유방촬영은 날로 증가추세에 있으며 압박을 통해 영상을 얻는 것이 화질을 향상시키고 피폭선량을 줄이는데 필수적이다. 그러나 압박대 자체의 두께로 인해 산란선과 피폭선량을 증가시킬 수 있으므로 압박대 재질에 대한 고찰이 필요하다. 현재 임상에서 쓰이고 있는 재질은 폴리카보네이트이며 플라스틱 계열이다. 환자의 피폭선량을 줄이기 위해 노력한다면 이보다 더 좋은 재질에 대해 고려해볼 필요가 있기에 본 연구에서는 플라스틱 계열 물질 중 비결정성 플라스틱에 대한 방사선투과성에 대해 비교해 보았다. 결과 방사선투과성 및 반가층, 투과 선량의 Pixel값이 HIPS, GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA 순으로 높은 결과를 보였다.
유방촬영은 날로 증가추세에 있으며 압박을 통해 영상을 얻는 것이 화질을 향상시키고 피폭선량을 줄이는데 필수적이다. 그러나 압박대 자체의 두께로 인해 산란선과 피폭선량을 증가시킬 수 있으므로 압박대 재질에 대한 고찰이 필요하다. 현재 임상에서 쓰이고 있는 재질은 폴리카보네이트이며 플라스틱 계열이다. 환자의 피폭선량을 줄이기 위해 노력한다면 이보다 더 좋은 재질에 대해 고려해볼 필요가 있기에 본 연구에서는 플라스틱 계열 물질 중 비결정성 플라스틱에 대한 방사선투과성에 대해 비교해 보았다. 결과 방사선투과성 및 반가층, 투과 선량의 Pixel값이 HIPS, GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA 순으로 높은 결과를 보였다.
Mammography improves image quality that is on the increase day by day and get a picture with the pressure it is essential to reduce the dose. However, because due to the thickness of the cuff itself may increase the dose scattering lines is necessary study on the cuff material. Material that is curr...
Mammography improves image quality that is on the increase day by day and get a picture with the pressure it is essential to reduce the dose. However, because due to the thickness of the cuff itself may increase the dose scattering lines is necessary study on the cuff material. Material that is currently being used in clinical Polycarbonate is a plastic and family. If you try to reduce the exposure of patients than itgie need to consider for the better material in this study to compare against a radiolucent line for amorphous plastic material of the plastic. results radiolucent and half layer, transmitting dose Pixel values HIPS, GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA showed high results in the net.
Mammography improves image quality that is on the increase day by day and get a picture with the pressure it is essential to reduce the dose. However, because due to the thickness of the cuff itself may increase the dose scattering lines is necessary study on the cuff material. Material that is currently being used in clinical Polycarbonate is a plastic and family. If you try to reduce the exposure of patients than itgie need to consider for the better material in this study to compare against a radiolucent line for amorphous plastic material of the plastic. results radiolucent and half layer, transmitting dose Pixel values HIPS, GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA showed high results in the net.
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문제 정의
본 연구는 유방영상검사 시 정확한 진단을 위해 사용하는 압박대의 재질에 관한 연구로써 기존 압박대 재질인 폴리카보네이트와 비슷한 성질을 갖고 있는 플라스틱 계열의 비결정성 재질에 대한 방사선 투과도를 평가하였다.
현재 주로 사용되고 있는 폴리카보네이트는 열가소성으로 투명성을 지니고 있어 압박대 재질로 가장 적합하다. 이와 비슷한 성질의 비결정성 플라스틱에는 polycarbonate(PC), acrylonitrile, butadiene and styrene(ABS), polymethyl methacrylate(PMMA), General Purpose Polystyrene(GPPS), High Impact Polystyrene(HIPS), Tritan 등이 있으며 방사선 투과선량과 선질 및 화질에 대한 평가를 통해 새로운 재질에 대한 제안을 해보고자 한다.
플라스틱 계열 중에는 폴리카보네이트보다 강도와 빛 투과성이 좋은 물질이 많다. 환자의 피폭선량을 줄이기 위해 노력한다면 압박대 재질 역시 고려해야 한다고 보며 여러 물질을 비교 평가해 새로운 재질을 제안해 보고자 한다.
