[논문]소아 흉부 CT 검사에서 관전압 80 kVp 조건으로 스캔 모드별 방사선량 감소와 화질 평가

김구; 김경립; 이은숙; 조희정; 성순기; 문슬지아; 곽종혁

doi:10.5392/jkca.2019.19.08.284

소아 흉부 CT 검사에서 관전압 80 kVp 조건으로 스캔 모드별 방사선량 감소와 화질 평가
The Evaluation of Dose Reduction and Quality of Images According to 80 kVp of Scan Mode Change in Pediatric Chest CT 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.19 no.8, 2019년, pp.284 - 292

김구 (양산부산대학교병원 영상의학과) , 김경립 (양산부산대학교병원 감마나이프센터) , 이은숙 (부산대학교병원보건의료정보팀) , 조희정 (부산과학기술대학교의무행정과) , 성순기 (양산부산대학교병원 감마나이프센터) , 문슬지아 (전남대학교병원 영상의학과) , 곽종혁 (양산부산대학교병원 영상의학과)

초록
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소아 흉부 CT 검사 시 방사선 피폭을 최소화 하면서 진단적으로 가치가 높은 영상을 얻기 위해서 Helical mode, High-pitch mode, Volume Axial mode를 적용하여서 선량, 검사시간, 화질을 비교하여 유용성을 평가하고자 한다. Revolution(GE Healthcare, Wisconsin USA)을 이용하여 PBU-70팬텀을 Helical mode, High-pitch mode, Volume Axial mode로 각각의 그룹으로 나누어서 관전압 80kVp, 조건으로 30회 검사를 실시하였다. 영상을 획득 한 후에 각각의 영상에 심장(Heart), 뼈(Bone), 폐(Lung), Back-ground air에 ROI를 설정하고 CT number(HU)와 noise(SD)값을 측정하여 평균값을 구하고 SNR과 CNR을 측정하였고, 장비에서 직접 제공하는 DLP값 비교하였다. 통계적인 유의성을 확인해보기 통계 분석은 SPSS 21.0을 사용하여 ONE-WAY-ANAOVA를 시행하였다. 본 실험을 통해 검사 시 volume axial mode 사용 시 가장 적은 선량으로 영상의 화질 저하 없이 빠른 시간에 검사가 가능하였다. 16cm의 detector coverage 가 모든 소아 흉부 CT검사에 적용하기에 제한점이 있으나 가능한 소아환자에 있어 적극적인 활용을 추천하며 volume axial mode의 다른 검사부위 적용에 대한 지속적인 연구가 필요하리라 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

To evaluate the usefulness of pediatric chest CT scans by comparing the dose, examination time, and image quality by applying Helical mode, High-pitch mode, and Volume Axial mode to minimize the radiation exposure and obtain high diagnostic value. Revolution (GE Healthcare, Wisconsin USA) was used to divide PBU-70 phantom into Helical mode, High-pitch mode, and Volume Axial mode. After acquiring images, ROI is set for each image, heart, bone, lung, and back-ground air, and the average value is obtained by measuring CT number (HU) and noise (SD). SNR and CNR were measured and compared with DLP values provided directly by the equipment. Determining statistical significance Statistical analysis was performed using ONE-WAY-ANAOVA using SPSS 21.0. In this experiment, it was possible to inspect at a short time without deterioration of image quality with the lowest dose when using volume axial mode. Although the detector coverage of 16 cm is limited to all pediatric chest CT scans, it is recommended to be actively used in pediatric patients, and further study is needed to apply other test sites in volume axial mode.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Whole body phantom PBU-70
그림 Fig. 2. Dose report on the console
표 Table 1. The scan range of child chest CT
표 Table 2. The protocol used to scan
그림 Fig. 3. 80kVp ROI
표 Table 3. The Results of 80 kVp HU Analysis
표 Table 4. The Results of 80 kVp Noise Analysis
표 Table 5. The Results of 80 kVp SNR Analysis
표 Table 6. The Results of 80 kVp CNR Analysis
표 Table 7. The Results of 80 kvp DLP Analysis

