[논문]소아 심장 CT검사 시 Wide Coverage Volume Axial Mode의 유용성 평가

박기석; 김동현

doi:10.7742/jksr.2019.13.5.683

초록
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소아의 선천적 심장질환 진단을 위해 High Pitch Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상과 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상으로부터 환자의 피폭선량과 각 영상의 화질을 비교 및 분석하여 Wide Coverage Volume Axial Mode의 유용성을 평가해보고자 한다. 소아 심장 CT 검사 시 High Pitch Mode와 Wide Coverage Volume Axial Mode를 각각 50명 총 100명의 환자를 대상으로 시행하였으며, 각 프로토콜로부터 얻은 영상을 이용하여 환자의 피폭선량을 비교하였다. 각 영상에 ROI를 설정해 SNR과 CNR을 산출하여 영상의 화질을 비교하였다. High Pitch Mode에 비해 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용하여 검사하였을 때 환자의 피폭선량이 13.07% 감소하였고, SNR과 CNR이 향상되었다. Wide Coverage Volume Axial Mode는 고속 회전 스캐너를 이용하여 조사시간을 줄이고, 저선량 기술인 ASi R-V를 통해 High Pitch Mode를 사용했을 때보다 환자의 피폭선량이 감소하고 영상의 화질 또한 향상되는 유용한 검사라 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

We are trying to evaluate usefulness of Wide Coverage Volume Axial Mode by comparing and analyzing for exposure doses to patients and video quality extracted from two materials. First material is a computer tomography scanning of paediatric cardiac made by using High Pitch Mode, which is designed fo...

We are trying to evaluate usefulness of Wide Coverage Volume Axial Mode by comparing and analyzing for exposure doses to patients and video quality extracted from two materials. First material is a computer tomography scanning of paediatric cardiac made by using High Pitch Mode, which is designed for diagnosing Congenital cardiac diseases. Second material is computer tomography scanning of paediatric cardiac made by using Wide Coverage Volume Axial Mode. When we did computer tomography scanning of paediatric cardiac, we used High Pitch Mode and Wide Coverage Volume Axial Mode to 50 patients of each, overall 100 patients. Also, we compared exposure doses to patients using videos got from each protocol. Then we compared video quality by calculating SNR and CNR by setting ROI of each. Not only exposure doses to patients were reduced by 13.07 %, but also SNR and CNR were improved when testing used Wide Coverage Volume Axial Mode rather than using High Pitch Mode. Wide Coverage Volume Axial Mode reduced testing time by using high-speed scanner. Furthermore, we can find out that Wide Coverage Volume Axial Mode is an useful method through improving video quality and reducing exposure doses to patients than using High Pitch Mode from ASiR-V, which is low-dose technology.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Patient weight in each protocol (Unit: kg)
그림 Fig. 1. SOMATOM Definition Flash(SIEMENS, Germany).
그림 Fig. 2. Revolution CT(GE, USA).
그림 Fig. 3. (A) DLP - High Pitch Mode (B) DLP - Wide Coverage Volume Axial Mode.
표 Table 2. Scan Parameter
그림 Fig. 4. (A) ROI(Pulmonary trunk, Lt. · Rt. Branches of pulmonary arteries), (B) ROI(Lt. Ventricle, Descending aorta), (C) BKG ROI(Soft tissue)
표 Table 3. Comparison of DLP in each protocol
표 Table 4. Comparison of SNR in each Protocol
표 Table 5. Comparison of CNR in each Protocol

AI 본문요약
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문제 정의

ASiR-V는 GE의 반복적 재구성 기법(Iterative Reconstruction; IR)으로, 짧은 조사시간, 저선량 그리고 높은 대조도 분해능을 동시에 구현한다. 따라서 본 논문에서는 소아의 선천적 심질환 진단을 위해 High Pitch Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상과 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상으로부터 환자의 피폭선량을 비교하고 영상의 화질을 분석하고 비교하여 Wide Coverage Volume Axial Mode의 유용성을 평가해보고자 한다.
본 논문에서는 소아의 선천적 심질환 진단을 위해 High Pitch Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상과 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용하여 획득한 소아 심장 CT 영상으로부터 환자의 피폭선량을 비교하고 영상의 화질을 분석하고 비교하여 Wide Coverage Volume Axial Mode의 유용성을 평가해보았다.

