[논문]CT 테이블 높이에 따른 방사선 선량 및 화질 평가

이종웅; 정홍문

doi:10.7742/jksr.2017.11.6.453

CT 테이블 높이에 따른 방사선 선량 및 화질 평가
Evaluation of Radiation Dose and Image Quality according to CT Table Height 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.11 no.6, 2017년, pp.453 - 458

초록
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컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)은 환자의 정확한 진단을 위해 진단참고준위인 전산화 단층촬영 선량지표 (CTDI: Computed Tomography Dose Index)와 (DLP:Dose Length Product)의 정보를 제공한다. 그러나 CT 장비가 제공하는 진단참고준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않는다. 이번 연구는 컴퓨터단층촬영 검사 시 최적화된 이미지와 최소선량을 찾기 위하여 컴퓨터단층촬영 테이블 높이 변화에 따른 이미지와 선량을 팬텀(PMMA: Polymethyl Methacrylate)을 사용하여 비교 평가하였다. 성인의 복부와 같은 두께인 32 cm PMMA 팬텀을 촬영할 경우 테이블 높이에 따른 선량 변화는 거의 없었다. 그러나 이미지의 노이즈(Noise) 평가에서는 테이블 높이에 따라 노이즈 변동 폭이 크게 발생되었다. 그리고 16 cm PMMA 팬텀인 경우는 노이즈의 변화는 작지만 선량변화는 약 30 % 발생하였다. 결론적으로 컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)의 검사 시에는 환자의 두께에 중심에 정확하게 일치시켜야 한다. 또한 최적화된 이미지와 최소선량으로 검사하기 위해서는 테이블 높이 설정이 중요할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Computed Tomography (CT) provides information on the Diagnostic Reference Level Computed Tomography Dose Index (CTDI) and Dose Length Product (DLP) for accurate diagnosis of patients. However, it does not provide a dose change according to the table height for the diagnostic reference level provided by the CT equipment. The purpose of this study was to evaluate the image and dose according to the table height change using phantom (PMMA: Polymethyl Methacrylate) in order to find the optimal image and the minimum dose during computed tomography examination. When examining using a 32 cm PMMA phantom with the same thickness as the abdomen of an adult, there was little change in dose with table height. However, the noise evaluation of the image caused a high fluctuation of noise depending on the table height. and in the case of the 16 cm PMMA phantom, the change of the noise was small, but the dose change was about 30%. In conclusion, the location of the patient and the center of the detector are important during computed tomography (CT) examinations. In addition, table height setting is considered to be important for examinations with optimized image and minimum dose.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이런 이유로 국내에서도 한국식품의약품안전처(Korea Food & Drug Administration: KDFA)에서 2006년CT검사 시 환자의 선량한도 권고기준을 마련하였고 진단참고 준위(diagnostic reference level, DRL)를 적용한 후 2012년부터 소아환자의 선량한도에 관해서도 권고 기준을 마련하였다. 따라서 이번 연구의 목적은 CT 촬영 시 사용하는 진단참고 준위는 정보는 알 수 있지만 성인 또는 소아환자가 직접 누워 검사되어지는 촬영테이블의 높이에 따른 선량 지표 (computed tomography dose index, CTDI)의 연구가 미흡하다는 점에 착안하여 이런 문제점을 보완하고자 한다. 또한 테이블 높이에 따른 이미지 분석을 통해 최적의 화질과 최소의 선량에 입각한 테이블의 높이의 중요성을 알아보고자 한다.
또한 테이블 높이에 따른 이미지 분석을 통해 최적의 화질과 최소의 선량에 입각한 테이블의 높이의 중요성을 알아보고자 한다. 또한 진단 참고 준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않기 때문에 CT 검사 시 최적화된 선량과 화질을 구현하기 위해 CT 테이블 높이에 따른 방사선 선량과 화질을 비교 평가하고자 한다.
따라서 이번 연구의 목적은 CT 촬영 시 사용하는 진단참고 준위는 정보는 알 수 있지만 성인 또는 소아환자가 직접 누워 검사되어지는 촬영테이블의 높이에 따른 선량 지표 (computed tomography dose index, CTDI)의 연구가 미흡하다는 점에 착안하여 이런 문제점을 보완하고자 한다. 또한 테이블 높이에 따른 이미지 분석을 통해 최적의 화질과 최소의 선량에 입각한 테이블의 높이의 중요성을 알아보고자 한다. 또한 진단 참고 준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않기 때문에 CT 검사 시 최적화된 선량과 화질을 구현하기 위해 CT 테이블 높이에 따른 방사선 선량과 화질을 비교 평가하고자 한다.