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

문제 정의

따라서 본 논문에서는 감수성이 낮은 소아의 흉부 CT 검사로 인해 발생하는 방사선 피폭을 최소화 하면서 진단적으로 가치가 높은 영상을 얻기 위해서 Helical mode, High-pitch mode(Helical mode보다 pitch 40%올림), Volume Axial mode, 즉, 체적 황단검사 모드(한번에 16cm까지 scan)를 적용하여서 각각의 mode 별로 선량, 검사시간, 화질을 비교하여 유용성을 평가하고자 한다.
본 연구는 소아 흉부 CT 검사 시 각 mode별로 유용성을 평가 하였다. 본 실험을 통해 검사 시 volume axial mode에서 가장 적은 선량으로 영상의 질 저하 없이 검사 할 수 있고 가장 빠른 시간에 scan이 가능하다.
본 연구에서는 소아 CT 검사 시 적은 피폭선량으로 빠르고 좋은 영상을 획득하기 위해서 각각의 scan mode 별로 유용성을 평가하고자 하였다. helical scan 과 Volume Axial scan, 그리고 high-pitch scan mode를 이용해 관전압 80kVp의 조건으로 연구를 하였다.

제안 방법

Helical mode, High-Pitch Mode, Volume Axial Mode 검사로 얻은 영상에 설정된 ROI로부터 구해진 CT number와 noise를 다음 식에 대입하여 CNR을 계산하였다. 이후 각각 Scan mode 별로 구해진 CNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.
Helical mode, High-Pitch Mode, Volume Axial Mode, 검사로 얻은 영상에 설정된 ROI로부터 구해진 CT number와 noise를 다음 식에 대입하여 SNR을 계산하였다. 이후 각각 Scan mode 별로 구해진 SNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.
helical scan 과 Volume Axial scan, 그리고 high-pitch scan mode를 이용해 관전압 80kVp의 조건으로 연구를 하였다.
각 mode 별로 검사 후 장비에서 직접 제공하는 Dose Report에 표시되는 DLP(Dose-Length Product)값을 이용하여 비교 분석하였다[Fig. 2].
를 증가시켰다. 검사 range는 최근 식품의약품 안전청(이하 식약청)에서 조사한 소아 흉부 검사에서 2-5세의 검사 포함범위의 평균 결과[Table 1]를 적용하여 각 16 cm의 range를 설정하여서 scan 하였다. Scan Parameter는 다음과 같다[Table 2].
검사 방법은 양산시 소재의 Y대학병원의 소아 Protocol을 이용하여 Helical mode, High-pitch mode, Volume Axial mode로 각각 검사하여 비교하였으며 관전압 80 kVp, 관전류 및 조사시간인 mAs는 smartmA-ODM(Organ Dose Modulation)으로 조건을 설정했다. High-pitch mode는 Helical mode 대비 40% 정도 pitch.
검사한 영상의 동일한 Slice에서 심장(Heart), 뼈(Bone), 폐(Lung), Back-ground air에 149.㎟ 크기의 관심영역(Region of Interest ,ROI)을 설정한 후에 CT number(Hounsfield Unit,HU)와 표준편차(Standard Deviation,SD)값을 각각 30회씩 측정하여 평균값을 구하고 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio,SNR)와 대조도 잡음비(Contrast-to-Noise ratio,CNR)를 비교하였다[Fig. 3].
Helical mode, High-Pitch Mode, Volume Axial Mode 검사로 얻은 영상에 설정된 ROI로부터 구해진 CT number와 noise를 다음 식에 대입하여 CNR을 계산하였다. 이후 각각 Scan mode 별로 구해진 CNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.
Helical mode, High-Pitch Mode, Volume Axial Mode, 검사로 얻은 영상에 설정된 ROI로부터 구해진 CT number와 noise를 다음 식에 대입하여 SNR을 계산하였다. 이후 각각 Scan mode 별로 구해진 SNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.

데이터처리

0, SPSS, Chicago, USA)을 사용하여 각 모드별 HU 값과 Noise값은 기술통계를 시행하였으며. 각 모드별 SNR과 CNR은 일원배치분산분석(ONE-WAY ANAOVA)를 시행하였고 신뢰구간(Confidence interval, CI)은 95% 이며 유의수준은 p값 0.05 미만으로 하였다.(p<0.
자료의 통계 분석은 PASW(PASW statistics, ver. 21.0, SPSS, Chicago, USA)을 사용하여 각 모드별 HU 값과 Noise값은 기술통계를 시행하였으며.