제안 방법
각 재질에 따라 획득한 영상을 JPEG파일에서 ACR phantom의 모조병소가 없는 영역을 확인한 후 DICOM 파일의 같은 영역을 Image J에서 각 물질 방사선 투과 선량의 Pixel 평균값을 비교 분석하였다.
5 ㎝의 ACR Phantom을 수용부 중앙에 위치시키고 압박대를 Phantom 위에 밀착 시킨후 AEC mode에서 노출하여 최적의 mAs와 kVp값을 얻었다. 그리고 동일한 강도를 재현하기 위해 각 재질의 두께를 임상에서 사용되고 있는 압박대 두께와 비슷한 2 ㎝으로 하였으며, 모든 재질에서 동일한 위치와 동일한 선량으로 3번씩 측정하여 평균값을 도출해냈다. 또한 방사선 노출 시 각 재질의 위치는 ACR phantom 중앙에 놓았고 반도체 선량계는 수용부 위 중앙에 위치한 후 측정하였다[Fig.
기존에 사용되고 있는 폴리카보네이트와 비결정성 플라스틱 계열인 ABS, PMMA, GPPS, HIPS, Tritan을 비교하였다.
그리고 동일한 강도를 재현하기 위해 각 재질의 두께를 임상에서 사용되고 있는 압박대 두께와 비슷한 2 ㎝으로 하였으며, 모든 재질에서 동일한 위치와 동일한 선량으로 3번씩 측정하여 평균값을 도출해냈다. 또한 방사선 노출 시 각 재질의 위치는 ACR phantom 중앙에 놓았고 반도체 선량계는 수용부 위 중앙에 위치한 후 측정하였다[Fig. 3].
유방영상검사 시 사용되는 압박대 재질에 따라 방사선 투과성과 반가층을 비교하기 위해 동일한 조건인 28 kVp, 80 mAs에서 실험을 진행하였다. 이는 AEC 조건에서 ACR Phantom을 놓고 노출 한 결과 값이며 동일 조건의 실험을 위해 Manual 에서 시행하였다.
유방영상검사 시 임상조건을 재현하기 위해 영상정도관리에 사용되는 4.5 ㎝의 ACR Phantom을 수용부 중앙에 위치시키고 압박대를 Phantom 위에 밀착 시킨후 AEC mode에서 노출하여 최적의 mAs와 kVp값을 얻었다. 그리고 동일한 강도를 재현하기 위해 각 재질의 두께를 임상에서 사용되고 있는 압박대 두께와 비슷한 2 ㎝으로 하였으며, 모든 재질에서 동일한 위치와 동일한 선량으로 3번씩 측정하여 평균값을 도출해냈다.
대상 데이터
각 재질에 따른 방사선 투과선량과 반가층 측정 시 얻은 영상을 Image J 프로그램에서 분석하기 위하여 DICOM 파일과 JPEG 파일 영상으로 획득하였다.
새로운 압박대 재질을 제안하기 위한 각 재질별 방사선 투과선량과 화질을 비교하기 위해 디지털 X선 유방 촬영장치(Alpha ST, GE, Germany)를 사용하였다. 장치의 Target/Filter 조합은 Mo/Mo 이며, FOV 18 × 24 ㎝의 CR(Computed Radiography) type 장비를 사용하였다[Fig.
압박대의 재질은 비결정성 플라스틱 계열인 PC, ABS, PMMA, GPPS, HIPS, Tritan을 사용하였으며, 각 재질의 방사선 투과선량 및 선질을 측정하기 위해 2014년 7월 정기교정을 받은 반도체 선량계(Xi prestige, Unfors, Sweden)를 이용하였다[Fig. 2].
장치의 Target/Filter 조합은 Mo/Mo 이며, FOV 18 × 24 ㎝의 CR(Computed Radiography) type 장비를 사용하였다[Fig. 1].
데이터처리
획득한 영상에 대한 평가는 미국 국립보건원(National Institutes of Health; NIH)에서 제공하는 디지털 영상 분석 프로그램인 Image J를 사용하였다.