가설 설정

마지막으로 L 상수는 이온화 전리함 길이(cm)를 나타낸다. PMMA (polymethylmethacrylate) 팬텀 16cm는 환자의 머리의 두께와 같은 지표정보로 사용되지만 이번 실험에서는 소아의 복부 두께로 가정하여 측정하였다. 실험결과는 성인의 두께로 가정한 32 cm PMMA 팬텀의 경우 테이블 높이에 따른 흡수선량의 변화는 거의 없었다.

제안 방법

검사 테이블의 높이는 1030 mm ~ 830 mm까지 1.5 cm 간격으로 측정하였다. 또한 CT 테이블 높이에 따른 흡수선량을 측정하기 위해 이온챔버 (length 10 cm, model 20X5-3CT)와 계측기 (model 2026; Radical, Monrovia, CA)를 사용하여 5회 이상 측정 하여 평균값을 산출하였다.
3은 이미지J를 사용하여 팬텀을 촬영한 영상이다. 상부와 하부에 각각 40mm X 40mm 의 크기의 정사각형 ROI를 선택하여 노이즈를 분석하였다. 상부를 검은색화살표로 표시하였고 하단부위를 적색화살표로 선택하여 표시하였다.
상부를 검은색화살표로 표시하였고 하단부위를 적색화살표로 선택하여 표시하였다. 이미지J 프로그램에서 제공하는 표준 오차 (standard deviation) 를 영상노이즈로 계산하여 이미지를 분석하였다.
표준 CT 선량 계측 팬텀인 16 cm, 32 cm 의 직경을 가진 균질한 PMMA (polymethylmeth acrylate)을 대상으로 Abdomen CT 검사에 대해 필립스사의 CT (Brilliance CT 16-channel, Philips, Netherlands) 장비를 이용하여 흡수선량을 평가하였고 또한 촬영된 영상의 노이즈를 평가하였다. 첫 번째 실험인 흡수선량 평가 실험 검사 프로토콜은 120 kV, 100mAs, 4.6 cm 의 scan length 로 실험했다. Fig.
또한 CT 테이블 높이에 따른 흡수선량을 측정하기 위해 이온챔버 (length 10 cm, model 20X5-3CT)와 계측기 (model 2026; Radical, Monrovia, CA)를 사용하여 5회 이상 측정 하여 평균값을 산출하였다. 팬텀내부에 검침자를 삽입하여 조사선량(mR) 값을 측정한 후 흡수선량(mGy) 값으로 환산하였다.
두 번째 화질 평가 실험은 Image J 프로그램을 사용하여 각각의 높이에 따른 노이즈(noise) 값을 측정하였다. 팬텀의 상부와 하부에 지역을 A와 B 라는 동일한 사이즈(40mm X 40mm)의 관심지역 (region of interest: ROI) 설정하여 각각의 노이즈를 측정한 후 화질평가를 분석하였다. 필터는 medium shrarp 필터를 사용하여 알고리즘을 나타내었다.
표준 CT 선량 계측 팬텀인 16 cm, 32 cm 의 직경을 가진 균질한 PMMA (polymethylmeth acrylate)을 대상으로 Abdomen CT 검사에 대해 필립스사의 CT (Brilliance CT 16-channel, Philips, Netherlands) 장비를 이용하여 흡수선량을 평가하였고 또한 촬영된 영상의 노이즈를 평가하였다. 첫 번째 실험인 흡수선량 평가 실험 검사 프로토콜은 120 kV, 100mAs, 4.

