[논문]ATS-539 초음파 팬텀을 이용한 경질 초음파 검사용 탐촉자의 정도관리에 대한 연구

박지혜; 허영철; 김연민; 한동균

doi:10.7742/jksr.2021.15.4.463

ATS-539 초음파 팬텀을 이용한 경질 초음파 검사용 탐촉자의 정도관리에 대한 연구
A Study on the Quality Control of Transvaginal Ultrasound Transducer using ATS-539 Ultrasound Phantom 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.15 no.4, 2021년, pp.463 - 472

박지혜 (서울아산병원 영상의학팀) , 허영철 (을지대학교 대학원 방사선학과) , 김연민 (원광보건대학교 방사선학과) , 한동균 (을지대학교 대학원 방사선학과)

초록
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산부인과 초음파 검사에서 골반 장기를 관찰하기 위해 고주파수의 경질 탐촉자를 이용한 검사의 수요가 증가하고 있다. 하지만 임상에서는 경질 탐촉자의 정도관리가 제대로 시행되고 있지 않으며 평가 기준이 확립되지 않은 실정이다. 따라서 현재 사용되고 있는 산부인과용 초음파 장치 20대를 대상으로 58개의 경질 탐촉자와 20개의 곡면 탐촉자를 ATS-539 표준팬텀에 적용하여 각각의 영상을 획득 한 후 정량과 정성적으로 측정하였다. 정량측정은 종측정, 횡측정, 국소영역, 정성측정은 불응영역, 축방향/외측방향 분해능, 예민도, 기능적 해상도, 회색조와 동적범위를 실시하였다. 정량적 통계 분석 결과 횡측정, 국소영역에서 두 탐촉자 간 유의한 차이가 있었으며,(p<0.05) 정성적 비교 분석 결과 예민도, 기능적 해상도에서 차이점을 확인 할 수 있었다. 이는 탐촉자 간 갖는 주파수의 차이와 탐촉자의 주사 기하학의 차이로 발생 한 것으로 사료된다. 위와 같은 실험 결과를 토대로 횡 거리 평가의 허용 범위는 10%(±8 mm)으로 상향, 예민도의 허용 범위는 삼사분위(75%) 수준인 12 cm깊이인 6개까지 관찰, 기능적 해상도의 평가의 허용 범위는 삼사분위(75%) 수준인 6개(12cm), 6개(12cm), 11개(11cm), 9개(9cm), 6개(6cm)까지 관찰, 회색조와 동적범위의 표적의 깊이를 4cm 깊이의 50%인 2 cm 깊이에서도 측정이 가능하게 표적을 추가하는 것이 타당하다고 사료된다. 연구 결과를 통해 산부인과용 경질 탐촉자의 정도관리 평가 기준을 제시하였으며 본 연구가 향후 경질 탐촉자 전용 팬텀 제작을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Demand for examinations using transvaginal transducer with high frequencies is increasing to observe pelvic organs in gynecological ultrasound tests. However, the quality control of the replacement probe in clinical trials is not properly implemented and the evaluation criteria have not been established. Therefore, 58 transvaginal transducers and 20 convex transducers were applied to the ATS-539 ultrasound phantom for 20 ultrasound devices currently in clinical use to obtain their respective images and measure them quantitatively and qualitatively. For quantitative measurements, vertical measurement, horizontal measurement, and focal zone and qualitative measurements, dead zone, axial·lateral resolution, sensitivity, functional resolution, gray scale·dynamic range were performed. Quantitative statistical analysis showed significant differences between the two transducers in the lateral measurement and local area (p<0.05). qualitative comparative analysis showed differences in sensitivity and functional resolution. This occurs due to the difference in frequency between transducers and the transducer's injection geometry. Based on the above experiments, the tolerance for horizontal measurement is raised to 10% (±8 mm), the tolerance for sensitivity is observed up to 6 cm deep, which is 12 cm deep,which is the level of the third quartile (75%). The permissible range of functional resolution is up to 6 (12 cm), 6 (12 cm), 11 (11 cm), 9 (9 cm), 6 (6 cm) target, which is the level of the third quartile (75%). It is considered reasonable to adjust the depth of targets in gray scale·dynamic range to measure at a depth of 2 cm, which is 50% of the depth of 4 cm. As above, the criteria for evaluating the quality of transvaginal transducer for use in the past have been proposed and it is expected that this study will be used as a basic data for the production of phantom exclusively for transvaginal transducer in the future.

