[논문]CT Scan Mode와 관전압 변경에 따른 소아 두부 영상의 선량 및 영상평가

김병제; 김동현

doi:10.7742/jksr.2023.17.6.801

CT Scan Mode와 관전압 변경에 따른 소아 두부 영상의 선량 및 영상평가
Dose and Image Evaluation of Pediatric Head Image according to CT Scan Mode and kVp Changes 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.6, 2023년, pp.801 - 808

김병제 (부산가톨릭대학교 방사선학과) , 김동현 (부산가톨릭대학교 방사선학과)

초록
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소아 두부 CT 검사 시 방사선 피폭 최소화와 진단적 가치가 높은 영상을 확보하기 위하여 Volume Axial Mode, High Pitch Mode, Helical Mode 간 피폭 선량과 영상의 비교 분석을 통하여 Volume Axial Mode의 유용성을 평가하였다. 1세 미만의 소아 두부 CT Helical Mode, High Pitch Mode, Volume Axial Mode에서 70, 80, 100 kVp의 관전압에 따라 영상평가와 선량평가를 시행하였다. 영상평가는 각 영상에 ROI를 설정해 SNR과 CNR을 산출하여 영상평가를 진행하였으며 일원배치 분산분석(ONE-WAY ANOVA)을 사용하여 통계적 유의성을 평가하였고, 선량평가는 검사 후 장비에서 직접 제공하는 Dose Report에 표시되는 DLP값을 이용하여 비교 분석하였다. Volume Axial Mode를 사용하여 검사하였을 때, DLP 값은 전체적으로 낮게 나왔고, SNR과 CNR은 각각 ROI와 kVp별 차이를 가졌다. Volume Axial Mode가 다른 Scan Mode와 비교하여 영상의 질을 평가하였을 때, 그 차이 값이 균일하지 않아 특정 Mode가 우수하다고 볼 수 없었으나 선량 측면에서는 가장 피폭선량을 줄일 수 있었다. 또한 Volume Axial Mode의 짧은 스캔 시간과 Table의 이동 없이 제자리에서 검사 할 수 있는 점은 방사선 감수성이 높은 1세 미만 소아 CT검사에서 유용하게 적용된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to minimize radiation exposure and secure diagnostic value images during CT examination of the head of children, the usefulness of volume axial mode is evaluated through comparison and analysis of exposure dose and images of volume axial mode, high pitch mode, and helical mode. Image evaluation and dose evaluation were performed in CT high pitch mode, helical mode, and volume axial mode for infants under the age of 1 according to the voltages of 70, 80, and 100 kVp tubes. The image evaluation was conducted by comparing image quality by setting ROI for each image, calculating SNR and CNR, using ONE-WAY (ANOVA) to evaluated statistical significance, and cross-examining the dose evaluation using DLP values displayed in the Dose Report. When inspected using volume axial mode, DLP values were generally low, and SNR and CNR values differed by ROI and kVp. When volume axial mode evaluated the quality of the image compared to other scan modes, the difference is not uniform. For the reason, certain modes are not considered excellent, but the exposure dose was reduced the most in terms of dose. In addition, the point that the volume axial mode can be examined at its original location, short scanning time and needless of table movement is useful for CT tests for children under 1 year of age with high radiation sensitivity.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Used research equipment.
표 Table 1. The protocol used to scan
그림 Fig. 2. ROI location.
그림 Fig. 3. DLP comparison values for each mode.
표 Table 2. The Results of 70 kVp SNR and CNR Analysis
표 Table 3. The Results of 80 kVp SNR and CNR Analysis
표 Table 4. The Results of 100 kVp SNR and CNR Analysis

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 1세 미만의 소아 두부 CT 검사 시 적은 피폭선량으로 영상을 획득하기 위해 Helical Mode와 High Pitch Mode, Volume Axial Mode를 사용하여 유용성을 평가하고자 하였다.
이에 본 논문에서는 1세 미만 소아 두부 CT 검사로 인해 발생하는 방사선 피폭을 최소화하면서 진단적 가치가 높은 영상을 획득하기위해 H mode, HP mode, VA mode의 각 mode별 선량 및 영상을 비교하여 유용성을 평가하고자 한다.

제안 방법

CNR의 측정에 있어 Reference 값은 본 연구가 각 Scan Mode에 따른 ROI의 위치가 모두 동일하고 여러 대상을 이용한 조직에 대한 비교가 주 목적이 아닌 하나의 대상인 팬텀을 이용한 영상평가이므로 Reference 값을 air로 설정하여 실험하였다.
검사 방법은 양산시에 위치한 병원에서 사용하는 소아 Protocol을 이용하여 H mode, HP mode, VA mode로 각각 검사하여 비교하였으며 70 kVp, 80 kVp, 100 kVp와 mAs는 smart mA-ODM으로 조건을 설정했다. Scan Parameter는 Table 1과 같다.

대상 데이터

1에 나타낸 GE사의 Revolution (GE Healthcare, Wisconsic USA) 모델을 사용하였으며, Phantom은 Fig. 1에 나타낸 iMED Pediatric X-ray Phantom을 사용하였다.
본 연구는 1세 미만의 소아 두부 CT 검사 시 각 mode별로 선량과 영상을 평가하였다. 연구 결과 Volume Axial Mode가 다른 mode들과 비교했을 때 mode별 차이 값이 균일하지 않아 특정 Mode가 우수하다고 볼 수 없었으나 피폭선량을 가장 많이 줄일 수 있었다.

