[논문]유방조직등가 팬텀을 이용한 디지털유방촬영장치의 FFDM과 DBT의 선량과 영상품질에 대한 융합 연구

유영신; 한동균

doi:10.15207/jkcs.2019.10.2.029

유방조직등가 팬텀을 이용한 디지털유방촬영장치의 FFDM과 DBT의 선량과 영상품질에 대한 융합 연구
A study of dose and image quality with Convergence FFDM and DBT using tissue-equivalent phantom in digital mammography 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.10 no.2, 2019년, pp.29 - 34

유영신 (삼성서울병원 영상의학과 방사선학과) , 한동균 (을지대학교 방사선학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 디지털 유방촬영장치의 DBT(Digital Breast Tomosynthesis)와 FFDM(Full Field DigitalMammography)의 비교를 위해 유방조직등가팬텀을 이용하여 두께와 밀도를 변화시켜 선량 및 화질을 평가하여 DBT의 유용성을 평가하였다. 측정 결과 평균유선선량은 팬텀 두께 6 cm이상 밀도 70% 이상일 때, 두께 7 cm이상 밀도 50% 이상일 때 FFDM 보다 DBT가 낮은 것을 알 수 있었다. 영상 측정 결과, 섬유소는 DBT에서 우수하다고 측정 되었고, 작은 석회화 그룹과 종양에서는 FFDM 이 우수하였다. 유방의 복잡한 조직과 유사한 BR3D 팬텀에서는 모든 두께와 섬유소, 석회화 및 종양 그룹 모두 DBT 가 우수하다고 측정 되었다. DBT는 FFDM보다밀도가 높고 두께가 두꺼운 두께가 두껍고 밀도가 높은 유방에서 영상 품질 우수하고 낮은 선량을 제공함으로서, 한국 여성의 많은 분포를 차지하는 치밀유방에 더 유용할 수 있을 것이라 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we measure dose against various density and thickness using phantom to compare FFDM to DBT of Digital mammography equipment and evaluate usefulness of DBT through compare the image quality of FFDM and DBT. We use mammography equipment, Selenia Dimensions ; this is able to examine breast by both FFDM and DBT, The results are that when the thickness of phantom is 6cm or more and density is 70% or more and the thickness of phantom is 7cm or more and density is 50% or more, AGD of DBT is lower than that of FFDM. The evaluation results of image quality are that in the tumor and small calcification group that composed by mammary tissue and fat, FFDM is great and in fibrin, DBT is great. But in the all thicknesses of BR3D phantom that reflected overlapped tissue of breasts, DBT is great in calcification group, fibrin and tumor. DBT is greater image quality and lower dose more than FFDM in Thick and high density breast, Therefore, DBT is more useful in Korean women's breast that is characterized dense breast than FFDM.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Used Device. (A: Mammography, B: Dosimeter)
그림 Fig. 2. Used mammo graphy phantom. (A: BR3070, BR5050, BR7030 phantom, B: 010A, 010B, 010C phantom, C: BR3D phantom, D: 010A, 010B, 010C target map of phantom, E: BR3D target map of phantom)
그림 Fig. 3. Position of phantom and dosimeter for measurement of AGD
그림 Fig. 4. Experimental process (A: 010A, 010B, 010C, B:Mammography image of 010A, 010B,010C C: BR3D D: Mammography image of BR3D
표 Table 1. AGD of phantom (mGy)
표 Table 2. AGD of thickness as phantom (mGy)
표 Table 3. ASD of FFDM and DBT as demsity of phantom (mGy)
표 Table 4. Assessment of image quality in 010A, 010B, 010Cv phantom

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

따라서 본 연구는 디지털 유방촬영장치의 FFDM(Full Field Digital Mammography)과 DBT(Digital Breast Tomosynthesis)의 선량과 영상품질의 비교를 위해 유방 조직등가팬텀을 이용하여 밀도와 두께를 변화시켜 얻어진 선량 및 영상 데이터를 이용하여 비교 분석을 통한 유용성을 평가하고자 한다.
지속적인 연구를 진행하여 정량적 평가가 행해져야 할 것이라 사료된다. 이러한 제한점에도 본 연구는 두께와 밀도를 분리하여 FFDM 과 DBT 의 평균유선선량을 비교하고, 영상품질을 평가함으로 유방의 특성에 따른 DBT 의 유용성을 평가할 수 있는데 큰 의미가 있다.

