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문제 정의
- 따라서 본 연구는 영상을 직접적으로 표현해내는 검출기 성능을 평가하는 것은 중요하다는 점에 착안하여 자동노출제어장치의 감도변화에 따른 선량과 히스토그램의 변화를 비교분석하여 검출기의 성능을 평가하는 객관적인 방법을 제시하고자 하였다.
- 따라서 본 연구는 자동노출제어장치 사용 시 흡수선량의 변화를 측정하여 검출기 감도의 정확성을 평가하고, 히스토그램으로 검출기의 동적범위를 평가하여 검출기의 성능을 평가하는 방법을 제안하고자 한다.
제안 방법
- 두개부의 흡수선량은 자동노출제어장치의 각 감도별로 30번 촬영한 영상의 평균과 표준편차로 구하였다. Wall 검출기에서 팬텀을 전후방향으로 위치시켰으며 팬텀3번 전면에 Unfors Raysafe ThinX RAD 부착하여 얻은 입사표면선량의 평균과 표준편차, 동일한 위치의 후면에 Unfors Xi meter를 부착하여 얻은 후면선량의 평균과 표준편차의 차이를 통해 흡수선량을 측정하였다[그림 5].
- 감도변화에 따른 흡수선량을 평가하기 위해 입사표면선량과 후면선량을 측정하였다. 입사표면선량에는 Unfors Raysafe ThinX RAD (Unfors, Sweden), 후면선량은 Unfors Xi meter (Unfors, Sweden)을 사용하였다.
- 검출기 동적범위는 Image J로 부위 별 S200, S400, S800, S1000에 해당하는 DICOM 영상의 히스토그램 분석을 통하여 평가하였다. 영상을 구성하는 모든 부위의 pixel size는 145 μm이고 해상력은 3.
- 그렇기 때문에 감도가 변화하면 검출기가 인식하는 방사선량이 변화하므로 노출지수로 감도변화에 따른 검출기의 방사선 인식정도를 재현해낼 수 있게 된다[22][23]. 검출기가 받아들이는 선량은 인체가 받아들이는 선량과 비례하기 때문에[25], 본 연구는 흡수선량을 통해 선량변화를 측정하였다. 흡수선량은 일정한 질량을 가진 물체에 흡수되는 방사선의 평균 에너지를 의미한다[26][27].
- 골반부의 흡수선량은 각 감도별로 30번 촬영한 영상의 평균과 표준편차로 구하였고 Wall 검출기에서 팬텀을 전후방향으로 위치시켰으며 팬텀31번 전면에 Unfors Raysafe ThinX RAD 부착하여 얻은 입사표면선량의 평균과 표준편차, 동일한 위치의 후면에 Unfors Xi meter를 부착하여 얻은 후면선량의 평균과 표준편차의 차이를 통해 흡수선량을 측정하였다[그림 7].
- 디지털 방사선 시스템이 도입된 이후로 넓은 동적범위를 가진 영상의 획득이 가능하게 되었는데[22][23], 넓은 동적범위에 대해 적절한 방사선 노출이 이루어졌는지를 알 수 없는 문제점을 가지게 되었다. 대안 중 하나로 넓은 동적범위에 대해 적정한 방사선 노출이 이루어지는 것을 객관적으로 표현한 지표를 산출하게 되었다. 이를 노출지수라고 한다[22][23].
- 또한 Image J를 사용해서 감도 S200, S400, S800, S1000에 따른 두개부의 히스토그램을 측정하였다. 마찬가지로 복부와 골반부의 히스토그램도 Image J를 통해 분석하였다.
- 또한 Image J를 사용해서 감도 S200, S400, S800, S1000에 따른 두개부의 히스토그램을 측정하였다. 마찬가지로 복부와 골반부의 히스토그램도 Image J를 통해 분석하였다.
- 감도는 검출기가 방사선을 얼마만큼 민감하게 인식하는 정도를 의미하기 때문에 감도변화는 흡수선량의 변화로 이어지게 된다. 부위 별 감도 S200, S400, S800, S1000에 해당하는 흡수선량을 측정하였고 이온챔버는 두개부는 중앙, 복부는 좌상단과 우상단, 골반부는 좌상단, 중앙, 우상단으로 설정하였다[그림 2].
- 실험은 2017년 9월 1일부터 10일까지 총 10차례에 걸쳐서 진행하였다. 실험에 사용된 방사선 발생장치는 A 대학병원의 Philips 사의 모델명 OPTIMUS이며 장비의 규격은 800 mA, 150 kVp 이었다.
대상 데이터
- 실험은 2017년 9월 1일부터 10일까지 총 10차례에 걸쳐서 진행하였다. 실험에 사용된 방사선 발생장치는 A 대학병원의 Philips 사의 모델명 OPTIMUS이며 장비의 규격은 800 mA, 150 kVp 이었다. 팬텀은 인체조직등가물질로 구성된 Rando Phantom(alderson research laboratories, USA)을 사용하였고 실험부위는 병원에서 자주 검사하는 두개부, 복부, 골반부로 하였다[그림 1].
- 실험에 사용된 방사선 발생장치는 A 대학병원의 Philips 사의 모델명 OPTIMUS이며 장비의 규격은 800 mA, 150 kVp 이었다. 팬텀은 인체조직등가물질로 구성된 Rando Phantom(alderson research laboratories, USA)을 사용하였고 실험부위는 병원에서 자주 검사하는 두개부, 복부, 골반부로 하였다[그림 1].
