저농도 조영제를 사용한 CT검사에서 저관전압 기법에 따른 유용성 평가 Evaluation of the Low Tube Voltage in the Computed Tomography Scan Technique using a Low Concentration Contrast Agent원문보기
본 연구는 전산화단층검사(computed tomography; CT)에서 저농도 조영제와 저관전압 기법이 선량과 영상에 미치는 유용성을 팬텀으로 평가하였다. 조영제 농도별로 희석정도를 달리하여 실험팬텀에 삽입 후 관전압과 관전류를 단계적으로 변화하여 촬영하였고, 획득된 팬텀영상을 통해 선량과 HU를 평가하였다. 그 결과 표준조건(350 mgI/ml, 120 kV)보다 저농도 조영제와 저관전압 조건(300 mgI/ml, 100 kV)설정이 체적 선량평가(CTDIvol; computed tomography dose $index_{vol}$)에서 평균 21% 감소하였다. SNR은 저농도 조영제와 저관전압 조건이 팬텀에서 측정한 모든 깊이(center, 4.5cm, 2.25cm)의 조영제와 생리식염수를 1:10, 1:20으로 희석한 실험에서 각각 12.2(26%), 6.2(17%) 증가하였다. CNR은 각각 11.5(32%), 6.3(26%) 증가하였다. CT 검사에서 조영제 부작용 감소를 위한 저농도 조영제의 사용과 피폭선량 감소를 위한 저관전압 사용으로 영상에서 높은 감약계수를 통한 다양한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구는 전산화단층검사(computed tomography; CT)에서 저농도 조영제와 저관전압 기법이 선량과 영상에 미치는 유용성을 팬텀으로 평가하였다. 조영제 농도별로 희석정도를 달리하여 실험팬텀에 삽입 후 관전압과 관전류를 단계적으로 변화하여 촬영하였고, 획득된 팬텀영상을 통해 선량과 HU를 평가하였다. 그 결과 표준조건(350 mgI/ml, 120 kV)보다 저농도 조영제와 저관전압 조건(300 mgI/ml, 100 kV)설정이 체적 선량평가(CTDIvol; computed tomography dose $index_{vol}$)에서 평균 21% 감소하였다. SNR은 저농도 조영제와 저관전압 조건이 팬텀에서 측정한 모든 깊이(center, 4.5cm, 2.25cm)의 조영제와 생리식염수를 1:10, 1:20으로 희석한 실험에서 각각 12.2(26%), 6.2(17%) 증가하였다. CNR은 각각 11.5(32%), 6.3(26%) 증가하였다. CT 검사에서 조영제 부작용 감소를 위한 저농도 조영제의 사용과 피폭선량 감소를 위한 저관전압 사용으로 영상에서 높은 감약계수를 통한 다양한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
The purpose of this study is computed tomography contrast agent at low concentrations and low tube voltage technique to evaluate the usefulness on the phantom image. By varying the degree of mixture by the contrast medium concentration it was inserted in phantom. It was taken by changing the tube vo...
The purpose of this study is computed tomography contrast agent at low concentrations and low tube voltage technique to evaluate the usefulness on the phantom image. By varying the degree of mixture by the contrast medium concentration it was inserted in phantom. It was taken by changing the tube voltage and tube current step by step, and to evaluate the dose and the CT value obtained from the phantom image. As a result, low-contrast, low tube voltage(300 mgI/ml, 100 kV) was reduced by an average 21%(CTDIvol; computed tomography dose indexvol) more standard condition(350 mgI/ml, 120 kV). SNR was increased at all depths of the phantom, respectively 1:10 and 1:20(by diluting a contrast agent and normal saline) 12.2(26%) 6.2(17%). CNR was increased at all depths of the phantom, respectively 1:10 and 1:20(by diluting a contrast agent and normal saline) 11.5(32%), 6.3(26%). Research work on the CT scan is necessary in a variety of studies on the low contrast concentration and low tube voltage techniques for dose reduction and reducing of side effects the contrast agent.
