은 두부 검사 28.4 %, 흉부 검사 15.9 %, 복부/골반 검사 31.7 % 로 나타났고 피폭비중은 두부 검사 8.7 %, 흉부 검사17 %, 복부/골반 검사 48.6 % 로 나타나 복부/골반 검사가 컴퓨터단층촬영으로 인한 방사선피폭의 상당한 비중을 차지하는 것을 나타낸다. 방사선 조직 가중치가 높은 기관들이 밀집되어 있는 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 적극적인 방사선 방호를 위해 최적화 노력이 필요하다.
그러나 팔로 인한 X 축 두께 증가에 대해 선량의 변화는 일정하게 증가하지 못한 것이다. 두 번째 화질평가를 하기 위한 A 그룹과 B 그룹의 축 방향 스캔영상은 시각적인 평가에서 동일 환자에 대해 A 그룹 영상이 B 그룹에 노이즈가 적게 나타났다. 이것은 B 그룹이 팔에 의한 줄무늬 인공물의 발생으로 인하여 노이즈가 증가하였기 때문이다.
방사선 선량인 평균 mAs 량과 CTDI 값에서 팔을 내리고 검사한 B 그룹이 약 10 %의 선량이 더 높게 나타났다. 또한 A 그룹 B 그룹 각각의 mAs 변화량의 표준 편차도 9.6 과 12.1로 나타났고 B 그룹이 동일 환자에 대해 팔에 의한 mAs 량의 변동폭이 크게 나타났으나 대응 t-검정에서 P-value 0.050 이상으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 이것은 노출기술요인 중 mAs의 변화에 의한 것이다.
첫 번째 방사선 선량 평가를 위해 A 그룹과 B 그룹의 DICOM dose information 을 분석하였다. 방사선 선량인 평균 mAs 량과 CTDI 값에서 팔을 내리고 검사한 B 그룹이 약 10 %의 선량이 더 높게 나타났다. 또한 A 그룹 B 그룹 각각의 mAs 변화량의 표준 편차도 9.

후속연구

진단에 필요한 영상 품질은 저해하지 않으며 컴퓨터단층촬영선량의 최적화를 이루기 위해서는 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 팔의 위치를 머리 위로 올린 표준 자세를 취하여야 한다. 결론적으로 최적의 영상을 획득하기 위해 방사선 검사의 기본 원칙인 불필요한 부위의 제거 및 검사 부위의 두께를 최소화하는 쉬운 방법으로 양질의 영상과 선량 저감화를 이룰 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CT의 최적화의 기술의 종류는 무엇이 있는가?	최적화는 진단을 내릴 때 요구되는 영상 품질은 저해하지 않으면서 환자에 대한 선량만을 줄이는 것을 말한다. 최적화의 기술을 살펴보면 알맞게 선택된 참조 영상을 통한 관전류 변조기술이나, 인체의 Z 축을 따라 관전류를 변조하거나, 인체 단면의 타원형에 기인한 각도에 따른 관전류 변조 기술이 있다[5],[6]. 이러한 관전류 변조 기술을 통하여 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사를 일반적으로 시행하고 있다.
	CT의 부위 별 사용 비중은?	0 % 의 확률로 암이 발생하였다[4]. 검사 부위별 사용비중은 두부 검사 28.4 %, 흉부 검사 15.9 %, 복부/골반 검사 31.7 % 로 나타났고 피폭비중은 두부 검사 8.7 %, 흉부 검사17 %, 복부/골반 검사 48.6 % 로 나타나 복부/골반 검사가 컴퓨터단층촬영으로 인한 방사선피폭의 상당한 비중을 차지하는 것을 나타낸다. 방사선 조직 가중치가 높은 기관들이 밀집되어 있는 복부/골반 컴퓨터단층촬영검사 시 적극적인 방사선 방호를 위해 최적화 노력이 필요하다.
	컴퓨터단층촬영장치의 어떤 특성 때문에 임상에서 다양하게 쓰이는가?	의료기술과 컴퓨터의 빠른 발전으로 컴퓨터단층촬영 (computed tomography, CT) 검사가 환자 질환의 진단에 중요한 역할을 함으로써 근간에 전 세계적으로 검사빈도가 증가하고 있다. 컴퓨터단층촬영장치는 저대조도 분해능이 우수하고 관찰자의 필요에 따라 window width와 window level 을 조절하여 대조도의 기준을 변경하여 임상에서 다양한 분야로 응용되고 있다[1],[2]. 2009 년에 발간된 National Council on Radiation Protection & Measurements (NCRP) 보고서 160 에 따르면 의료방사선으로 인한 피폭 중 컴퓨터단층촬영검사로 인한 피폭량이 절반 가량 차지하고 있다[3].

참고문헌 (7)

E. Seeram, "Digital image compression: Radiologic technology", Vol. 76, pp. 449-459; quiz 460-2, 2004.
E. Seeram and D. Seeram, "Image Postprocessing in Digital Radiology-A Primer for Technologists," Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences, Vol. 39, pp. 23-41, 2008.

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Schauer, D. A., and O. W. Linton, "NCRP report No. 160, ionizing radiation exposure of the population of the United States, medical exposure-are we doing less with more, and is there a role for health physicists?." Health physics, Vol 97, No. 1, pp 1-5, 2009.

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Brenner DJ, Hall EJ, "Computed tomography: an increasing source of radiation exposure", N Engl J Med, Vol. 357, pp. 2277-2284, 2007.

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Lee, EJ., et al., "Comparison of image quality and radiation dose between fixed tube current and combined automatic tube current modulation in craniocervical CT angiography." American Journal of Neuroradiology, Vol. 30, No. 9, pp. 1754-1759, 2009.

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Kalra, Mannudeep K., et al., "Techniques and Applications of Automatic Tube Current Modulation for CT 1.", Radiology, Vol. 233, No, 3, pp. 649-657, 2004.

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Mo KH, Han DK, Lim HS, Jeon WJ, "Analysis of Exposure Dose According to CHest and Abdomen Combine CT Exam Method", J. Korean Soc. Radiol, Vol. 8, No. 7, pp. 401-408, 2014.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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