I.서 론
한국여성에 대한 암에 대한 발생률에서 유방암이 최근 에 빠르게 증가되고 있으며, 갑상샘암 다음으로 높은 수위로 보고되고 있다1). 여성들의 유방암 발생되는 정확한 원인은 보고된 바가 없고, 서구보다 발병연령이 빠르기 때문에 평 소에 병원 및 의원에서 조기 검진을 통한 예방 검진을 실시 하는 것이 무엇보다 중요하다2). 유방암을 예방하기 위한 집 중적인 선별검사로는 보통 18세부터 매달 유방자가검진, 25 세부터 연2회의 진찰 및 유방촬영술, 유방 임상진찰을 받는 것을 권고하고 있으며3), 유방검사 방법에는 유방촬영술, 유 방초음파, 자기공명영상, 핵의학 검사 등이 있다4). 그 중 유 방촬영술은 유방의 두께에 따른 선속의 경화작용으로 인한 환자의 피폭선량이 증가됨을 방지하기 위해 유방을 압박하 여 촬영하는 방법이며, 정상 조직과 병변 조직과의 X선 흡 수차이를 고대조도 영상으로써 진단 가능 하여 가장 기본적 으로 이용되고 있는 검사법이다5). 이 검사법은 유방암을 조 기 발견할 수 있는 방법이기도 하며6), 일반 X선 촬영기기에 비해 낮은 관전압을 사용하고 몰리브덴 (Mo) 또는 로듐 (Rh)을 타겟물질로 사용하며 촬영 시 압박 기구를 이용하여 촬영하는 방법이다. 또한 유방촬영은 유선 조직 및 유방의 지방 조직에 대한 미세한 부분까지 묘사가 가능하여 집단 검진에도 많이 사용되고 있다7).
유방 촬영술은 유방암 진단에 필수 기본 검사로 유방암의 사망률을 줄여주는 유용한 검사법이다. 일반적으로 유방 촬 영에는 상하촬영 (CC) 및 내외사위촬영 (MLO)이 있으며, 유방 촬영은 최대한 압박을 해야만 좋은 영상을 얻을 수 있 기 때문에 어느 정도의 통증은 불가피한 실정으로 꾸준한 연구가 지속 되고 있다. 또한, 유방의 유선의 수가 많거나 유방의 두께가 두꺼울수록 장파장의 방사선 에너지 흡수가 많아 평균유선선량 (AGD; average glandular dose)이 증 가되므로 불필요하게 잦은 검사를 하게 되면 이로 인해 암 이 발생 된다는 연구도 나오고 있다. 그만큼 유방촬영술에 서 촬영인자의 적정한 조건들이 영상의 질과 피폭선량에 영 향을 미치는 매우 중요한 요소이며, X선 선질에 영향을 미 치는 것에는 관전압, 관전류, 시간, 엑스선관의 양극물질 종 류, 부가필터의 물질 종류와 두께 등이 있다4).
본 연구는 촬영인자인 관전압을 고정시킨 후 MLO촬영 각도에 따른 선량 측정과 영상의 질을 측정하고 비교하여 최적의 영상의 질을 유지하면서 방사선 피폭 선량을 저감화 할 수 있는 방안에 대해 연구하고자 한다.
II.재료 및 방법
2.1.선량 및 영상평가
유방촬영기기는 (Lorad Selenia, Hologic, Bedford, MA, USA) 기기를 팬텀은 QC phantom (Model-156, Gammex Mammographic Accreditation Phantom, Gammex Inc, USA)을 사용하였다(Figure 1). 두 가지의 방법으로 실험을 진행 하였으며, 첫째로 기본적인 촬영 범위를 포함한 MLO view 의 각도는 0°, 30°, 45°, 50°, 55°, 70°, 90°의 7구간으 로 촬영하였다(Figure 2). 관전압은 28 kVp로 팬텀의 압박 두께는 4.7 cm, 압력은 14.2 daN으로 고정하였다. 불필요 한 연선 제거를 위해 몰리브덴 필터를 사용하였으며, 나머지 요소들은 동일한 높이의 geometry에서 실시되었다. 둘째로 일반적으로 쓰이고 있는 auto filter 방식과 촬영 시 변경할 수 있는 auto kVp, auto time, tech normal, manual 의 여 러 노출 방식을 각각 적용하였고(Table 1), MLO view에서 0° 고정 각도에서 각각 적용 후 선량을 비교하였다(Figure 3). Hologic사의 QC 프로그램을 이용하여 평균유선선량, 입 사선량, 신호대잡음비 (SNR; signal to noise ratio), 대조 도대잡음비 (CNR; contrast to noise ratio) 값을 획득하여 선량 및 SNR, CNR 화질평가를 하였다(Figure 4).