The purpose of this study is computed tomography contrast agent at low concentrations and low tube voltage technique to evaluate the usefulness on the phantom image. By varying the degree of mixture by the contrast medium concentration it was inserted in phantom. It was taken by changing the tube voltage and tube current step by step, and to evaluate the dose and the CT value obtained from the phantom image. As a result, low-contrast, low tube voltage(300 mgI/ml, 100 kV) was reduced by an average 21%(CTDIvol; computed tomography dose indexvol) more standard condition(350 mgI/ml, 120 kV). SNR was increased at all depths of the phantom, respectively 1:10 and 1:20(by diluting a contrast agent and normal saline) 12.2(26%) 6.2(17%). CNR was increased at all depths of the phantom, respectively 1:10 and 1:20(by diluting a contrast agent and normal saline) 11.5(32%), 6.3(26%). Research work on the CT scan is necessary in a variety of studies on the low contrast concentration and low tube voltage techniques for dose reduction and reducing of side effects the contrast agent.
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문제 정의
본 연구는 저농도 조영제와 저관전압 적용을 통해 감약계수를 분석하였다. 350 mgI/ml, 120 kV 조건보다 300mgI/ml, 100 kV 조건에서 높은 감약계수로 인하여 SNR,CNR이 현저한 증가함을 보였다.
본 연구에서는 128-MDCT를 이용하여 조영제 농도와 검사프로토콜의 관계를 분석하여 저농도 조영제와 저관전압을 사용하여 선량평가와 화질개선을 평가해 보고자 한다.
제안 방법
관전압과 관전류 변화에 따른 선량변화를 CTDIvol값으로 측정하여 비교하였다. 관전압과 관전류가 클수록 선량이 증가하였고, 관전류가 클수록 관전압에 따른 선량변화 차이가 증가하였다.
관전압과 관전류 설정에 의한 선량변화를 관찰하고 조영증강 된 관심부위에서의 최적의 영상을 위한 CT value를 분석하였다. CT 장비는 gantry 일회전에 128-슬라이스 획득이 가능한 128 MDCT(Definition AS+, Siemens, Germany) 장비를 이용하였다.
선량은 각 촬영조건별로 팬텀 촬영 후 관전압과 관전류 변화에 따른 선량변화를 장비 monitor에 표시된 CTDIvol으로 평가하였다.
25cm 깊이에 위치시켜 촬영 후 영상평가하였다. 영상에서 조영제 중심에 9mm2의 관심영역(ROI; region of interest)을 설정하여 CT value(SI1)와 노이즈(SD1)를 측정하고, 조영제의 인접한 아크릴 부분을 같은 크기의 ROI로 설정하여 CT value(SI2)와 노이즈(SD2)를 측정하였다. 측정은 3회 반복으로 평균값으로 계산하여 신호 대 잡음비(SNR; signal to noise ratio), 조영증강 대잡음비(CNR; contrast to noise ratio)를 비교하여 평가하였다.
조영제 농도에 따라 팬텀의 깊이와 선량 변화에 따른 영상분석을 위해 비이온성 저삼투압성 조영제(Iobrix, Accuzen, Korea)를 사용하여 조영제 농도를 300, 350 mgI/mL으로 분류하여 실험하였다. 인체 혈관 내에서의 희석을 고려하여 조영제 주입 후 인체 내에서의 높은 조영증강 농도 값을 얻기 위해 조영제와 생리식염수(NaCl 9g/1,000 ml, 중외, Korea)를 1:10, 1:20으로 희석하여 사용하였다.
저농도 조영제 사용으로 조영제 부작용을 예방하고, 선량을 감소시켜 질환에 대한 잠재적인 위험요소를 줄이기 위해 조영제 농도와 선량조건 변화에 따라 촬영된 영상에서 CT value(HU; hounsfield unit)와 노이즈(SD; standard deviation)를 각각 측정하여 비교하였다. 희석된 조영제를 팬텀의 center, 4.