주제어

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. Vertical measurement images obtained by convex transducer(right) and transvaginal transducer(left). Evaluate whether structures located parallel to ultrasonic beams are accurately measured. Distance of 10 cm along the ultrasonic beam axis from the first target to the 11th target is measured.
그림 Fig. 2. Horizontal measurement images obtained by convex transducer(right) and transvaginal transducer(left). Evaluate whether structures located vertically with ultrasonic beams are accurately measured. Distance of 8 cm vertically from the ultrasonic beam is measured.
그림 Fig. 3. Focal zone images obtained by convex transducer (right) and transvaginal transducer(left). The one focus is positioned at a depth of 6–7 cm, then the transverse distance of the target at the depth of focus is measured, and the transverse distance of the target located 4 cm behind this is measured.
그림 Fig. 4. Dead zone images obtained by convex transducer (right) and transvaginal transducer(left). The distance between the phantom and front of the transducer to the first recognized echo. A total of nine targets are configured and how many are separated are measured.
표 Table 1. Acceptance Criteria of Multipurpose Phantom Model 539 for Quality Assurance Testing of Ultrasound Equipment
그림 Fig. 5. Axial·lateral resolution images obtained by convex transducer(right) and transvaginal transducer(left). With the ability to distinguish between two structures that are located close to each other, A total of 11 targets are configured and how many targets are separated are measured.
그림 Fig. 6. Sensitivity images obtained by convex transducer (right) and transvaginal transducer(left). To assess the penetration depth of ultrasonic beams, The total number of targets consists of eight and how many are observed.
그림 Fig. 7. Functional resolution images obtained by convex transducer(right) and transvaginal transducer(left). It is the ability to express the size, shape, and depth of an ecogenic structure, and the number of structures observed appropriately by size was measured.
그림 Fig. 8. Gray scale and dynamic range images obtained by convex transducer(right) and transvaginal transducer (left). The contrast of the images was evaluated and the number of circles with six structures clearly distinguished and boundaries of more than 180° continuously maintained in circles was measured.
표 Table 2. Reliability of evaluators in Qualitative Evaluation of TV and TA
표 Table 3. Number of TV and TA Transducer on Vertical Measurement
표 Table 4. Number of TV and TA Transducer on Horizontal Measurement
표 Table 5. Number of TV and TA Transducer on Focusing Rate
그림 Fig. 9. The Difference between TV and TA Transducer in Vertical Measurement.
그림 Fig. 11. The Difference between TV and TA Transducer in Axial·Lateral Resolution.
그림 Fig. 10. The Difference between TV and TA Transducer in Horizontal Measurement.
그림 Fig. 12. The Difference between TV and TA Transducer in Sensitivity.
표 Table 6. Number of TV and TA Transducer Axial·Lateral Resolution
표 Table 7. Number of TV and TA Transducer on Sensitivity

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 임상에서 사용 중인 산부인과 초음파 영상진단장치를 대상으로 복부초음파 검사 시 사용되는 곡면 탐촉자의 평가 기준을 경질 탐촉자로 적용하여 각각의 영상을 획득한 후 초음파 정도 관리 평가 항목을 정량과 정성적으로 비교 분석하여 산부인과 검사용 경질 탐촉자의 정도관리 평가 기준을 제시하고자 한다.
이에 본 연구는 산부인과 초음파 검사에 사용되고 있는 초음파 영상진단장치와 ATS-539 초음파표준 팬텀을 이용하여 경질 탐촉자의 정도 관리에 대한 적절성을 평가하고자 하였다. 두 탐촉자 간 평가 기준은 현재 사용되는 곡면 탐촉자의 정도 관리 기준을 적용하였고, 따라서 두 탐촉자 간 주파수의 차이를 보정하지 않았다.