이론/모형

본 연구에 사용한 CT 장비는 GE사의 Revolution(GE Healthcare, Wisconsin USA)모델을 이용하였으며, Phantom은 Kyoto Kagaku사의 Pediatric Whole Body Phantom PBU-70(Japan)을 사용하였다[Fig. 1].

성능/효과

최근 CT 장비의 발전으로 빠른 scan이 가능하게 되었고 진정 없이도 검사가 가능하게 되었다. 0.28초의 짧은 rotation time으로 빠른 scan이 가능해져서 소아의 진정을 최소화 시킬 수 있으며 소아들의 작은 움직임에도 보다 좋은 영상을 얻을 수 있다.
각 Scan mode별 80 kVp에 따른 Noise값은 Helical에서 Back ground는 12.28, Heart는 17.50, Lung은 86.08의 값이었고 Hi-pitch에서 Back ground는 12.70, Heart는 19.66, Lung은 88.14의 값이었으며 Volume Axial에서 Back ground는 12.02, Heart는 18.47, Lung은 85.40의 값이었다[Table 4].
각 mode의 80 kVp CNR 평균 차이 분석에서는 Helical에서 73.40±3.556이었고 Hi-pitch는 77.92±3.420이었으며 Volume Axial은 75.96±4.252이었고 Hi-pitch가 Helical 보다 약 4 정도 CNR이 높았으며 통계적으로 유의하였다.
각 mode의 80 kVp DLP 평균 차이 분석에서는 Helical에서 13.13±0.138이었고 Hi-pitch는 12.52±0.177이었으며 Volume Axial은 9.81±0.178 이었고 Helical이 Volume Axial 보다 약 4 정도 DLP 가 높았으며 통계적으로 유의하였다.
각 mode의 80 kVp Lung의 SNR 평균 차이 분석에서는 Helical에서 -3.31±0.163이었고 Hi-pitch는 -3.27±0.178이었으며 Volume Axial은 -3.33±0.160이었고 Volume Axial이 Hi-pitch 보다 약 -0.06 정도 SNR이 높았으며 통계적으로 유의하였다.
각 mode의 80 kVp heart의 SNR 평균 차이 분석에서는 Helical에서 -76.70±3.702이었고 Hi-pitch는 -81.19±3.592이었으며 Volume Axial은 -79.40±4.689이었고 Hi-pitch가 Helical 보다 약 -5 정도 SNR이 높았으며 통계적으로 유의하였다.
일반적으로 CT 검사는 환자의 크기(체형)에 따라 CNR, noise가 달라지고, 관전압 또한 환자의 체형에 강하게 의존하기 때문이다. 두 번째 16㎝의 detector coverage의 한계로 인해서 2-5세 이상의 소아 환자에게는 전부 적용하기 힘들다. 다른 부위의 검사에 Volume Axial mode가 유용하게 사용하기 위해서 추가적으로 다른 연구도 더 필요할 것으로 사료된다.
두 번째 선량평가에서 DLP값은 80kVp에서는 Volume Axial 이 helical에 비해 22% 낮게, high-pitch에 비해 26% 낮게 측정 되었다.
본 연구는 소아 흉부 CT 검사 시 각 mode별로 유용성을 평가 하였다. 본 실험을 통해 검사 시 volume axial mode에서 가장 적은 선량으로 영상의 질 저하 없이 검사 할 수 있고 가장 빠른 시간에 scan이 가능하다. 0.
본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 Volume Axial mode가 다른 Scan mode와 비교 했을 때 영상의 질을 유지하면서도 방사선량을 줄여서 소아의 흉부 CT 검사를 할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Volume Axial mode 검사 시 0.
세 번째 검사시간은 각 mode 별로 Volume Axial mode는 0.3초, high-pitch mode는 1초, helical mode는 1.3초가 소요되었다. 기존의 helical scan은 3-5초의 시간이 걸렸지만 본 실험에서는 0.
연구 결과 선량은 전체적으로 비슷한 감소율이 나타났으며 이는 선량은 관전압에 비례하고 관전류의 제곱에 따라 변화하기 때문에 관전압을 줄일 때 선량 감소에 큰 효과가 있다. Sodickson.
첫 번째 image quality 평가의 결과로 각 영상의 noise는 전반적으로 비슷했지만 일부 영상에서는 약간 높은 noise 값이 나타났으며, SNR과 CNR도 전반적으로 비슷한 값이 나타났다. 임상적으로 정확한 진단을 내리기 위해서는 보다 나은 화질의 영상 즉, 질 좋은 영상을 획득해야 하는데 진단적 가치가 높고 질 좋은 영상은 noise가 낮고 SNR 값이 높아야 한다.

