[논문]유방초음파 검사에서 모조 병소의 깊이에 따른 전단파 탄성초음파의 재현성 평가

김진희; 김인수; 전철민; 한재복

doi:10.7742/jksr.2023.17.6.919

유방초음파 검사에서 모조 병소의 깊이에 따른 전단파 탄성초음파의 재현성 평가
Reproducibility Evaluation of Shear Wave Elastography According to the Depth of the Simulated Lesion in Breast Ultrasonography 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.6, 2023년, pp.919 - 927

김진희 (첨단 메디케어 의원) , 김인수 (동신대학교 방사선학과) , 전철민 (동신대학교 방사선학과) , 한재복 (동신대학교 방사선학과)

초록
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탄성 초음파는 양성 종괴에 비해 악성 종괴의 경우 조직이 더 단단하다는 것을 이용하여 종괴의 탄성계수에 따라 진단의 특이도를 높여주어 불필요한 조직검사를 줄이는데 도움이 되고 있다. 이러한 탄성 초음파 검사는 검사 장비나 검사자에 따라 재현성의 문제가 있을 수 있기에, 본 연구에서는 탄성 초음파 검사의 신뢰성을 확인하고자 탄성 초음파의 탄성값 반복 측정시 재현성에 관한 팬텀 영상 평가를 분석하였다. 한천과 젤라틴을 이용하여 각각 다른 강성을 가지는 3개의 모조 병소를 표면으로부터 깊이가 다르게 삽입한 팬텀을 자체 제작하여 전단파 탄성 초음파를 이용하여 탄성값을 반복 측정하였다. 병소의 강성과 깊이의 차이에 따라 측정된 탄성값의 재현성이 유지되는지를 분석해 보았다. 실험 결과 전단파 탄성 초음파의 탄성값과 병소의 깊이, 병소의 강성과 깊이는 통계적으로 유의할 만큼 상관관계를 나타내지 않았다. 하지만 강성이 가장 낮은 모조 병소에서는 병소의 깊이에 따라 탄성값은 p<0.001으로 통계적으로 유의했고 높은 상관관계를 보였다. 병소의 강성과 깊이의 차이에 따라 전단파 탄성초음파의 탄성값의 반복 측정시 측정값의 차이는 발생하지만, 진단에 영향을 주지 않는 수준이므로 전단파 탄성초음파 검사는 신뢰할 수 있는 검사방법이기에 유방 결절의 진단에 있어서 전단파 탄성초음파 검사가 도움이 될 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Elastography utilizes the fact that the tissue of a malignant tumor is harder than that of a benign tumor and increases the specificity of diagnosis according to the elastic modulus of the tumor, helping to reduce unnecessary biopsies. However, the reliability of elastography can be influenced by the equipment used and the examiner's skills. In this study, the researchers analyzed the reproducibility of elastography by evaluating phantom images when measuring the elasticity values repeatedly. Phantoms were created using silicone and gelatin with different levels of stiffness, and they were inserted at varying depths from the surface. The elasticity values were measured using shear wave elastography. The study aimed to determine whether the reproducibility of elasticity values remains consistent depending on the stiffness and depth of the lesions. The experimental results showed that there was no statistically significant correlation between the elasticity values obtained through shear wave elastography and the depth or stiffness of the lesions. However, in the lesions with the lowest stiffness, the elasticity values were statistically significant (p<0.001) and showed a high correlation with the depth of the lesions. Although there were variations in the measured elasticity values based on the differences in lesion stiffness and depth, these differences did not significantly impact the diagnosis. Therefore, shear wave elastography remains a reliable diagnostic method, and it is suggested that it can be helpful in the diagnosis of breast lesions.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Picture of how Phantom are made.
그림 Fig. 2. Simulated Phantom SWE.
그림 Fig. 3. Linear curve graph of Depth and SWE Value.
그림 Fig. 4. Linear curve graph of Depth and SWE Value.
표 Table 1. SWE value by depth of each lesion.
표 Table 2. Correlation between depth and SWE value in simulated lesion 1
그림 Fig. 5. Linear curve graph of Depth and SWE Value.
그림 Fig. 6. Linear Cuve of between all variables.
표 Table 3. Correlation between depth and SWE value in simulated lesion 2
표 Table 4. Correlation between depth and SWE value in simulated lesion 3