획득한 영상은 각 재질에 따라 3번씩 노출한 영상이며 각 영상마다 Image J에서 평균 Pixel값을 얻어 비교 평가 하였다.
성능/효과
둘째, 반가층은 PC 0.375 ㎜Al, ABS 0.364 ㎜Al, PMMA 0.370 ㎜Al, GPPS 0.363 ㎜Al, HIPS 0.363 ㎜ Al, Tritan 0.373 ㎜Al으로 나타났다.
반가층은 PC 0.375 ㎜Al, ABS 0.364 ㎜Al, PMMA 0.370 ㎜Al, GPPS 0.363 ㎜Al, HIPS 0.363 ㎜Al, Tritan 0.373 ㎜Al으로 HIPS가 가장 선질이 좋으며 높은 투과도를 보였고, 그 다음으로 GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA 순으로 높은 선질과 투과도를 보였다[Table 1].
방사선 투과율을 비교해보면 기존의 재질인 PC는 약 73 %를 보인반면 ABS 80 %, PMMA 72 %, GPPS 81%, HIPS 81 %, Tritan 74 %를 보여 HIPS와 GPPS 가 가장 높게 측정되었고 그 다음으로 ABS, Tritan, PC, PMMA 순으로 보였다.
셋째, 압박대 재질에 투과한 선량의 Pixel 값을 Image J로 비교한 값은 압박대가 없을 경우 영상은 976.655 이며, 각 재질에 따른 Pixel값은 PC 831.032, ABS 871.153, PMMA 819.069, GPPS 873.387, HIPS 874.015, Tritan 834.894 로 측정되었다.
압박대를 제거하여 방사선 감약 없이 측정된 영상은 976.655 이며, 각 재질에 따른 Pixel값은 PC 831.032, ABS 871.153, PMMA 819.069, GPPS 873.387, HIPS 874.015, Tritan 834.894 로 HIPS, GPPS, ABS, Tritan, PC, PMMA순으로 높게 측정되었다[Table 2].
압박대에 의한 감약 없이 측정된 선량값을 알기위해 압박대를 제거 후 선량계를 위치시켜 측정한 결과 8.552 m㏉가 나왔으며, 각 재질에 따라 투과된 선량은 PC 6.308 m㏉, ABS 6.902 m㏉, PMMA 6.223 m㏉, GPPS 6.946 m㏉, HIPS 6.951 m㏉, Tritan 6.360 m㏉ 가 측정되었다.
4 ㎜의 차이는 있지만, 약 73%로 비슷한 결과 값을 얻었다[16][17]. 이에 비해 비슷한 강도를 갖는 플라스틱 계열의 HIPS, GPPS, ABS는 약 82%의 방사선 투과율을 보였다. 결과적으로 임상에서 쓰이고 있는 폴리카보네이트보다 피폭선량을 줄이면서 동일한 영상을 재현해 낼 수 있는 재질이 많음을 확인할 수 있었고, 앞으로 지속적인 연구를 통해 새로운 압박대 재질 개발에 힘써야한다고 본다.
첫째, 압박대 재질의 투과 선량값은 압박대가 없을 경우 8.552 m㏉가 나왔으며, 각 재질에 따라 투과된 선량은 PC 6.308 m㏉, ABS 6.902 m㏉, PMMA 6.223 m㏉, GPPS 6.946 m㏉, HIPS 6.951 m㏉, Tritan 6.360 m㏉가 측정되었다.
후속연구
이에 비해 비슷한 강도를 갖는 플라스틱 계열의 HIPS, GPPS, ABS는 약 82%의 방사선 투과율을 보였다. 결과적으로 임상에서 쓰이고 있는 폴리카보네이트보다 피폭선량을 줄이면서 동일한 영상을 재현해 낼 수 있는 재질이 많음을 확인할 수 있었고, 앞으로 지속적인 연구를 통해 새로운 압박대 재질 개발에 힘써야한다고 본다.
이와 같이 본 연구의 결과 현재 사용하고 있는 유방 압박대의 재질인 폴리카보네이트보다 방사선투과성과 반가층 그리고, 투과 선량의 Pixel값이 더 좋은 HIPS, GPPS, ABS 등이 폴리카보네이트를 대체할 수 있는 재질로 평가 되었으며, 앞으로 압박대 재질에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폴리카보네이트의 특징은?