제안 방법

본 논문에서는 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용해 소아 심장 CT 검사를 했을 때 환자의 피폭선량과 영상의 화질에 대해 분석하고 High Pitch Mode를 사용했을 때와 비교하였다. Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때 환자의 피폭선량이 줄어들고 영상의 화질이 향상되는 경향을 나타내었다.

대상 데이터

2017년 4월 1일부터 2018년 2월 28일까지 0–1세의 선천적 심질환 소아환자를 각 장비의 프로토콜별로 Cardiac CT Angiography + 3D검사를 50명씩 시행한 총 100명을 대상으로 하였으며 ICRP 135에서는 소아의 그룹을 정의할 때 연령이 아닌 체중범주를 사용하는 것을 권고하므로 프로토콜별로 Table 1과 같이 환자의 체중을 표기하였다.

데이터처리

SNR과 CNR을 측정하기 위해 위 Fig. 4와 같이 ImageJ를 이용해 SOMATOM Definition Flash 장비의 High Pitch Mode 검사로 얻은 영상과 Revolution CT장비의 Wide Coverage Volume Axial Mode 검사로 얻은 각 영상에 ROI를 설정하고 Mean ± SD를 구하였다.
각 검사기법으로 획득한 SNR 과 CNR을 통계적 유의성을 분석하기위해 SPSS 18 프로그램을 이용하여 Paired T-test를 시행하였다. 통계분석은 95% 신뢰수준에서 P value 가 0.
각 프로토콜별로 얻어진 영상의 관심영역(Region of Interest; ROI)을 설정하고 설정된 ROI의 Mean ±SD를 계산하기 위해 ImageJ를 사용하였다.
영상의 화질비교는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)와 대조도 잡음비(Contrast to Noise Ratio; CNR)로 평가하였다. SNR과 CNR을 측정하기 위해 위 Fig.

이론/모형

대조군을 얻기 위해 Fig. 1 과 같이 SOMATOM Definition Flash(SIEMENS, Germany) 장비를 사용하였으며, High Pitch Mode 검사 및 영상재구성기법으로 필터보정역투영법(Filtered Back Projection; FBP)을 통해 획득한 소아 심장 CT영상을 사용하였다. 그리고 실험군을 얻기 위해 Fig.
그리고 실험군을 얻기 위해 Fig. 2와 같이 Revolution CT(GE, USA) 장비를 사용하였으며, Wide Coverage Volume Axial Mode 검사 및 영상재구성 기법으로 ASiR-V를 통해 획득한 소아 심장 CT 영상을 사용하였다.
28초의 단시간에 영상을 획득하는 Wide Coverage Volume Axial Mode는 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 본 논문에서는 환자의 피폭선량을 평가할 때 ICRP 135에서 권고하는 CT의 진단참고준위인 DLP를 이용하였다. 그러나 유효선량 변환계수인 k factor를 고려하지 않은 DLP는 정의상 검사 시 환자가 받는 총 피폭선량 곧 맹목적인 선량평가만 할 수 있다.