제안 방법

FFDM 과 DBT 의 영상품질평가를 위하여 모조병소 간의 식별력을 비교위해 010A, 010B, 010C 와 BR3D 팬텀을 동시에 촬영하여 영상을 얻었으며, 영상의학과 전문의 2명과 임상경력 5년 이상의 방사선사 3명이 정성적으로 다른 크기의 작은 석회화 그룹(Specks), 섬유소 그룹(Fiber), 종양 그룹(Mass)을 평가하여 모조병소간 식별력을 비교하였다.
FFDM 과 DBT 의 유방의 두께에 따른 선량을 측정하기 위해 지방 및 유선조직의 비율이 3:7, 5:5, 7:3 인 유방의 조직등가 팬텀 BR3070, BR5050, BR7030을 사용하여 두께를 1 ㎝씩 증가시키면서 2^~7 ㎝ 까지 자동노출조건을 사용하여 각 팬텀마다 두께별로 10회씩 측정하였다. 유방용 선량계는 장치의 지지대에 유방조직등가팬텀과 같이 위치시키고 X선을 조사하여 입사선량을 측정하고, 평균유선선량은 측정된 선량값에 관전압과 반가층을 반영한 변동계수를 이용하여 변환하였다.
7 ㎝ 까지 자동노출조건을 사용하여 각 팬텀마다 두께별로 10회씩 측정하였다. 유방용 선량계는 장치의 지지대에 유방조직등가팬텀과 같이 위치시키고 X선을 조사하여 입사선량을 측정하고, 평균유선선량은 측정된 선량값에 관전압과 반가층을 반영한 변동계수를 이용하여 변환하였다. 팬텀의 두께별로 FFDM 과 DBT 의 평균유선선량을 비교 분석하였다.
유방의 밀도에 따른 선량 비교 위해 조직등가팬텀인 BR3070, BR5050, BR7030 의 평균유선선량과 입사선량을 측정하여 밀도에 따른 FFDM 과 DBT 의 평균유선선 량을 비교 분석하였다.
유방촬영장치는 표준 팬텀을 이용한 관전압 재현성 시험 및 정도관리 품질관리를 통과한 MR-200-49 형식의 FFDM 과 DBT 모두 가능한 디지털 유방촬영장치(Selenia Dimension, Hologic, USA)를 사용하였고, 평균 유선선량 측정을 위해 유방 전용 선량계(Unfos-Xi detector, Unfors Intruments Inc. New Milford)를 사용하였다(Fig.1).
하지만 장비를 회전시키며 다양한 각도에서 영상을 획득함으로써 환자의 유선선량 문제가 대두되었다[13]. 이에 디지털 유방 촬영장치의 FFDM과 DBT 비교 위해 조직등가팬텀을 이용하여 두께와 밀도를 변경하여 평균유선선량 및 영상 품질을 비교 분석하여 유용성을 평가였다. 본 연구에서 팬텀을 이용하여 측정된 평균유선선량의 총 합은 DBT가 FFDM 보다 약 15%가 높게 측정되었다.
유방용 선량계는 장치의 지지대에 유방조직등가팬텀과 같이 위치시키고 X선을 조사하여 입사선량을 측정하고, 평균유선선량은 측정된 선량값에 관전압과 반가층을 반영한 변동계수를 이용하여 변환하였다. 팬텀의 두께별로 FFDM 과 DBT 의 평균유선선량을 비교 분석하였다.

대상 데이터

밀도와 두께에 따른 선량 비교를 위해 조직등가 물질의 유방전용팬텀 (012A, CIRS, USA) 중 유선조직과 지방조직의 비율이 3:7, 5:5, 7:3 의 유방 내부구조의 실질과 유사한 양상을 갖는 평판형 조직등가 팬텀인 BR3070, BR5050, BR7030 을 사용하였으며, FFDM 과 DBT 의 영상 품질 비교를 위해 010A, 010B, 010C 와 BR3D(020, CIRS, USA) 유방팬텀을 사용하였다. 팬텀 크기는 10 × 12.
팬텀 크기는 10 × 12.5 ㎝이며, 각 팬텀마다 두께 2 ㎝ , 1 ㎝ , 0.5 ㎝ 각 2개씩으로 7 ㎝까지 평가가 가능한 팬텀을 사용하였다(Fig. 2)

데이터처리

측정된 선량 및 영상 데이터를 통계적 검증을 위해 SPSS (v.22.0, SPSS, Chicago, IL, USA)프로그램의 Mann-Whitney U test를 사용하였다. 이 때 p값은 0.