대상 데이터

05 mGy 으로로 측정되었다. 16 cm 팬텀은 테이블 높이 20mm 에서 9.14 mGy, 155mm 에서 8.18 mGy, 가장 낮은 215mm 에서 6.02 mGy 으로 측정되었다. 32cm 에서보다 16cm의 팬텀 내에서 테이블 높이가 증가할수록 흡수선량이 증가함을 알 수 있었다.

데이터처리

두 번째 화질 평가 실험은 Image J 프로그램을 사용하여 각각의 높이에 따른 노이즈(noise) 값을 측정하였다. 팬텀의 상부와 하부에 지역을 A와 B 라는 동일한 사이즈(40mm X 40mm)의 관심지역 (region of interest: ROI) 설정하여 각각의 노이즈를 측정한 후 화질평가를 분석하였다.
5 cm 간격으로 측정하였다. 또한 CT 테이블 높이에 따른 흡수선량을 측정하기 위해 이온챔버 (length 10 cm, model 20X5-3CT)와 계측기 (model 2026; Radical, Monrovia, CA)를 사용하여 5회 이상 측정 하여 평균값을 산출하였다. 팬텀내부에 검침자를 삽입하여 조사선량(mR) 값을 측정한 후 흡수선량(mGy) 값으로 환산하였다.
통계적 수치 값의 평균 표준편차 값과 유의성 검정은 액셀을 통하여 T-student (t-test)를 통하여 하였다. 또한 P값 value 0.

이론/모형

팬텀의 상부와 하부에 지역을 A와 B 라는 동일한 사이즈(40mm X 40mm)의 관심지역 (region of interest: ROI) 설정하여 각각의 노이즈를 측정한 후 화질평가를 분석하였다. 필터는 medium shrarp 필터를 사용하여 알고리즘을 나타내었다.

성능/효과

02 mGy 으로 측정되었다. 32cm 에서보다 16cm의 팬텀 내에서 테이블 높이가 증가할수록 흡수선량이 증가함을 알 수 있었다.
Fig. 2에 결과를 보면 16 cm 과 32 cm 팬텀을 이용한 흡수선량 평가 실험에서 32 cm 팬텀은 테이블 높이가 가장 높은 20mm 에서 2.69 mGy, 155mm 에서 3.4 mGy, 가장 낮은 215mm 에서 3.05 mGy 으로로 측정되었다. 16 cm 팬텀은 테이블 높이 20mm 에서 9.
4는 테이블 높이의 따른 다이콤(DICOM) 해더(header)가 제공하는 정보를 나타내는 데이터 이다. 결과를 보면 각각 테이블 위치가 주는 정보를 통해 DLP 정보와 선량정보(mGy)를 확인할 수 있다.
왜냐하면 테이블의 높이의 조정은 환자를 겐트리 중앙에 위치시키는 핵심적인 조정방법이기 때문이다. 결론적으로 CT 검사테이블의 높이는 중요하게 인식되어야 한다. 특히, 성인이나 소아의 환자인 경우에는 세밀하게 관리가 이루어져야한다.
^[9] 따라서 세계적으로 소아나 청소년의 CT 촬영의 선량 기준은 엄격하게 적용하고 있다. 결론적으로 이번 실험은 테이블의 위치의 따른 환자의 촬영중심 선택은 피폭선량과 밀접한 관계가 있다는 결과를 얻었다. 더 나아가 방사선감수성이 높은 소아환자의 경우는 암이 발생할 수 있는 확률이 높기 때문에 보다 신중하게 선량한도 관리에 주의해야한다.
7의 결과가 나타났다. 테이블 높이가 변화 할수록 또한 CT 촬영 시 갠트리(gantry)의 중심에서 벗어날수록 A지역과 B지역의 노이즈가 급격하게 증가하는 결과를 나타내었다.