성능/효과

High Pitch Mode와 Wide Coverage Volume Axial Mode를 이용해 Cardiac CT Angiography + 3D검사를 시행한 소아 심장 CT영상을 ImageJ를 이용하여 Object ROI를 설정하고 구한 Mean ± SD로부터 SNR을 계산한 결과 High Pitch Mode 영상의 SNR 평균값은 12.34이고 Wide Coverage Volume Axial Mode 영상의 SNR 평균값은 17.39으로 High Pitch Mode에 비해 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때는 Table 4와 같이 소아 심장 CT영상의 화질향상이 나타났고 결과값은 통계적으로 유의하다. (P<0.
High Pitch Mode와 Wide Coverage Volume Axial Mode를 이용해 Cardiac CT Angiography + 3D검사를 시행한 소아 심장 CT영상을 ImageJ를 이용하여 Object 와 BKG ROI를 설정하고 구한 Mean ± SD로부터 CNR을 계산한 결과 High Pitch Mode 영상의 CNR 평균값은 6.97이고 Wide Coverage Volume Axial Mode 영상의 CNR 평균값은 8.13으로 High Pitch Mode에 비해 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때는 Table 5와 같이 소아 심장 CT영상의 화질향상을 나타났고 결과값은 통계적으로 유의하다. (P<0.
High Pitch Mode와 Wide Coverage Volume Axial Mode를 이용해 Cardiac CT Angiography + 3D검사를 시행한 소아 심장 CT영상의 DLP값의 평균을 비교한 결과, High Pitch Mode 영상의 DLP 평균값은 14.84 mGy × cm이고 Wide Coverage Volume Axial Mode 영상의 DLP 평균값은 12.90 mGy × cm으로 High Pitch Mode에 비해 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때 Table 3과 같이 13.07%의 선량감소를 보였다..
본 논문에서는 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용해 소아 심장 CT 검사를 했을 때 환자의 피폭선량과 영상의 화질에 대해 분석하고 High Pitch Mode를 사용했을 때와 비교하였다. Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때 환자의 피폭선량이 줄어들고 영상의 화질이 향상되는 경향을 나타내었다. Wide Coverage Volume Axial mode가 16cm detector array 범위를 지니고 있기 때문에 0.
하지만 임상에서는 환자의 협조가 되지 않는 경우가 많다. 때문에 테이블의 이동도 없고 0.28초의 단시간에 영상을 획득하는 Wide Coverage Volume Axial Mode는 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 본 논문에서는 환자의 피폭선량을 평가할 때 ICRP 135에서 권고하는 CT의 진단참고준위인 DLP를 이용하였다.
실험 결과 High Pitch Mode에 비해 Wide Coverage Volume Axial Mode를 사용했을 때 환자의 피폭선량 감소와 영상의 화질이 향상되었다. 이는 영상재구성 기법인 FBP에 비해 IR 곧 ASiR-V가 저선량 기술이고 높은 대조도 분해능을 보이며 갠트리의 테이블 이동 없이 16cm의 긴 detector array로 비교적 짧은 시간동안 방사선을 조사해 영상을 획득하기 때문이다.