성능/효과

2∼5 ㎝에서는 DBT가 FFDM보다 평균유선선량이 높게 측정되었으며, 통계적으로 검증한 결과 유의한 차이가 있다고 검증되었다(p<0.05).
섬유소그룹은 팬텀 모두에서 DBT가 가장 높은 것으로 측정되었으며, 종괴그룹에서는 FFDM 이 가장 높게 측정되었다. BR3D 팬텀의 평가 결과는 DBT가 모든 두께에서 높게 측정되었다.
그리고 7 ㎝에서의 평균유선선량은 DBT 5.5 mGy, FFDM 5.71 mGy로 측정되어 DBT가 3.7% 낮았으며 통계적으로 유의한 차이가 있다고 검증되었다(p<0.05).
모조병소간 식별력 평가를 위해 010A, 010B, 010C 팬텀의 작은 석회화 그룹, 섬유소 그룹, 종괴그룹의 영상을 평가한 결과, 작은 석회화 그룹 의 총 합계에서는 FFDM이 가장 높은 점수로 측정되었지만, 크기가 작은 석회화 그룹에서는 DBT 가 가장 높은 점수를 얻었다. 섬유소그룹은 팬텀 모두에서 DBT가 가장 높은 것으로 측정되었으며, 종괴그룹에서는 FFDM 이 가장 높게 측정되었다.
이에 디지털 유방 촬영장치의 FFDM과 DBT 비교 위해 조직등가팬텀을 이용하여 두께와 밀도를 변경하여 평균유선선량 및 영상 품질을 비교 분석하여 유용성을 평가였다. 본 연구에서 팬텀을 이용하여 측정된 평균유선선량의 총 합은 DBT가 FFDM 보다 약 15%가 높게 측정되었다. 하지만 팬텀 두께 6 ㎝이상, 밀도가 70% 이상일 때, 두께 7 ㎝이상 밀도가 50% 이상일 때 DBT가FFDM에 비해 평균유선선량(AGD)가 낮게 측정되었다.
모조병소간 식별력 평가를 위해 010A, 010B, 010C 팬텀의 작은 석회화 그룹, 섬유소 그룹, 종괴그룹의 영상을 평가한 결과, 작은 석회화 그룹 의 총 합계에서는 FFDM이 가장 높은 점수로 측정되었지만, 크기가 작은 석회화 그룹에서는 DBT 가 가장 높은 점수를 얻었다. 섬유소그룹은 팬텀 모두에서 DBT가 가장 높은 것으로 측정되었으며, 종괴그룹에서는 FFDM 이 가장 높게 측정되었다. BR3D 팬텀의 평가 결과는 DBT가 모든 두께에서 높게 측정되었다.
실험 결과 두께가 두꺼워질수록 FFDM 과 DBT 모두에서 평균유선선량이 점점 증가하였으며 유방 두께에 따라 통계적으로도 매우 강한 양의 선형관계가 있었다(Pearson’s correlation coefficient, r(FFDM)=0.892, r(DBT)=0.936p<0.001).
영상품질평가에서는 지방의 비율로 제작된 010A, 010B, 010C 팬텀에서 작은 석회화 그룹과 종괴그룹에서 FFDM 이 우수하다고 측정되었고, 섬유소에서는 DBT가 우수하다고 측정되었다. 하지만 유방의 중첩된 조직과 유사한 BR3D 팬텀에서는 작은 석회화 그룹, 섬유소 그룹, 종괴그룹 모두 DBT 가 우수하다고 측정되었다.
팬텀 밀도에 따른 평균 유선선량은 FFDM 과 DBT에서측정한 결과, 팬텀 두께 2^~5 ㎝ 까지 에서는 밀도와 상관없이 DBT 의 평균유선선량이 높은 것으로 측정되었다.
하지만 6 ㎝에서는 밀도 70%이상에서, 7 ㎝에서는 밀도 50% 이상에서 DBT 의 평균유선선량이 FFDM 보다 낮게 측정되었으며, 통계적으로 검증한 결과 유의한 차이를 나타내지 않았다.
하지만 6 ㎝에서의 평균유선선량이 DBT 3.6 mGy, FFDM 3.34 mGy로 측정되어 FFDM 보다 DBT가 약 5.3 % 높게 측정되었지만, 통계적으로는 검증한 결과 유의한 차이를 나타내지 않았다(p>0.05).
영상품질평가에서는 지방의 비율로 제작된 010A, 010B, 010C 팬텀에서 작은 석회화 그룹과 종괴그룹에서 FFDM 이 우수하다고 측정되었고, 섬유소에서는 DBT가 우수하다고 측정되었다. 하지만 유방의 중첩된 조직과 유사한 BR3D 팬텀에서는 작은 석회화 그룹, 섬유소 그룹, 종괴그룹 모두 DBT 가 우수하다고 측정되었다.
본 연구에서 팬텀을 이용하여 측정된 평균유선선량의 총 합은 DBT가 FFDM 보다 약 15%가 높게 측정되었다. 하지만 팬텀 두께 6 ㎝이상, 밀도가 70% 이상일 때, 두께 7 ㎝이상 밀도가 50% 이상일 때 DBT가FFDM에 비해 평균유선선량(AGD)가 낮게 측정되었다. 또한 BI-RADS 범주에 비교한 결과 한국여성의 40~59 세에서의 3, 4 의 비율이 제일 높아 한국여성의 유방은 밀도가 높은 치밀 유방의 특성을 띈다고 볼 수 있다[9].