AI 본문요약
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제안 방법

SWE 이미지는 낮은 강성을 갖는 조직은 파란색으로, 높은 강성을 가진 조직은 빨간색으로 0 ~ 180 kPa의 범위로 나타난다. 모조 병소에서 가장 단단한 부분을 나타내는 범위에 2 x 2 mm ROI를 사용하여 SWE의 탄성도를 측정하였고 Fig. 2와 같다.
본 연구에서는 강성이 다른 모조 병소를 삽입한 팬텀을 제작하여 병소의 강성과 깊이에 따른 SWE의 반복 측정 시 재현성 분석을 진행하였다. 그 결과로 강성이 큰 모조 병소에서 탄성값의 표준편차가 강성이 작은 모조 병소에서 보다 더 크게 나타났다.
이와 같은 시판되는 phantom을 이용한 전단파 탄성초음파 검사의 재현성을 알아보기 위한 연구는 모조 병소의 깊이가 제한적이었다. 본 연구에서는 모조 병소의 깊이와 강성에 따른 SWE 측정값의 재현성을 알아보기 위해 유방조직의 음향 속도와 감쇠 계수가 유사한 비율의 한천과 젤라틴 혼합물을 이용하여 직접 제작한 팬텀으로 실험하였다. 강성이 다른 3종류의 모조 병소가 표면에서 0.
조직이 단단할수록 전파속도가 빠르다는 것을 이용하여 전파 속도를 측정하여 조직의 탄성 계수를 알 수 있다. 전단파 탄성초음파의 측정은 모조 병소가 모두 포함되도록 관심 영역(ROI; Region of Interest)을 설정한 후, 전단파 탄성초음파 이미지를 얻었다. 선형 탐촉자를 팬텀 위에 가볍게 위치시킨 후 초음파 장비의 S-Shear wave elastoraphy 기능을 켜면 회색조 영상 위에 SWE 이미지가 중첩되어 나타난다.

대상 데이터

3가지 모조 병소는 15%의 젤라틴과 5% 한천을 넣어 가장 높은 탄성을 가진 모조 병소 1과, 12%의 젤라틴과 4%의 한천을 넣어 높은 탄성을 가진 모조 병소 2, 5%의 젤라틴과 2%의 한천을 넣어 낮은 탄성을 가진 모조 병소 3을 제작하였다. 냉장고에 2시간 굳힌 바닥층에 각각 다른 농도로 만든 모조 병소 용액을 부어 다시 2시간가량 냉장 보관하여 겔화시켰다.
각 매질의 무게 측정과 용해를 위해 전자저울 LS400 (리브라, China)과 중탕 용기, 직사각형의 플라스틱 용기(115 × 165 × 90 mm)를 사용하였다
본 연구에서는 모조 병소의 깊이와 강성에 따른 SWE 측정값의 재현성을 알아보기 위해 유방조직의 음향 속도와 감쇠 계수가 유사한 비율의 한천과 젤라틴 혼합물을 이용하여 직접 제작한 팬텀으로 실험하였다. 강성이 다른 3종류의 모조 병소가 표면에서 0.2 cm, 0.5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm의 깊이에 위치하는 5개의 팬텀을 제작하여 이용하였고, 모조 병소의 강성과 깊이는 전단파 탄성초음파 검사의 재현성에 영향을 미치지 않았다.
직사각형 플라스틱 용기(115 × 165 × 90 mm)에 바닥층의 높이만 큼 용해된 용액을 채워준 후 모조 병소가 들어갈 공간을 확보하기 위하여 원통형의 플라스틱관을 나무 지지대를 이용하여 플라스틱 용기 위에 고정시켜 용액이 굳기 전에 지름 1.5 cm 깊이 1 cm의 공간 3곳을 만들었다.
초음파 장비는 삼성 메디슨사의 RS85 prestige (Samsung Medison Company, Limitid, Korea)를 사용하였으며, 2 ~ 14 MHz 선형 탐촉자(Linear probe, LA2-14A, Samsung Medison Company, Limitid, Korea)를 사용하였다. 각 매질의 무게 측정과 용해를 위해 전자저울 LS400 (리브라, China)과 중탕 용기, 직사각형의 플라스틱 용기(115 × 165 × 90 mm)를 사용하였다.
팬텀의 바닥층과 상단층의 높이를 다르게 하여 모조 병소가 표면으로부터 0.2 cm, 0.5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm의 깊이에 위치하는 5개의 팬텀(115 × 165 × 90 mm)을 제작하였고 Fig
각 매질의 무게 측정과 용해를 위해 전자저울 LS400 (리브라, China)과 중탕 용기, 직사각형의 플라스틱 용기(115 × 165 × 90 mm)를 사용하였다. 한천과 젤라틴을 이용하여 균일한 농도의 유방 실질 층과 각각 다른 농도의 모조 병소를 가진 팬텀을 직접 제작하여 사용하였다.

