[논문]인터벤션에서 자동노출제어장치 이용 시 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 면적선량 비교를 통한 선량계 오차분석과 교정지침 필요성 연구

최지안; 황준호; 이경배

doi:10.5392/jkca.2018.18.11.508

인터벤션에서 자동노출제어장치 이용 시 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 면적선량 비교를 통한 선량계 오차분석과 교정지침 필요성 연구
Analysis of Dosimeter Error and Need for Calibration Guideline by Comparing the Dose Area of the Built-in Dose Area Product and the Moving Dose Area Product when using Automatic Exposure Controller in Intervention 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.18 no.11, 2018년, pp.508 - 515

최지안 (경희대학교병원 영상의학과) , 황준호 (경희대학교병원 영상의학과) , 이경배 (경희대학교병원 영상의학과)

초록
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본 연구는 인터벤션 장비의 자동노출제어장치(Automatic Exposure Controller, AEC) 이용 시 내장형 면적 선량계와 교정된 이동형 면적 선량계의 오차를 분석하여 선량계 교정의 중요성과 교정지침의 필요성을 알아보고자 하였다. 실험방법은 NEMA 팬텀의 메뉴얼에 따라 팬텀을 Thin, Normal, Heavy Adult로 조립하고 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계로 면적선량을 측정하였다. 그 결과 모든 두께에서 내장형 면적 선량계가 이동형 면적 선량계보다 나타내는 선량 값이 높았고 두께가 두꺼울수록 그 차이가 커졌다. 또한 각 항목에 대하여 paired t-test를 시행하였고, 그 결과 각 항목은 p<0.05로 유의한 차이가 있었다. 결론적으로 피폭에 많이 노출되는 인터벤션 시술을 고려해 볼 때, 장비의 자동노출제어장치 사용 시 정확한 선량 파악 여부가 중요하고 현재 내장된 면적 선량계에 대한 교정지침이 없으므로 교정지침을 마련하는 것이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to analyze the errors of the built - in dose area product and the calibrated moving dose area product when using automatic exposure controller of the interventional equipment. And then, the importance of the dosimeter calibration and the necessity of the calibration guideline were investigated. The experimental method was to assemble the phantom into Thin, Normal, and Heavy Adult according to the NEMA Phantom manual and to measure the dose area with the built-in dose area product and the moving dose area product. As a result, in all thicknesses, the built-in dose area product showed higher doses than the moving dose area product, and the thicker the thickness, the larger the difference. In addition, paired t-test was performed for each item and there was a significant difference in each item between p<0.05. In conclusion, considering the intervention which is highly exposed to the radiation exposure, it is that we have to know the accurate dose when using the AEC of the equipment. And there is no calibration guide for the built-in dose area meter, thus calibration guidelines should be prepared.

주제어

표/그림 (8)

그림 그림 1. ALLURA XPER FD 20/10 Biplane
그림 그림 2. 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계
그림 그림 3. 분해능 측정을 위한 NEMA 팬텀의 설정
그림 그림 4. NEMA Phantom의 배열
그림 그림 5. 공간 분해능과 저 대조도 분해능 영상평가
표 표 1. 공간 분해능과 저 대조도 분해능의 평균과 표준편차
표 표 2. 두께에 따른 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 선량 오차 비교
표 표 3. 공간 분해능과 저 대조도 분해능 측정값

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

진단용 엑스선 촬영 장치는 입사표면선량으로, 진단용 엑스선 투시 촬영 장치는 면적선량으로 표시하는 것이 보편적이며 장비에 부착되는 선량계는 면적 선량계를 권고하고 있으나[17][18][25], 국내의 방사선 발생장치에 내장된 면적 선량계들에 대한 교정지침이 없는 실정이다[21]. 따라서 본 연구는 인터벤션 장비에 초점을 두어 내장형 면적 선량계가 교정된 이동형 면적 선량계와 얼마나 차이가 있는지 알아보고 선량계 교정의 중요성과 교정지침의 필요성에 대해 연구하였다.
인터벤션 장비 성능평가는 미세혈관의 구조를 명확히 구분하며 장시간 사용으로 인한 환자 선량의 평가를 목적으로 하는데, 이를 위하여 NEMA 팬텀을 이용하여 공간 분해능과 저 대조도 분해능을 측정해야한다[24]. 본 연구에서도 이러한 단계를 거쳤으며 NEMA 팬텀의 메뉴얼에 따라 수동노출로 정도관리여부를 평가하였다. NEMA 팬텀 사용 시 방사선 발생장치의 공간 분해능 합격기준은 0.
선량표시를 하는 이유는 원하는 화질의 영상을 얻는 데 과한 피폭을 방지하고 적절한 방사선량을 사용하고 자 하는데 목적이 있다[11][14]. 필요한 영상을 얻기 위해서는 피사체 밀도에 따른 적절한 관전압과 관전류 등의 다양한 파라미터의 조합이 필요하다[12].
이에 착안하여 본 연구는 인터벤션 장비의 자동노출 제어장치 사용 시 내장형 면적 선량계와 교정된 이동형면적 선량계에 대하여 두께에 따라 오차가 얼마나 발생하는지 알아보고 선량계 교정의 중요성과 교정지침의 필요성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