후속연구

DBT(Digital Breast Tomosynthesis)는 한국여성유방의 특징인 두께가 두껍고 밀도가 높은 치밀 유방에서 FFDM(Full Field Digital Mammography) 보다 선량을 낮추면서 진단 가치가 우수한 영상을 제공하여 한국 여성 유방X선 검사 시 더 유용하게 사용될 것이라 사료된다.
5°의 각도를 사용하는 장비만 사용했다는 제한점이 있어 추후 복합물질로 이루어진 타겟과 다른 각도를 이용하는 장체에서 추가 연구가 필요하다고 사료된다. 또한 영상품질평가에서는 현재 임상에서 사용하는 모조병소를 주관적으로 점수화하는 정성적 평가를 사용했다는 제한점이 있었다. 지속적인 연구를 진행하여 정량적 평가가 행해져야 할 것이라 사료된다.
본 연구를 진행하는데 있어 유방촬영장치의 X선관에 텅스텐(W)으로만 이루어진 단일 타겟 에 대한 분석결과라는 점과 ±7.5°의 각도를 사용하는 장비만 사용했다는 제한점이 있어 추후 복합물질로 이루어진 타겟과 다른 각도를 이용하는 장체에서 추가 연구가 필요하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유방암검사를 위한 영상의학 검사의 종류는?	유방암의 발생률이 빠르게 증가하는 추세이지만, 적극적으로 시행하는 유방암 검진 사업으로 인하여 조기 발견률이 높아 다른 암에 비해 높은 생존율을 띄고 있다. 유방암검사를 위한 영상의학검사는 유방X선 검사, 유방 초음파, MRI등이 있지만, 그 중 가장 기본적으로 시행하 면서, 유방암의 주요 소견인 미세석회화에 대하여 해상 력이 우수한 유방X선 검사를 많이 이용하고 있다[5-7]. 유방X선 검사는 최근 디지털 융복합 기술의 발달과 더불어 필름-스크린 시스템에서 디지털과 융합하여 영상의 후처리(post-processing)가 가능한 디지털유방촬영장치 (Full Field Digital Mammography)로 빠르게 전환되고 있다[8].
	주된 유방암검사은 어떠한 전환양상을 보이고 있는가?	유방암검사를 위한 영상의학검사는 유방X선 검사, 유방 초음파, MRI등이 있지만, 그 중 가장 기본적으로 시행하 면서, 유방암의 주요 소견인 미세석회화에 대하여 해상 력이 우수한 유방X선 검사를 많이 이용하고 있다[5-7]. 유방X선 검사는 최근 디지털 융복합 기술의 발달과 더불어 필름-스크린 시스템에서 디지털과 융합하여 영상의 후처리(post-processing)가 가능한 디지털유방촬영장치 (Full Field Digital Mammography)로 빠르게 전환되고 있다[8]. 디지털 유방X선 검사는 유방질환에 대한 진단에 유용한 방법이지만, 우리나라 여성의 50 %를 차지하는 치밀 유방에 대한 검사는 병변 식별력이 떨어진다는 단점과, 3차원적인 해부학적 구조를 2차원 영상으로 나타내 진단에 제한적이며, 유방의 복잡한 해부학적구조가 유방X선 검사에서 영상판독에 제한적이며, 잘못된 진단 으로 인하여 재검사를 초래하기도 한다[9-11].
	유방암의 발생률과 생존율은 어떠한 양상을 보이고 있는가?	우리나라에서도 유방 암은 여성암중 갑상선암 다음으로 많은 질환으로써 2011 년 15,942명에서 2015년 19,142명으로 약 20% 증가하였 다[3,4]. 유방암의 발생률이 빠르게 증가하는 추세이지만, 적극적으로 시행하는 유방암 검진 사업으로 인하여 조기 발견률이 높아 다른 암에 비해 높은 생존율을 띄고 있다. 유방암검사를 위한 영상의학검사는 유방X선 검사, 유방 초음파, MRI등이 있지만, 그 중 가장 기본적으로 시행하 면서, 유방암의 주요 소견인 미세석회화에 대하여 해상 력이 우수한 유방X선 검사를 많이 이용하고 있다[5-7].