조영제 농도에 따라 팬텀의 깊이와 선량 변화에 따른 영상분석을 위해 비이온성 저삼투압성 조영제(Iobrix, Accuzen, Korea)를 사용하여 조영제 농도를 300, 350 mgI/mL으로 분류하여 실험하였다. 인체 혈관 내에서의 희석을 고려하여 조영제 주입 후 인체 내에서의 높은 조영증강 농도 값을 얻기 위해 조영제와 생리식염수(NaCl 9g/1,000 ml, 중외, Korea)를 1:10, 1:20으로 희석하여 사용하였다.
조영제 농도와 관전압, 관전류의 관계에서의 SNR과 CNR 분석은 저농도에서의 저관전압, 고관전류 조건과 고농도에서의 고관전압, 저관전류에서의 영상을 비교하기 위해서 100 kV의 300~500 mA 범위와 120 kV의 200~400 mA 범위의 값으로 영상을 평가 하였다.
조영제 농도와 팬텀의 깊이에 따른 선량평가와 영상분석을 위해 관전압은 100, 120 kV와 관전류 200, 300, 400, 500 mA를 단계적으로 적용하여 분석하였다.
CT 장비는 gantry 일회전에 128-슬라이스 획득이 가능한 128 MDCT(Definition AS+, Siemens, Germany) 장비를 이용하였다. 혈관 영상평가를 위한 아크릴 팬텀(76-710 DSA Phantom, Fluke Biomedical, USA)에 직경 5 mm인 희석된 조영제가 충만 된 주사기를 삽입하여 128x0.6, beam collimation beam pitch 0.5, slice thickness 1mm, rotation time 0.5 sec로 나선형촬영(spiral scan)을 하였다.
저농도 조영제 사용으로 조영제 부작용을 예방하고, 선량을 감소시켜 질환에 대한 잠재적인 위험요소를 줄이기 위해 조영제 농도와 선량조건 변화에 따라 촬영된 영상에서 CT value(HU; hounsfield unit)와 노이즈(SD; standard deviation)를 각각 측정하여 비교하였다. 희석된 조영제를 팬텀의 center, 4.5 cm, 2.25cm 깊이에 위치시켜 촬영 후 영상평가하였다. 영상에서 조영제 중심에 9mm2의 관심영역(ROI; region of interest)을 설정하여 CT value(SI1)와 노이즈(SD1)를 측정하고, 조영제의 인접한 아크릴 부분을 같은 크기의 ROI로 설정하여 CT value(SI2)와 노이즈(SD2)를 측정하였다.
데이터처리
조영제 농도와 선량조건에 따른 HU의 측정은 평균과 표준편차를 이용한 t-test로 분석하였다. 선량조건변화와 팬텀의 깊이에 따른 영상평가는 대응표본 T검정과 one way ANOVA를 사용하여 비교하였다. p-value 0.
0(SPSS Inc, Chicago, IL)을 이용하여 통계분석하였다. 조영제 농도와 선량조건에 따른 HU의 측정은 평균과 표준편차를 이용한 t-test로 분석하였다. 선량조건변화와 팬텀의 깊이에 따른 영상평가는 대응표본 T검정과 one way ANOVA를 사용하여 비교하였다.
영상에서 조영제 중심에 9mm2의 관심영역(ROI; region of interest)을 설정하여 CT value(SI1)와 노이즈(SD1)를 측정하고, 조영제의 인접한 아크릴 부분을 같은 크기의 ROI로 설정하여 CT value(SI2)와 노이즈(SD2)를 측정하였다. 측정은 3회 반복으로 평균값으로 계산하여 신호 대 잡음비(SNR; signal to noise ratio), 조영증강 대잡음비(CNR; contrast to noise ratio)를 비교하여 평가하였다.