2.2.팬텀
팬텀은 4.2 cm 두께로 압박된 유방에 해당되며, 지방조 직과 유선조직이 50:50의 비율로 구성되어 있고 내부에 모 조병소 들이 들어 있다. 모조병소 들은 1.56, 1.12, 0.89, 0.75, 0.54 mm의 직경을 가진 6개의 섬유소 (fiber), 직경 이 0.54, 0.40, 0.32, 0.24, 0.16 mm인 5개의 미세석회화 (speck) 그룹 (각 그룹은 6개의 미세석회화로 구성), 그리고 직경이 2.0, 1.0, 0.75, 0.5, 0.25 mm로 작아지는 5개의 종 괴 (mass)로 구성되어 있다. QC 평가에서는 모조병소 16개 중 섬유소는 4개, 미세석회화는 3개, 종괴가 3개 이상이 보 여야 한다(Figure 5).
2.3.선량평가
평균유선선량은 사람마다 유방 두께, 유선의 정도 등에 따라 다르며 국제 표준에서 규정하고 있는 3 mGy이하로 측 정되어야 한다. 권고치인 3 mGy를 넘지 않는다고 하여 환 자의 피폭 선량이 적다고 할 수 없기 때문에 평균유선선량 을 간과해서는 안 된다7).
유방촬영술의 환자 선량 권고량 (DRL : diagnostic reference level)은 영상 의학 검사에서 참고할 수 있는 환 자가 받는 방사선량 값이며, 환자의 성별, 연령, 신체크기가 달라 국제적으로 통용되는 인체 팬텀이나 환자에게 직접 방 사선 선량계를 부착하여 측정하고 측정값의 75% 수준에서 설정된다. 하지만 여러 가지 조건들을 의료의 특수성으로 국 제적으로 선량한계를 제한, 규제하지 않지만 참고자료 등을 활용하여 의료 피폭을 저감시킴으로써 국제 방사선 방어위 원회 (ICRP)는 환자의 방사선 안전을 위해 ICRP 103에서 각 국마다 환자 선량 권고량 마련을 요구하고 있다. 유방촬영기 기의 양극의 필터는 몰리브덴 (Mo)과 로듐 (Rh)이며 유방 QC 팬텀을 14.2 daN으로 압박 후 각도변화와 노출방식별로 설정을 각각 적용하여 따른 평균유선선량을 측정하였다8).
2.4.SNR 평가 및 측정방법
유방촬영술 MLO에서 획득한 팬텀영상을 유방촬영기기 이 프로그램을 이용하여 SNR을 측정하였으며, SNR계산방 법은 다음 식 (1), (2)와 같다.
σ: standard deviation or noise, N : average pixel value of ROI
σ: standard deviation or noise, m : mean pixel value of ROI i : low contrast, b:background measured in a region
본 연구에서 사용한 유방검사기기의 제조회사에서 QC 프 로그램을 이용하여 SNR은 40이상, CNR은 15 이내를 권고 를 참고하였다.
IV.결 과
본 연구에서는 각도 변화에 따른 평균유선선량을 비교를 목적으로 연구를 진행하였으며 RMLO와 LMLO 중에서 RMLO를 기준으로 작성 하였다. MLO view는 방사선사의 재량에 따라 각도 조절의 차이가 있고 그 기준으로 두는 각 도 또한 다르다. 45°에서 가장 낮은 수치인 1.65 mGy를 기 록하고, 50°와 55°로 각도가 커질수록 평균유선선량은 각각 1.66 mGy와 1.68 mGy로 증가하였다. MLO view에서는 가 장 선량이 적은 45°를 기준으로 수검자의 체형을 고려하여 각도를 주는 것이 가장 평균유선선량을 줄일 수 있음을 알 수 있다(Table 2).
본 실험의 결과로 측정된 SNR과 CNR을 살펴보면 45°에 서 SNR 이 50.43으로 가장 낮게 되고 CNR이 11.64로 측정 됨을 알 수 있다. 이를 통해 MLO view에서는 45°에서 SNR 이 가장 적어 영상의 질이 저하되지만, 이는 기기회사에서 권고하고 있는 수준인 SNR 40 이상, CNR 15이내임을 만족 하므로 정상 범위 내에 있음을 알 수 있다(Table 3).
디지털 유방촬영술은 자동노출기기의 사용으로 여러 파 라미터를 입력하지 않고 검사를 진행할 수 있다는 장점이 있지만 이는 고화질이라는 장점을 주는 동시에 고선량이라 는 단점이 있다. 본 연구에서는 최대한 화질을 유지 시키면 서 선량을 줄이기 위하여 노출방식을 변화시켜 가며 선량을 측정하여 보았다.