참고문헌 (15)

B. Y. Sim. (2016). Cancer Screening Guidelines in Korea. The Korean Journal of Medicine, 90(3), 224-230. DOI : 10.3904/kjm.2016.90.3.224

상세보기
M. M. Jang. & H. S. Kim. (2017). Analysis of Factors Related to Pain Relief on Modified Mammography. Journal of the Korean Society of Radiology,11(5), 413-421 DOI : 10.7742/jksr.2017.11.5.413
The Korea Central Cancer Registry. (2013). Annual report of cancer statistics in Korea in 2011. Ministry of Health and Welfare. http://ncc.re.kr/manage/manage03_033_list.jsp
M. H. Kim. & G. S. Cheon. (2016). Changes in Spatial Resolution at Position of the Detector in Digital Mammography System. Journal of the Korean Society of Radiology,10(3), 215-222 DOI : 10.7742/jksr.2016.10.3.215

원문보기 상세보기
The Korea Central Cancer Registry. (2017). Annual report of cancer statistics in Korea in 2015. Ministry of Health and Welfare. http://ncc.re.kr/cancerStatsList.ncc?searchKeytotal&searchValue&pageNum1)
T. W. Won. (2017). Ductal carcinoma in situ arising within a fibroadenoma of breas. Journal of Korea Academia-Industrial cooperation Society, 18(11), 454-458 DOI : 10.5762/KAIS.2017.18.11.454

원문보기 상세보기
H. O. Y. Jeong. & P. G. JO. (2018). Quality Management for Mammography Equipment and Mammography. Journal of the Korean Society of Radiology, 12(5), 683-692 DOI : 10.7742/jksr.2018.12.5.683
H. J. Shin. & A. Lee. (2015). Breast Cancer Screening in Korean Woman with Dense Breast Tissue. The Korean Society of Radiology, 73(5), 279-286. DOI : 10.3348/jksr.2015.73.5.279

상세보기
S. H. Lee. & B. J. Kang (2018). Breast Cancer in Women Younger than 35-Years-Old: Correlation of MRI Findings with Clinicopathological Features and Immunohistochemical Subtypes Journal of the Korean Society of Radiology, 79(4), 196-203 DOI : 10.3348/jksr.2018.79.4.196

상세보기
Etta D. Pisano. & Constantine Gatsonis. (2005). Diagnostic Performance of Digital versus Film Mammography for Breast-Cancer Screening. The New England Journal of Medicine, 353(17), 1773-1783. DOI : 10.1056/NEJMoa052911

상세보기
Skaane. P. & Bandos. Al. (2013). Comparison of digital mammography alone and digital mammography plus tomosynthesis in a population-based screening program. Radiology, 267(1), 47-56. DOI : 10.1148/radiol.12121373

상세보기
Friedewald. SM. & Rafferty. EA. (2014). Breast cancer screening using tomosynthesis in combination with digital mammography. The journal of the American Medical Association, 311(24), 2499-2507. DOI : 10.1001/jama.2014.6095

상세보기
Randell L. K. & Beth A. S. (2001). A survey of clinical factors and patient dose in mammography. The International journal of Medical Physics Research and Practice, 28(7), 1449-1454. DOI : 10.1118/1.1382606
Ioannis. S.& Sankararaman. S. (2007). Computation of the glandular radiation dose in digital tomosynthesis of the breast. NIH Public Access, 34(1), 221-232 DOI : 10.1118/1.2400836
Olgar. T. & Kahn. T. (2012). Average Glandular Dose in Digital Mammography and Breast Tomosynthesis. The journal of Thieme, 184(10), 911-918 DOI : 10.1055/s-0032-1312877

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증