성능/효과
300 mgI/ml 농도의 조영제와 생리식염수를 1:10으로 희석한 CT value는 관전압 100 kV의 팬텀의 깊이 Center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 648.6±14.5, 650.5±11.4, 643.5±10.2이고, 120 kV에서는 각각 524.7±14.4, 523.6±8.2, 519.0±8.4로 120 kV보다 100 kV에서 팬텀의 깊이에 따라 HU의 평균이 각각 123.9, 126.9, 124.5 증가를 보였다(p<0.05).
300 mgI/ml 농도의 조영제와 생리식염수를 1:20으로 희석한 HU는 관전압 100 kV의 팬텀의 깊이 Center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 452.3±11.3, 449.8±11.7, 450.7±10.7이고, 120 kV에서는 각각 368.5±9.1, 363.3±6.9, 363.2±10.0으로 120 kV보다 100 kV에서 팬텀의 깊이에 따라 HU의 평균이 각각 83.8, 86.5, 87.5 증가를 보였다(p<0.05).
본 연구는 저농도 조영제와 저관전압 적용을 통해 감약계수를 분석하였다. 350 mgI/ml, 120 kV 조건보다 300mgI/ml, 100 kV 조건에서 높은 감약계수로 인하여 SNR,CNR이 현저한 증가함을 보였다. 낮은 농도를 사용함으로써 환자에 대한 조영제 부작용을 줄일 수 있고, 저관전압 사용으로 선량도 감소되었다.
SNR은 300 mgI/ml, 100 kV조건이 조영제와 생리식염수 희석비율 1:10, 1:20에서 팬텀의 모든 위치에서 측정한 평균값이 각각 12.2(26%), 6.2(17%) 증가하였고 CNR은 각각 11.5(32%), 6.3(26%) 증가하였다.
2). kV를 낮추고 mA를 높이더라도 선량이 더 적음을 확인할 수 있었다.
값으로 측정하여 비교하였다. 관전압과 관전류가 클수록 선량이 증가하였고, 관전류가 클수록 관전압에 따른 선량변화 차이가 증가하였다. 120 kV에 비해 100 kV에서 평균 10.
350 mgI/ml, 120 kV 조건보다 300mgI/ml, 100 kV 조건에서 높은 감약계수로 인하여 SNR,CNR이 현저한 증가함을 보였다. 낮은 농도를 사용함으로써 환자에 대한 조영제 부작용을 줄일 수 있고, 저관전압 사용으로 선량도 감소되었다.
본 연구에서는 조영제 부작용을 줄이기 위하여 저농도 조영제와 관전압 100 kV를 사용해서 높은 SNR과 CNR을 획득할 수 있었고 선량도 감소되었다. 그러나 많은 문헌에서는 저관전압 촬영은 투과되는 광자의 감소로 이어지므로 영상의 노이즈 증가와 인체조직의 묘사에 불리하게 작용할 수 있어서 진단을 위한 영상의 가치에 영향을 줄 수 있다고 한다26).
조영제 농도 350 mgI/ml에서는 관전압 100 kV의 팬텀의 깊이 Center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 771.6±18.4, 687.5±18.7, 687.7±19.5이고, 120 kV에서는 각각 630.2±14.1, 562.6±11.9, 558.3±11.8로 120 kV보다 100 kV에서 팬텀의 깊이에 따라 HU의 평균이 각각 141.4, 125.3, 129.4 증가를 보였다(p<0.05).
조영제 농도 350 mgI/ml에서는 관전압 100kV의 팬텀의 깊이 Center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 507.7±12.9, 505.4±10.9, 507.7±9.7이고, 120 kV에서는 각각 412.4±10.8, 412.0±11.6, 406.9±11.0로 120 kV보다 100 kV에서 팬텀의 깊이에 따라 HU의 평균이 각각 95.3, 93.4, 100.8 증가를 보였다(p<0.05).
조영제 농도와 생리식염수 1:10으로 희석한 SNR은 조영제 농도 300 mgI/ml의 100 kV에서 팬텀의 깊이 center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 53.7, 57.7, 64.3이고, 350 mgI/ml의 120 kV에서는 각각 44.0, 48.2, 47.0로 모든 깊이에서 300 mgI/ml, 100 kV 조건이 높게 나타났다(p<0.05).