제안 방법

20대 장비에서 산부인과 검사용 경질 탐촉자 58 개와 복부 검사용 곡면 탐촉자 20개를 ATS-539 표준 팬텀에 적용하여 획득한 불응영역, 축 방향·외측방향 분해능, 예민도, 기능적 해상도의 정성적 영상평가 결과는 다음과 같다.
불응영역(Dead Zone), 축방향·외측방향 분해능 (Axial·Lateral Resolution), 예민도(Sensitivity), 기능적 해상도(Functional Resolution), 회색조와 동적 범위(Gray Scale and Dynamic Range)의 영상을 획득하여 판독용으로 사용하는 모니터로 평가 기준에 따라 초음파 경력 10년 이상의 전문방사선사 3인이 평가하였다.
초음파 영상 진단장치의 최적의 성능을 유지하기 위해 장치와 탐촉자의 정도관리는 주기적으로 시행되어야 한다. 이에 본 연구는 산부인과 초음파검사용 경질 탐촉자의 정도관리의 기준을 알아보고자 임상에서 이용 중인 초음파 영상 진단 장치에 경질 탐촉자와 곡면탐촉자를 ATS-539 표준 팬텀에 적용하여 각각의 영상을 획득 한 후 정량과 정성으로 측정하여 실험하였고 두 탐촉자 간 차이를 확인하였다. 그 결과 산부인과 검사용 경질 탐촉자 정도 관리를 위해 제안하고자 하는 가이드라인은 다음과 같다.
종 측정(Vertical Measurement), 횡 측정(Horizontal Measurement), 국소영역(Focal Zone)을 초음파 장비에서 3회씩 촬영 후 Caliper Markers을 이용하여 평가 기준에 따라 측정값을 획득하였다.

대상 데이터

20대 장비에서 산부인과 검사용 경질 탐촉자 58 개와 복부 검사용 곡면 탐촉자 20개를 ATS-539 표준 팬텀에 적용하여 획득한 종 측정, 횡 측정, 국소영역의 정량적 영상 평가 결과는 다음과 같다.
서울 소재 3차 의료기관에서 산부인과 초음파 검사에 사용 중인 장치를 대상으로 6개의 제조사 11 종류로 총 20대의 초음파 영상진단장치로 실시하였다. 탐촉자는 총 78개이며 산부인과 초음파 검사용으로 중심 주파수 평균 5.
측정 팬텀은 ATS Laboratories사의 ATS-539 다목적 초음파 팬텀을 사용하였으며 내부는 거리 측정을 위한 단섬유 나일론(monofilament nylon)으로 구성된 선 표적과 다양한 크기와 대비의 표적으로 구성되어 있다. 낭종과 같은 구조물이 수직으로 배치되어 하나의 뷰로 표시 할 수 있고, 동적 범위와 그레이 스케일 처리 성능을 평가하기 위해 +15 dB에서 -15 dB사이의 대조를 이루는 6개의 그레이 스케일 표적으로 구성된다.
탐촉자는 총 78개이며 산부인과 초음파 검사용으로 중심 주파수 평균 5.88±0.52 MHz를 갖는 경질 탐촉자 58개와 복부 초음파 검사용으로 중심 주파수 평균 3.8±0.79 MHz를 갖는 곡면 탐촉자 20개를 사용하였다.

이론/모형

이에 본 연구는 산부인과 초음파 검사에 사용되고 있는 초음파 영상진단장치와 ATS-539 초음파표준 팬텀을 이용하여 경질 탐촉자의 정도 관리에 대한 적절성을 평가하고자 하였다. 두 탐촉자 간 평가 기준은 현재 사용되는 곡면 탐촉자의 정도 관리 기준을 적용하였고, 따라서 두 탐촉자 간 주파수의 차이를 보정하지 않았다. 실험 결과 경질 탐촉자는 곡면 탐촉자용 정도관리의 평가 기준에 적합하지 않아 산부인과 검사용 경질 탐촉자의 새로운 평가기준이 필요하다는 결론을 도출하였다.