폴리카보네이트는 플라스틱의 일종으로 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성, 투명성 등의 특징이 있고, 강화 유리의 150배 이상의 충격도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수하다. 잘 깨지고 변형되기 쉬운 아크릴의 대용재이자 일반 판유리의 보완재로 많이 쓰인다[6][7].
유방영상검사란?
유방암 발생률이 급속히 증가되면서 조기진단을 목적으로 유방영상검사(Mammography)의 검사건수가 증가 되어가고 있다. 유방영상검사란 유방에 발생하는 일반질병을 조기에 감별진단하기 위하여 압박을 통한 종괴의 크기와 모양, 표피의 두께, 유선의 확장, 섬유화, 석회화 등을 정밀하게 진단할 수 있도록 고안된 검사방법이다[1][2].
폴리카보네이트와 비슷한 성질의 비결정성 플라스틱은 무엇이 있는가?
현재 주로 사용되고 있는 폴리카보네이트는 열가소성으로 투명성을 지니고 있어 압박대 재질로 가장 적합하다. 이와 비슷한 성질의 비결정성 플라스틱에는 polycarbonate(PC), acrylonitrile, butadiene and styrene(ABS), polymethyl methacrylate(PMMA), General Purpose Polystyrene(GPPS), High Impact Polystyrene(HIPS), Tritan 등이 있으며 방사선 투과선량과 선질 및 화질에 대한 평가를 통해 새로운 재질에 대한 제안을 해보고자 한다.
참고문헌 (17)
김찬욱, 유방촬영 검사 시 주요장기 피폭선량 평가를 위한 공간선량에 관한 연구, 한국국제대학교 대학원, 석사학위논문, 2013
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N. J. Pelc, R. M. Nishikawa, and B. R. Whiting, "The effect of breast positioning on breast compression in mammography : a pressure distribution perspective," Physics of Medical Imaging, 83134M, 2012
B. Jaeger, P. Waller, and T. Coryell, "Use of a mammography breast cushion and technologist training increases tissue acquisition, enables greaster compression, and reduces discomfort for patient," NCBC 17th Annual Interdisciplinary Breast Conference, 2007
방사선기기학연구회, 최신 방사선 기기학, 청구문화사, 2011.
김근형, 김영환, 박원우, 박춘건, 장진규, 플라스틱 이론과 응용, 문운당, 2010.
현춘수, 과학용어사전, 뉴턴코리아, 2010.
http://starletzzang.blog.me/120165887326
M. G. Jakubietz, J. E. Janis, and R. G. Jakubietz, and R. J. Rohrich, "Breast Augmentation: Cancer Concerns and Mammography-A Literature Review," Plastic & Reconstructive Surgery, Vol.113, No.7, pp.117e-122e, 2004
C. J. Hourdakis, A. Boziari, and E. Koumbouli, "The effect of a compression paddle on energy response, calibration and measurement with mammographic dosimeters using ionization chambers and solid-state detectors," Physics in Medicine and Biology, Vol.54, pp.1047-1059, 2009.
S. Malkov, J. Wang, K. Kerlikowske, S. R. Cummings, and J. A. Shepherd, "Single x-ray absorptiometry method for the quantitative mammographic measure of fibroglandular tissue volume," Med. Phys, Vol.36, pp.5525-5536, 2009.
C. M. Vachon, C. H. Van Gils, T. A. Sellers, K. Ghosh, S. Pruthi, K. R. Brandt, and V. S. Pankratz, "Mammographic density, breast cancer risk and risk prediction," Breast Cancer Res., Vol.9, p.217, 2007.
D. R. Dance, K. C. Young, and R. E. Engen, "Futher factors for the estimation of mean glandular dose using the United Kingdom, European and IAEA breast dosimetry protocols," Physics in Medicine and Biology, Vol.54, pp.4361-4372, 2009.
J. J. Heine and K. Cao, and J. A. Thomas, "Efeective radiation attenuation calibration for breast density : compression thickness influences and correction," Biomed. Eng., Vol.9, p.73, 2010.
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