데이터처리

본 실험에서 사용한 H mode와 HP mode, VA mode에서 얻은 영상에 4개의 Object ROI를 설정하고, 해당 ROI에서 구한 Mean ± SD에 Eq. 2를 사용하여 CNR을 계산하였고 이후 각각 프로토콜을 사용하여 획득한 CNR값의 평균을 산출하여 비교하였다.
각각의 프로토콜을 사용하여 획득한 영상의 관심영역(Region of Interest, 이하 ROI)을 설정하고 설정된 ROI의 Mean ± SD를 계산하기 위해 Image J를 사용하였다
각각의 프로토콜을 사용하여 획득한 영상의 관심영역(Region of Interest, 이하 ROI)을 설정하고 설정된 ROI의 Mean ± SD를 계산하기 위해 Image J를 사용하였다. 검사한 영상의 동일한 Slice에서 ROI를 설정해 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 SNR)와 대조도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio, 이하 CNR)로 영상을 평가하였다.
1을 사용하여 SNR을 계산하였다. 이후 각각의 프로토콜을 사용하여 획득한 SNR 값의 평균을 산출하여 비교하였다.
통계적 유의성을 확인하기 위하여 독립적 각 mode인 H mode, HP mode, VA mode의 kVp와 ROI 별로 일원배치 분산분석(ONE-WAY ANOVA)을 사용하였다.

이론/모형

CT 장비는 Fig. 1에 나타낸 GE사의 Revolution (GE Healthcare, Wisconsic USA) 모델을 사용하였으며, Phantom은 Fig. 1에 나타낸 iMED Pediatric X-ray Phantom을 사용하였다.

성능/효과

각 mode의 DLP 평균값을 조사한 결과, Fig. 3에서 나타난 H mode의 DLP값 평균값은 22.30, HP Mode의 DLP 평균값은 21.84, VA mode의 DLP 평균값은 16.01로 측정되었다. 각각의 DLP 평균값을 비교하였을 때, VA mode는 HP mode에 비해 39.
02정도 컸다. 각 mode의 100 kVp에 대한 CNR 평균 차이 분석에서는 A지점의 경우 VA mode가 H mode보다 약 28.2정도 컸고, HP mode보다 약 40.8정도 작았다. B지점의 경우 VA mode가 H mode보다 약 34.
4정도 작았다. 각 mode의 80 kVp에 대한 CNR 평균 차이 분석에서는 A지점의 경우 VA mode가 H mode보다 37.7정도 컸고, HP mode보다 약 14.5정도 컸다. B지점의 경우 VA mode가 H mode보다 약 35.
8정도 작았다. 각 mode의 각 70 kVp에 대한 CNR 평균 차이 분석에서는 A지점의 경우 VA mode가 H mode보다 약 15.5정도 컸고, HP mode보다 약 10.8 정도 작았다. B지점의 경우 VA mode가 H mode보다 약 34.
01로 측정되었다. 각각의 DLP 평균값을 비교하였을 때, VA mode는 HP mode에 비해 39.29%의 선량감소를 보였고 H mode에 비해 36.41%의 선량검소를 보였다. 해당 실험결과에서는 각각의 검사 mode에서 70 kVp를 사용하였을 때 가장 낮은 DLP 값을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
두 번째 영상평가 결과로는 70, 80, 100 kVp에서 전반적으로 SNR과 CNR의 평균값은 Volume Axial Mode 기준으로 Helical Mode와 High Pitch Mode에 비해 높은 경우도 있었고 낮은 경우도 있었다. 따라서 어느 특정 mode의 image quality가 우세하다고 볼 수 없다.
본 연구는 1세 미만의 소아 두부 CT 검사 시 각 mode별로 선량과 영상을 평가하였다. 연구 결과 Volume Axial Mode가 다른 mode들과 비교했을 때 mode별 차이 값이 균일하지 않아 특정 Mode가 우수하다고 볼 수 없었으나 피폭선량을 가장 많이 줄일 수 있었다. 따라서 방사선 민감도가 큰 소아환자 검사 시 Volume Axial Mode를 사용하면 Helical Mode와 High Pitch Mode에 비해 피폭선량을 줄일 수 있어 많은 소아환자에게 유용할 것이라 사료된다.
첫 번째 선량평가 결과 70, 80, 100 kVp 모두에서 Volume Axial Mode의 DLP값이 가장 낮게 측정되었으며, 그 중 70 kVp의 Volume Axial Mode에서 14.5로 가장 DLP값이 낮았다. 70 kVp에서는 Volume Axial Mode가 Helical Mode에 비해 40.
41%의 선량검소를 보였다. 해당 실험결과에서는 각각의 검사 mode에서 70 kVp를 사용하였을 때 가장 낮은 DLP 값을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

후속연구

따라서 방사선 민감도가 큰 소아환자 검사 시 Volume Axial Mode를 사용하면 Helical Mode와 High Pitch Mode에 비해 피폭선량을 줄일 수 있어 많은 소아환자에게 유용할 것이라 사료된다. 16 cm의 detector coverage로 인해 모든 소아에 적용할 수 없는 한계점이 있으나 1세 미만 소아 환자에 있어 적극적인 활용이 가능할 것으로 보이며 mode의 변경 이외에도 선량감소를 위한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
연구 결과 Volume Axial Mode가 다른 mode들과 비교했을 때 mode별 차이 값이 균일하지 않아 특정 Mode가 우수하다고 볼 수 없었으나 피폭선량을 가장 많이 줄일 수 있었다. 따라서 방사선 민감도가 큰 소아환자 검사 시 Volume Axial Mode를 사용하면 Helical Mode와 High Pitch Mode에 비해 피폭선량을 줄일 수 있어 많은 소아환자에게 유용할 것이라 사료된다. 16 cm의 detector coverage로 인해 모든 소아에 적용할 수 없는 한계점이 있으나 1세 미만 소아 환자에 있어 적극적인 활용이 가능할 것으로 보이며 mode의 변경 이외에도 선량감소를 위한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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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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