데이터처리

변수 간의 상관관계를 확인하기 위해 Kendall`s Tau_b. test와 Spearman test의 상관관계 분석을 이용하였다.
자료 분석은 SPSS Window Version 27 (SPSS INC, Chicago, IL, USA)을 이용하였고 연속형 변수는 평균값 ± 표준편차로 기술하였다
자료 분석은 SPSS Window Version 27 (SPSS INC, Chicago, IL, USA)을 이용하였고 연속형 변수는 평균값 ± 표준편차로 기술하였다. 정규성 검정을 시행하여 정규성을 만족하지 않아 비모수적 방법의 통계 방법을 이용하였다. 변수 간의 상관관계를 확인하기 위해 Kendall`s Tau_b.

성능/효과

모조 병소의 탄성 값은 병소의 깊이보다는 강성에 따른 차이를 보여주었다. SWE의 반복 측정에 따라 측정값의 차이는 발생하지만 통계적으로 유의할 만큼 상관관계가 나타나지 않았기에 신뢰할 수 있는 검사법임을 확인할 수 있었고, SWE를 이용한 유방 초음파 검사가 진단에 매우 유용할 것으로 사료된다.
결과적으로 SWE 값은 병소의 강성이 클수록 크게 나타나고 강성의 차이가 클수록 탄성값도 큰 차이를 보인다는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 강성이 다른 모조 병소를 삽입한 팬텀을 제작하여 병소의 강성과 깊이에 따른 SWE의 반복 측정 시 재현성 분석을 진행하였다. 그 결과로 강성이 큰 모조 병소에서 탄성값의 표준편차가 강성이 작은 모조 병소에서 보다 더 크게 나타났다. 탄성 값은 모조 병소의 강성에 따라 강성이 클수록 크게 나타났고, 모조 병소 간의 강성의 차이가 클수록 탄성값도 큰 차이를 보였다.
모조 병소의 강성과 깊이와 탄성 값의 상관관계를 분석한 결과 깊이와 탄성 값, 깊이와 강성 간에 통계적으로 유의할 만큼의 상관관계를 보이지 않았다. 모조 병소의 탄성 값은 병소의 깊이보다는 강성에 따른 차이를 보여주었다.
그 결과로 강성이 큰 모조 병소에서 탄성값의 표준편차가 강성이 작은 모조 병소에서 보다 더 크게 나타났다. 탄성 값은 모조 병소의 강성에 따라 강성이 클수록 크게 나타났고, 모조 병소 간의 강성의 차이가 클수록 탄성값도 큰 차이를 보였다. 강성이 큰 모조 병소 1과 2에서 모조 병소와 깊이와의 관계는 통계적으로 유의성 없는 상관관계를 보였다.

후속연구

본 연구에서 제한점은 실험을 위해 제작한 팬텀은 유방의 배경층이 균질한 경우를 가정하여 제작되었으나 실제 유방은 지방층과 유방 실질층이 혼재되어 있다. 따라서 실제 유방에서의 SWE 측정과 팬텀에서의 SWE 측정의 차이가 발생할 것이라 생각되며 이에 따른 연구가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서 제한점은 실험을 위해 제작한 팬텀은 유방의 배경층이 균질한 경우를 가정하여 제작되었으나 실제 유방은 지방층과 유방 실질층이 혼재되어 있다. 따라서 실제 유방에서의 SWE 측정과 팬텀에서의 SWE 측정의 차이가 발생할 것이라 생각되며 이에 따른 연구가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.

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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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