후속연구

하지만 소아의 나이가 3~4세 혹은 신체적으로 커 심장의 해부학적 크기가 detector의 scan 범주를 벗어날 경우 한번에 촬영 불가능하다는 제한점을 가지고 있다. 그리고 피폭선량 평가의 한계인 검사 시 소아 환자의 맹목적인 선량이 아닌 심장을 비롯한 주변장기가 받는 선량을 평가하기 위해 소아 환자의 체중밴드를 기준으로 한 모의팬텀과 각 장기의 k factor에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이는 심장을 비롯한 주변에 위치한 다른 장기가 받는 선량은 평가할 수 없다. 때문에 향후 심장을 비롯한 주변장기의 피폭선량 평가를 위해 소아의 체중밴드를 기준으로 한 모의팬텀을 개발하고 이에 따른 k factor의 연구가 필요할 것으로 판단되며 본 논문은 이를 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
28초의 단시간에 영상이 획득이 가능하다. 하지만 소아의 나이가 3~4세 혹은 신체적으로 커 심장의 해부학적 크기가 detector의 scan 범주를 벗어날 경우 한번에 촬영 불가능하다는 제한점을 가지고 있다. 그리고 피폭선량 평가의 한계인 검사 시 소아 환자의 맹목적인 선량이 아닌 심장을 비롯한 주변장기가 받는 선량을 평가하기 위해 소아 환자의 체중밴드를 기준으로 한 모의팬텀과 각 장기의 k factor에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선천적 심질환이란?	선천적 심질환(Congenital Heart Disease; CHD)은 출생 시부터 가지고 태어나는 심장의 구조적 또는 기능적 이상을 말하지만, 주로 구조적인 기형을 의미한다.[1] 여기서 말하는 구조적인 기형이란 심방중격결손증(Artrial Septal Defect; ASD), 심실중격결손증(Ventricular Septal Defect; VSD), 동맥관개존증(Patent Ductus Arteriosus; PDA), 팔로 4징증(Tetralogy of Fallot; ToF), 대혈관전위(Transposition of Great Arteries; TGA), 대동맥협착증(Coarctation of Aorta; CoA), 폐동맥협착증(Pulmonary Stenosis; PS) 등을 의미한다.
	소아에게 불필요한 피폭선량을 줄이는 것이 매우 중요한 이유는?	소아는 방사선 감수성이 어른에 비해 높고 몸의 크기가 작아 어른과 같은 양의 방사선에 노출 되더라도 유효선량은 어른에 비해 더 높기 때문에 불필요한 피폭선량을 줄이는 것이 매우 중요하다. 그러므로 불필요한 방사선 노출을 줄이고 선량관리를 위한 노력들이 필요하다.
	선천적 심질환의 구조적인 기형이란?	선천적 심질환(Congenital Heart Disease; CHD)은 출생 시부터 가지고 태어나는 심장의 구조적 또는 기능적 이상을 말하지만, 주로 구조적인 기형을 의미한다.[1] 여기서 말하는 구조적인 기형이란 심방중격결손증(Artrial Septal Defect; ASD), 심실중격결손증(Ventricular Septal Defect; VSD), 동맥관개존증(Patent Ductus Arteriosus; PDA), 팔로 4징증(Tetralogy of Fallot; ToF), 대혈관전위(Transposition of Great Arteries; TGA), 대동맥협착증(Coarctation of Aorta; CoA), 폐동맥협착증(Pulmonary Stenosis; PS) 등을 의미한다.[2] 선천적 심질환의 진단은 1980년대에 보편화된 컬러 도플러 심초음파 검사(Color Doppler Echocardiography)를 하거나[3], 흉부 CT (Computed Tomography)촬영을 이용한다.

참고문헌 (14)

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X. Chen, F. Jiang, L. Li, Y. Chen, X. Chen, Y. Jiang, L. Xiang. X. Ma, "Application of low-dose dual-source computed tomography angiography in children with complex congenital heart disease," Experimental and therapeutic medicine, Vol. 14, No. 2, pp. 1177-1183, 2017

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Q Hou, W. Gao, A. Sun, Q. Wang, H. Qiu, F. Wang, L. Hu, J. Li, Y. Zhong, "A prospective evaluation of contrast and radiation dose and image quality in cardiac CT in children with complex congenital heart disease using low-concentration iodinated contrast agent and low tube voltage and current," The British journal of radiology, Vol. 90, No. 1070, pp. 20160669, 2017.

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J. Scholtz, B. Ghoshhajra, "Advances in cardiac CT contrast injection and acquisition protocols," Cardiovascular Diagnosis and Therapy, Vol. 7, No. 5, pp. 439-451, 2017.
Y. J. Kim, H. S. Yong, B. W. Choi, "Korean Society of Cardiovascular Imaging Guideliness for Cardiac Computed Tomography," Journal of the Korean Radiological Society, Vol. 65, No. 3, pp. 303-315, 2011

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A. Korn, M. Fenchel, B. Bender, "Iterative reconstruction in head CT: image quality of routine and low-dose protocols in comparison with standard filtered back-projection," American journal of neuroradiology, Vol. 33, No. 2, pp. 218-224, 2012

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