성능/효과

기능적 해상도는 팬텀 제조사 평가 기준은 따로 명시되지 않았으나 8 mm, 6 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm 의 원형 표적이 삼사분위(75%) 수준인 표적이 6개, 6개, 11개, 9개, 6개, 즉 깊이는 12 cm, 12 cm, 11 cm, 9 cm, 6 cm로 적용 되어야 적합하다고 판단된다.
두 탐촉자 간 평가 기준은 현재 사용되는 곡면 탐촉자의 정도 관리 기준을 적용하였고, 따라서 두 탐촉자 간 주파수의 차이를 보정하지 않았다. 실험 결과 경질 탐촉자는 곡면 탐촉자용 정도관리의 평가 기준에 적합하지 않아 산부인과 검사용 경질 탐촉자의 새로운 평가기준이 필요하다는 결론을 도출하였다.
예민도는 투과할 수 있는 깊이를 평가하는 것으로 곡면 탐촉자에서 7∼8개 원형 표적까지 관찰되어 각각 20%, 80% 적합하였으며, 경질 탐촉자에서는 4∼7개 표적까지 관찰되어 각각 13.79%, 20.69%, 39.66%, 25.86% 적합하여 두 탐촉자 간 다른 결과를 얻었다.
예민도는 팬텀 제조사 기준인 16 cm 깊이의 8개 표적에서 삼사분위(75%) 수준인 표적이 12 cm 깊이인 6개까지 관찰되어야 하는 것으로 가이드라인을 변경하는 것이 타당하다.
이와 같이 주파수와 목적 장기의 크기 및 깊이의 차이로 인해 경질 탐촉자의 투과 깊이를 예민도의 평가를 18 cm 깊이의 8개 표적까지 관찰 되어야 하는 평가기준은 적합하지 않다고 판단되며, 경질 탐촉자의 영상 평가 결과 삼사분위(75%) 수준인 표적이 12 cm 깊이인 6개 표적까지 관찰되어야 하는 것으로 설정하는 것이 타당하다고 생각된다.
회색조와 동적범위를 평가 시 제조사 평가 기준은 4cm 깊이의 50%인 2 cm 깊이에서도 측정이 가능하게 표적의 깊이를 조절할 필요가 있다고 판단된다.
횡 거리의 평가 기준은 평가 시 팬텀 제조사 허용 범위인 5%(±4 mm)에서 10%(±8 mm)으로 제시할 필요가 있다.

후속연구

간 초음파를 기초로 한 곡면 탐촉자의 정도 관리에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있는 반면에 산부인과 초음파를 사용되는 경질 탐촉자의 관한 연구는 전무한 실정이었다. 연구의 제한점으로는 1 개의 의료기관에서 사용하는 탐촉자와 장비를 사용하여 표본수가 적었고 추후 전국적으로 경질 탐촉자의 성능 평가를 실시하여 객관성을 높일 필요가 있다.
이와 같이 산부인과 검사용 경질 탐촉자를 이용한 정도관리 평가 기준을 제시하였으며, 본 연구가 향후 경질초음파 팬텀 제작을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.
초음파 영상 진단장치의 최적의 성능을 유지하기 위해 장치와 탐촉자의 정도관리는 주기적으로 시행되어야 한다. 이에 본 연구는 산부인과 초음파검사용 경질 탐촉자의 정도관리의 기준을 알아보고자 임상에서 이용 중인 초음파 영상 진단 장치에 경질 탐촉자와 곡면탐촉자를 ATS-539 표준 팬텀에 적용하여 각각의 영상을 획득 한 후 정량과 정성으로 측정하여 실험하였고 두 탐촉자 간 차이를 확인하였다.

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원문보기 상세보기
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The Royal Colege of Radiologists. standard for the provision of an ultrasound service. London. 2014

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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