관전압을 80 kVp로 고정하고 인터벤션 장비의 두께에 따른 면적선량을 내장형 면적 선량계와 이동형 면적선량계로 각각 측정하였다. 자동노출제어장치 사용 시 Thin Adult는 4 mAs의 관전류량을 나타냈으며 이때 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 평균과 표준편차는 각각 477.
관전압을 80 kVp로 고정하고 자동노출제어장치를 이용하여 Thin Adult, Normal Adult, Heavy Adult에 따라 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 면적선량을 2.5 cm 두께의 고유번호가 지정된 슬라이스 팬텀을 NEMA 팬텀의 메뉴얼의 지시대로 Thin Adult는 위에서부터 아래방향으로 4–2–1-3 순서로, Normal Adult는 5–5–4–2–1–3–5-6 순서로 Heavy Adult는 7-7-5-5-4-1-2-3-5-6-7-7 순서로 조합하여 실험하였다[그림 4].
수동노출로 80 kVp, 20mAs로 조건을 고정하고 SID는 100 cm, 팬텀표면과 검출기 간의 거리는 50 mm, Field Size는 48 × 48 cm으로 설정하였다.
인터벤션 장비의 우전방사방향(Right Anterior Oblique, RAO), 좌전방사방향(Left Anterior Oblique, LAO), CRA (Cranial), CAU (Caudal)을 0˚로 고정하였다. 영상 화질 분석에는 NEMA 팬텀을 사용하였고 공간 분해능과 저 대조도 분해능을 측정하였다. 이와 같은 과정을 30회 반복하였다[그림 3].
인터벤션 장비에 대한 정도관리 중 하나로써 선량에 대한 영상 화질을 분석하였다. 수동노출로 80 kVp, 20mAs로 조건을 고정하고 SID는 100 cm, 팬텀표면과 검출기 간의 거리는 50 mm, Field Size는 48 × 48 cm으로 설정하였다.
수동노출로 80 kVp, 20mAs로 조건을 고정하고 SID는 100 cm, 팬텀표면과 검출기 간의 거리는 50 mm, Field Size는 48 × 48 cm으로 설정하였다. 인터벤션 장비의 우전방사방향(Right Anterior Oblique, RAO), 좌전방사방향(Left Anterior Oblique, LAO), CRA (Cranial), CAU (Caudal)을 0˚로 고정하였다. 영상 화질 분석에는 NEMA 팬텀을 사용하였고 공간 분해능과 저 대조도 분해능을 측정하였다.
장비에 대한 정도관리 확인을 위하여 공간 분해능, 저 대조도 분해능을 평가하였다. 수동노출을 이용했을 때 공간 분해능과 저 대조도 분해능의 평균과 표준편차는 1.

대상 데이터

내장형 면적 선량계는 인터벤션 장비에 설치되어 있는 것을 이용하였고 이동형 면적 선량계는 KermaX-plus로 2017년 12월에 교정 받은 것을 이용하였다[그림 2].
실험은 2018년 3월 2일부터 31일까지 약 30일에 걸쳐 진행하였다. 방사선 발생장치는 A병원에 2006년에 도입되어 사용 중인 Philips의 ALLURA XPER FD 20/10 Biplane이고 검출기는 평판형 검출기(Flat Panel Detector, FPD) 형태이다[그림 1].
실험은 2018년 3월 2일부터 31일까지 약 30일에 걸쳐 진행하였다. 방사선 발생장치는 A병원에 2006년에 도입되어 사용 중인 Philips의 ALLURA XPER FD 20/10 Biplane이고 검출기는 평판형 검출기(Flat Panel Detector, FPD) 형태이다[그림 1].
팬텀은 인터벤션 장비의 여러 가지 정도관리에 이용되는 NEMA Standard XR-21 Phantom (National Electric Manufacturers Association, USA)을 사용하였다

데이터처리

산출한 데이터의 모든 평균값은 SPSS (Statistical Package for the Social Science, USA) program을 이용하여 paired t-test를 시행하였고 p<0.05로 통계적 유의성을 분석하였다.