데이터처리
- 데이터는 SPSS로 paired t-test 시행하였고 p<0.05로 유의한 차이가 있었다[표 2].
- 두개부의 흡수선량은 자동노출제어장치의 각 감도별로 30번 촬영한 영상의 평균과 표준편차로 구하였다. Wall 검출기에서 팬텀을 전후방향으로 위치시켰으며 팬텀3번 전면에 Unfors Raysafe ThinX RAD 부착하여 얻은 입사표면선량의 평균과 표준편차, 동일한 위치의 후면에 Unfors Xi meter를 부착하여 얻은 후면선량의 평균과 표준편차의 차이를 통해 흡수선량을 측정하였다[그림 5].
- 복부의 흡수선량은 각 감도별로 30번 촬영한 영상의 평균과 표준편차로 구하였고 Wall 검출기에서 팬텀을 전후방향으로 위치시켰으며 팬텀23번 전면에 Unfors Raysafe ThinX RAD 부착하여 얻은 입사표면선량의 평균과 표준편차, 동일한 위치의 후면에 Unfors Xi meter를 부착하여 얻은 후면선량의 평균과 표준편차의 차이를 통해 흡수선량을 측정하였다[그림 6].
- 산출한 데이터의 모든 평균값은 SPSS program으로 paired t-test 시행하였고 p<0.05로 통계적 유의성을 분석하였다.
- 자동노출제어장치의 감도변화에 따른 검출기의 성능은 흡수선량의 평균과 표준편차로 평가하였다. 감도는 검출기가 방사선을 얼마만큼 민감하게 인식하는 정도를 의미하기 때문에 감도변화는 흡수선량의 변화로 이어지게 된다.
성능/효과
- 감도별 선량을 측정한 결과 S200의 입사표면선량의 평균과 표준편차는 0.476 ± 0.009 mGy 이었고, 후면선량의 평균과 표준편차는 0.012 ± 0.002 mGy 이었다.
- 골반부의 감도별 선량을 측정한 결과 S200의 입사표면선량의 평균과 표준편차는 0.592 ± 0.021 mGy 이었고, 후면선량의 평균과 표준편차는 0.013 ± 0.003 mGy 이었다.
- 골반부의 히스토그램 또한 복부와 마찬가지로 모든 감도에서 검출기의 동적범위가 방사선의 동적범위보다 넓어서 적절한 방사선 노출이 이루어지지 않았음을 알 수 있었다. 마찬가지로 S400에서 S1000으로 갈수록 언더플로우가 두드러지게 발생하여 끝부분의 정보량이 상실되서 회복이 불가능한 형상을 보였다.
- 일반적으로 자동노출제어장치의 사용은 영상화질을 일정하게 유지하고 노출조건을 적정하게 유지하여 피폭선량을 감소시키기 위해 사용된다. 두개부, 복부, 골반부의 자동노출제어장치의 감도변화에 따른 흡수선량을 평가한 결과 각각의 감도에서 흡수선량은 일정한 수치로 관찰이 되었고 감도가 S200에서 S1000으로 설정 될수록 흡수선량은 단계적으로 감소하였다. 이는 검출기가 자동노출제어장치의 감도 변화를 정확하게 인식한다는 것을 의미하며 검출기는 자동노출제어장치의 감도변화를 정확하게 구현해낸다는 것을 알 수 있었다.
- 또한 두개부는 S400에서 S1000까지 히스토그램의 높은 정보량을 의미하는 4095 부분에서 허용된 범위에 들어가지 않고 플러스 부분으로 정보량이 밀려나는 오버플로우(Overflow)가 일어나 정보량의 상실이 두드러지게 나타났다. 두개부의 경우에는 전체적으로 검출기가 방사선의 동적범위를 잘 표현했음에도 불구하고 감도가 높게 설정될수록 언더플로우와 오버플로우가 일어나서 양단 끝부분의 정보가 상실되어 회복이 불가능하다는 것을 알 수 있었다.
- 복부의 감도별 선량을 측정한 결과 S200의 입사표면선량의 평균과 표준편차는 0.493 ± 0.005 mGy 이었고, 후면선량의 평균과 표준편차는 0.021 ± 0.003 mGy 이었다.
- 복부의 히스토그램은 전체적으로 모든 감도에서 검출기의 동적범위가 방사선의 동적범위를 모두 포함하는 형상을 보였다. 이는 복부검사에서 자동노출제어장치를 사용하는 경우에는 검출기와 방사선의 동적범위가 일치하지 않았음을 의미하며 적정한 방사선 노출이 이루어지지 않았다는 것을 나타낸다.
- 두개부, 복부, 골반부의 자동노출제어장치의 감도변화에 따른 흡수선량을 평가한 결과 각각의 감도에서 흡수선량은 일정한 수치로 관찰이 되었고 감도가 S200에서 S1000으로 설정 될수록 흡수선량은 단계적으로 감소하였다. 이는 검출기가 자동노출제어장치의 감도 변화를 정확하게 인식한다는 것을 의미하며 검출기는 자동노출제어장치의 감도변화를 정확하게 구현해낸다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 본 연구는 실험장비가 1대에 불과하고 실험부위가 두 개부, 복부, 골반부로 한정되어있다는 한계점을 가진다. 그럼에도 임상에서 자주 사용되는 자동노출제어장치의 감도변화에 따른 흡수선량과 히스토그램 분석을 통하여 최초로 저하된 검출기 성능을 평가하는 방법을 제시했다는 것은 학술적으로 큰 의의가 있다.
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