후속연구

더 나아가 방사선감수성이 높은 소아환자의 경우는 암이 발생할 수 있는 확률이 높기 때문에 보다 신중하게 선량한도 관리에 주의해야한다. 따라서 CT 장비 특성에 맞게 정확한 테이블 높이의 선택은 소아 검사 시 선량감소의 결정적인 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	컴퓨터단층촬영은 어떠한 정보를 제공하는가?	컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)은 환자의 정확한 진단을 위해 진단참고준위인 전산화 단층촬영 선량지표 (CTDI: Computed Tomography Dose Index)와 (DLP:Dose Length Product)의 정보를 제공한다. 그러나 CT 장비가 제공하는 진단참고준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않는다.
	전산화 단층촬영의 장점은 무엇인가?	전산화 단층촬영(Computed Tomography)은 현재 세계적으로 또는 국내의 환자의 진단영역에 많이 사용되는 진단영상 검사장비 중 하나이다. 왜냐하면 CT검사는 공간분해능(spatial resolution)과 대조도 분해능(contrast resolution)이 다른 검사장비에 비해 우수하며 미세병변을 조기에 발견 할 수 있는 특징을 가지고 있기 때문이다. 최근 국내의 통계를 보면 환자의 건강을 위해 사용되는 의료방사선은 매년 증가하고 있다.
	CT 장비가 제공하는 진단참고준위는 무엇을 제공하지 않는가?	컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)은 환자의 정확한 진단을 위해 진단참고준위인 전산화 단층촬영 선량지표 (CTDI: Computed Tomography Dose Index)와 (DLP:Dose Length Product)의 정보를 제공한다. 그러나 CT 장비가 제공하는 진단참고준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않는다. 이번 연구는 컴퓨터단층촬영 검사 시 최적화된 이미지와 최소선량을 찾기 위하여 컴퓨터단층촬영 테이블 높이 변화에 따른 이미지와 선량을 팬텀(PMMA: Polymethyl Methacrylate)을 사용하여 비교 평가하였다.

참고문헌 (12)

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J. Clarke ,K. Cranley, J Robinson , P.H. Smith, A. Workman,"Application of draft European Commission reference levels to a regional CT dose survey." Br J Radiol, Vol. 73, No. 865, pp. 43-50, 2000.

상세보기
V. Tsapaki , J.E. Aldrich , R. Sharma , et al, "Dosereduction in CT while maintaining diagnostic confidence: diagnostic referecne levels at routine head, chest, and abdoinal CT-IAEA coordinated research project." Radiology, Vol. 240, No. 3, pp. 828-834, 2006.

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D. Hart ,B. F. Wall , P.C. Shrimpton ,et al, " Reference doses and patient size in pediatric radiology." National Radiological Protection Board Report, R318, NRPB, Oxon, 2000.
"Radiation Safety Management Series No.31 Guideline for patient dose recommendation of CT CT Medical Imaging." KFDA, 2012.
J.S. Lee, H. J. Kim, I.C. Im, "Analyzed the Computed Tomography Dose Index (CTDI) to the Pediatric Brain CT by Reason of the Observation for the Exposure Dose : Base on a Hospital." The Korea Contents Society, Vol. 15, No. 6, pp. 290-296, 2015.
"Managing Patient Dose in Computed Tomography." International Radiation Protection Committee publication 87 , 2000.
J. K. Lee, S. J. Jang, Y.I. Jang, "Medical Radiation Exposure in Children CT and Dose Reduction." The Journal of the Korea Contents Association, Vol. 14, No. 1, pp. 356-363, 2014.

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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