성능/효과

관전류량이 높아지므로 선량도 두께가 두꺼워질수록 증가되는 것이다[8][12][14][27]. 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 측정값 차이가 Thin Adult는 90 mGycm², Normal Adult는 1700 mGycm², Heavy Adult는 2000mGycm²으로 오차가 있었다. 이는 Thin Adult에서의 오차가 두께가 더 두꺼운 Heavy Adult로 갈수록 관전류량이 더 증가되어 오차 값이 더 커졌기 때문이며 면적 선량계가 전하량이 많아질수록 전자를 포집하고 카운팅하는 것에 문제가 있는 것이다[27].
자동노출제어장치 사용 시 내장형 면적 선량계와 이동형 면적 선량계의 선량을 비교한 결과 면적 선량 값이 두께에 따라 증가하였다. 이는 자동노출제어장치의 원리 때문인데 두께가 두꺼울수록 검출기에 광자가 도달하기 위해서는 더 많은 관전류량이 필요하다.
자동노출제어장치 사용 시 두께별 화질을 평가한 결과 공간 분해능의 합격기준 0.8 lp/mm, 저 대조도 분해능의 합격 기준 200 mg/cc에 충족하였다. 자동노출제어장치는 엑스선이 검출기에 도달하여 적절한 화질의 영상을 얻는데 필요한 광자의 양을 자동으로 조정하는 원리상 본 연구에서는 영상 화질은 환자 두께에 따라서 큰 차이가 있지는 않았다[20][28].
자동노출제어장치를 이용하여 공간 분해능과 저 대조도 분해능을 평가한 결과 Thin Adult는 공간 분해능과 저 대조도 분해능이 각각 1.60(±0.01) lp/mm, 97.8(±21.8) mg/cc, Normal Adult는 1.70(±0.02) lp/mm, 100(±14.4) mg/cc, Heavy Adult는 1.72(±0.02) lp/mm, 85(±5.59) mg/cc 였다[표 3].

후속연구

본 연구는 다양한 장비로 실험을 하지 못했다는 점에서 제한점이 있다. 그럼에도 불구하고 인터벤션 시술 시 면적선량의 정확성 여부와 자동노출제어장치 설정하에 면적선량을 평가함으로써 장비에 내장된 면적 선량계의 교정지침이 필요함이 시급하다는 점을 언급하였다는 점에서 큰 의의가 있다.
본 연구는 선량에 관하여 실험하는 것이기 때문에 사전에 실험에 이용할 장비의 정도관리가 올바르게 되어 있는지 확인할 필요가 있었다. 인터벤션 장비 성능평가는 미세혈관의 구조를 명확히 구분하며 장시간 사용으로 인한 환자 선량의 평가를 목적으로 하는데, 이를 위하여 NEMA 팬텀을 이용하여 공간 분해능과 저 대조도 분해능을 측정해야한다[24].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방사선량은 어떻게 구분되는가?	방사선량은 크게 방사선 기본량과 방사선 방호량으로 나뉘는데, 방사선 기본량에는 커마(Kinetic Energy Released in Matter, KERMA)와 흡수선량 등이 있고, 방사선 방호량에는 등가선량과 유효선량 등이 있다 [11]. 커마는 단위 질량 당 방출된 운동에너지로 정의되는데 환자의 조직에서 전리 또는 여기를 고려하지 않은 모든 2차 전자의 초기에너지 값을 의미하기 때문에 후방 산란인자의 영향이 없어 인터벤션 선량 평가에는 적합하지 않다[11][12].
	커마란 어떻게 정의되는가?	방사선량은 크게 방사선 기본량과 방사선 방호량으로 나뉘는데, 방사선 기본량에는 커마(Kinetic Energy Released in Matter, KERMA)와 흡수선량 등이 있고, 방사선 방호량에는 등가선량과 유효선량 등이 있다 [11]. 커마는 단위 질량 당 방출된 운동에너지로 정의되는데 환자의 조직에서 전리 또는 여기를 고려하지 않은 모든 2차 전자의 초기에너지 값을 의미하기 때문에 후방 산란인자의 영향이 없어 인터벤션 선량 평가에는 적합하지 않다[11][12]. 흡수선량은 매질의 한 점에서 단위 질량 당 부여된 에너지의 양으로서 매우 작은 체적에 대해서 정의되며 흡수선량 평가 시 후방 산란 인자는 흡수선량에 30 ∼ 40% 정도의 영향을 미친다.
	인터벤션은 다른 의료장비보다 피폭에 더 신경 써야 한다는 이유는 무엇인가?	ICRP Publication 85에서는 인터벤션과 관련된 내용을 집중적으로 다루며 중재적 시술 시 발생할 수 있는 위해 예방의 중요성과 권고사항을 제시하였다[7]. ICRP에서 인터벤션에 대해 권고사항을 제시하는 이유는 방사선을 이용하는 여러가지 의료장비들 중에서 인터벤션은 비교적 낮은 조건으로 실시간으로 영상을 확인하면서 검사가 진행되어 장시간 피폭이 발생하기 때문이다[8][9]. 또한 인터벤션은 방사선 방호의 관점에서 확률적 영향을 최소화하는데 초점을 둔다고 권고를 하면서 그 중요성을 언급하고 있다[5][6]. 확률적 영향으로 인하여 다른 영상의학검사에 비해 낮은 선량임에도 불구하고 병이 발생할 가능성이 있다는 것이다. 이러한 점을 고려해 볼 때, 인터벤션은 다른 의료장비보다 피폭에 더 신경 써야 한다는 것을 알 수 있다[7][10].

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J. S. Lee, S. J. Ko, S. S. Kang, J. H. Kim, D. H. Kim, and C. S. Kim, “Quantitative Evaluation of Image Quality using Automatic Exposure Control & Sensitivity in the Digital Chest Image,” J. of the Korea Contents Association, Vol. 13, No. 8, pp. 275-283, 2013.

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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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