조영제 농도와 생리식염수 1:20으로 희석한 SNR은 조영제 농도 300 mgI/ml의 100 kV에서 팬텀의 깊이 center, 4.5cm, 2.5cm에서 각각 평균 42.5, 41.7, 42.1이고, 350mgI/ml의 120 kV에서는 각각 37.1, 34.0, 36.5로 모든 깊이에서 300 mgI/ml, 100 kV조건이 높게 나타났다(p<0.05).
후속연구
MDCT에서 중요시되는 피폭선량과 조영제 부작용에 대한 연구활동들이 많지만 관여되는 변수들이 많아서 체계적인 검사 프로토콜을 위해 앞으로도 많은 연구들이 필요하다. 본 연구의 제한점으로는 팬텀연구로 인해 임상적용이 어려워 인체에 대한 다양한 연구가 필요하고, 조영제 농도별로 온도를 정량적으로 평가하지 못하였다.
. 저농도 조영제를 사용하더라도 주입속도를 조절한다면 동등한 영상의 질을 나타낼 수 있을 것이며, 저관전압를 사용하여 감약계수까지 증가함으로써 선량감소와 SNR 증가로 인해 임상검사에서 많은 이점이 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
조영제 주입 시에 주의해야 하는 사항은 무엇인가?
조영제에 의한 부작용은 일반약물 부작용과 같이 화학적인 독성반응 등 예측할 수 있는 반응과 예측 불가능한 반응으로 나눌 수 있으며, 조영제를 사용한 대부분의 환자에서는 부작용 없이 지나가지만 조영제 부작용 발생 시에는 환자를 예측할 수가 없다. 그러므로 조영제 주입이 필요한 환자에 대해 위험군 선별이 중요하며 부작용을 예방하기 위해서는 조영제 농도, 투여용량, 속도에 주의를 기울여야 한다12). 조영제 부작용을 줄이기 위해서는 가능한 한 적은 양으로 최대의 조영증강을 얻는 것이 필요하며, 고농도보다는 저농도의 조영제를 사용하여 같은 수준의 영상을 얻기 위한 기술적인 연구가 활발히 이루어져야 한다.
조영제 부작용을 줄이기 위한 방법은?
그러므로 조영제 주입이 필요한 환자에 대해 위험군 선별이 중요하며 부작용을 예방하기 위해서는 조영제 농도, 투여용량, 속도에 주의를 기울여야 한다12). 조영제 부작용을 줄이기 위해서는 가능한 한 적은 양으로 최대의 조영증강을 얻는 것이 필요하며, 고농도보다는 저농도의 조영제를 사용하여 같은 수준의 영상을 얻기 위한 기술적인 연구가 활발히 이루어져야 한다. 하지만 제조사별로 조영제의 농도가 다양하고 조영제에 따른 부작용 또한,환자의 상태에 따라 차이가 있으므로 임상적으로 활용하기에는 큰 어려움이 있다.
과거에 많이 나타났던, 높은 삼투압의 조영제 부작용의 종류는 무엇이 있는가?
그러나 요오드 조영제의 사용이 증가함에 따라 조영제 부작용에 대한관심도 증가하고 있다. 과거에는 높은 삼투압의 조영제의사용으로 혈관장애, 피부손상, 과민증, 심부전, 신증 등 부작용이 많았으나 그 이후 저삼투압성, 비이온성 조영제의 개발로 부작용의 빈도는 많이 감소하여 진단적 가치를 향상시키는데 적극적으로 사용하게 되었다6-8). 하지만 혈액에 비해 높은 삼투압은 적혈구 변형과 혈관이완, 혈류를 증가시켜 혈압변화로 인한 심장에 부담을 가중시키고 신세뇨관에 영향을 주어 신기능장애를 초래하기도 한다9-11).
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