후속연구

0.3sec의 빠른 시간으로 scan이 가능 하다는 것은 움직임이 많은 소아 검사에서 매우 유용하게 사용될 것이라고 사료된다.
3sec의 빠른 시간으로 scan이 가능 하다는 것은 움직임이 많은 소아 검사에서 매우 유용하게 사용될 것이라고 사료된다. 16㎝의 detector coverage 가 모든 소아 흉부 CT검사에 적용하기에 제한점이 있으나 가능한 소아환자에 있어 적극적인 활용을 추천하며 volume axial mode의 다른 검사부위 적용에 대한 지속적인 연구가 필요하리라 사료된다.
두 번째 16㎝의 detector coverage의 한계로 인해서 2-5세 이상의 소아 환자에게는 전부 적용하기 힘들다. 다른 부위의 검사에 Volume Axial mode가 유용하게 사용하기 위해서 추가적으로 다른 연구도 더 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 결과에서 알 수 있듯이 Volume Axial mode가 다른 Scan mode와 비교 했을 때 영상의 질을 유지하면서도 방사선량을 줄여서 소아의 흉부 CT 검사를 할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Volume Axial mode 검사 시 0.3초의 짧은 scan time으로 검사할 수 있어서 움직이거나 진정이 필요한 소아 환자에게 유용할 것으로 사료된다.
이 연구의 제한 점은 첫 번째 팬텀을 이용해서 실험을 해서 실제 소아의 체적을 고려하지 못했다는 것이다. 일반적으로 CT 검사는 환자의 크기(체형)에 따라 CNR, noise가 달라지고, 관전압 또한 환자의 체형에 강하게 의존하기 때문이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	소아 CT 검사 시 문제점은 의사소통이 되지 않을 경우 호흡에 의한 blurring이나 motion artifact 등으로 영상의 질을 저하시킬 확률이 높다는 것이다. 하지만 이러한 문제점이 최근에 없어진 이유는?	소아 CT 검사 시 문제점은 의사소통이 되지 않을 경우 호흡에 의한 blurring이나 motion artifact 등으로 영상의 질을 저하시킬 확률이 높다는 것이다. 최근 CT 장비의 발전으로 빠른 scan이 가능하게 되었고 진정 없이도 검사가 가능하게 되었다. 0.28초의 짧은 rotation time으로 빠른 scan이 가능해져서 소아의 진정을 최소화 시킬 수 있으며 소아들의 작은 움직임에도 보다 좋은 영상을 얻을 수 있다.
	Volume Axial Scan란?	또한 640-MSCT(Multi Slice Computed Tomography, 이하 MSCT)는 한번에 0.28 초의 갠트 리(gantry) 회전으로 4 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 16 cm의 촬영범위가 가능하여 테이블 이동 없이 한번에 소아의 두부나 흉부 복부의 영상을 얻을 수 있어 기존 CT 에 비해 빠른 스캔시간과 고해상도의 영상을 제공하며, 촬영의 범위가 겹치지 않아 환자의 피폭을 줄일 수 있다 [2]. 이러한 방법을 Volume Axial Scan이라고 한다.
	640-MSCT의 장점은?	또한 640-MSCT(Multi Slice Computed Tomography, 이하 MSCT)는 한번에 0.28 초의 갠트 리(gantry) 회전으로 4 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 16 cm의 촬영범위가 가능하여 테이블 이동 없이 한번에 소아의 두부나 흉부 복부의 영상을 얻을 수 있어 기존 CT 에 비해 빠른 스캔시간과 고해상도의 영상을 제공하며, 촬영의 범위가 겹치지 않아 환자의 피폭을 줄일 수 있다 [2]. 이러한 방법을 Volume Axial Scan이라고 한다.

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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