노출방식을 분류하고 각각의 노출방식에 따라 정리하였다 (Table 4). Auto filter과 manual 방식에서 다른 mode보다 비교적 선량이 적게 나왔고, 특히 manual mode에서는 64.6 mAs 와 1.52 mGy로 가장 적은 관전류와 평균유선선량을 나 타내었다. 본 실험결과를 통하여 exposure mode 에서 manual 모드로 설정하여 촬영하는 것이 평균유선선량을 가 장 줄일 수 있음을 알 수 있다. 노출방식에 따른 SNR과 CNR 을 살펴보면 manual mode 에서 SNR은 49.88, CNR 은 11.5로 측정되었음을 알 수 있다. 이 수치는 Hologic 사에서 권고하고 있는 수준인 SNR 40 이상, CNR 15 이내임을 만족 하므로 정상 범위 내에 속함을 알 수 있다. 그러므로 선량측 면에서 exposure mode에서는 manual로 설정하여 촬영하 는 것이 가장 효율적임을 알 수 있다(Table 5).
V.고 찰
유방암의 조기진단을 목적으로 실시되고 있는 대표적인 검사방법은 디지털 유방촬영술을 들 수 있다. 디지털 유방 촬영술은 필름-증감지 대신 디지털 검출기를 사용하여 유 방영상을 얻는 촬영법으로 기존 필름-증감지 유방촬영술에 비해 영상획득 후 빠른 영상처리와 대조도 향상으로 영상의 질이 향상된 촬영술이다. 영상의 화질은 크게 향상 되었으 나 방사선 피폭선량의 증가로 인해 이 해결책을 찾는 연구 는 계속 진행 중이다. 선량 감소를 위해 유방확대술 및 air-gap 기술 등이 이용되고 있다9-10).
본 연구에서는 디지털 유방촬영술에서 기본적인 촬영의 MLO영상 각도의 변화에 따른 평균유선선량을 비교 및 평가 함으로써 진단을 위한 최소한의 피폭 내에서 가장 합리적인 수단을 강구하는 ALARA (as low as reasonably achievable) 를 구현하고자 하였다11).
유방촬영에서의 유방 압박은 필수적이어서 필름과 유방 이 밀착되어야 분해능이 향상된다. 또한 유방두께가 줄기 때문에 영상의 흐려짐과 불명확성을 감소시키고, 유방조직 을 균등하게 재분배하여 해부학적으로 섬세한 구조를 보이 게 한다2,12). 또한 겹쳐지는 유방의 구조들을 서로 분리시키 므로 겹쳐서 혼동되는 유방 구조의 영상을 명확히 할 수 있 고13), 음영의 차이를 없애 높은 대조도의 필름영상을 얻을 수 있다14). 압박은 선예도와 대조도를 증가시키며 유방에 가해지는 방사선 노출시간이 짧아지므로 피폭량을 줄이고 산란선을 감소시킬 수 있고, 유방 내 구조의 겹침을 방지하 여 유방 조직을 잘 나타나게 할 수 있다15). 그러나 유방 촬영 술은 3차원 해부학적 구조로 진단하는 데는 한계가 있고, 조직의 겹침 효과는 거짓 양성 (false positive) 으로 오류를 야기하고, 이는 불필요한 재촬영이 요구된다16-17).
실험조건 중 각도의 변경에 따라 압박의 정도가 달라짐을 방지하고자 팬텀의 압박 두께를 고정하는 대신 압박의 정도 를 14.2 daN으로 동일하게 고정하였고, 자동노출제어기기 를 사용하여 RMLO영상을 촬영하였다. 촬영 각도를 0°에서 90°의 총 7 구간으로 나누어 촬영한 결과 0°와 30°에서 1.67 mGy에서 1.7 mGy로 평균유선선량이 증가하는 추세 였으나 45°에서 1.65 mGy의 최저 평균유선선량 값을 보였 다. 이후 90° 구간에서 1.75 mGy로 최고치를 찍었으며 45° 에서의 평균유선 선량과 비교해 보면 6% 증가함을 알 수 있 었다.
디지털 유방촬영술의 선량은 유방촬영장치의 기하학적 구조와 MLO영상 촬영 시 각도에 연관성을 가지며 또한 이 러한 결과 값은 팬텀의 조직 구간별 차이에 의해 미세한 상 관관계가 있다. Fig. 3은 노출방식에서의 선량조절부분 (a) 를 촬영한 영상이며, 선량조절부분을 확대한 영상 (b)이다. 이러한 선량을 줄일 수 있는 방법에는 각도 변화 외에도 촬 영조건 설정이 있다. 기존 MLO view에서 45에 대한 기본적 인 촬영으로 적절하게 적용하고 있었고, 각도 변화에 대한 선량의 감소효과를 보고하였고 45° 및 60°에서 선량감소비 교에 대한 보고에서는60° 가 선량감소 효과가 있다는 보고 도 있으나18) 이는 실제 수검자를 대상으로 한 연구이고 팬텀 을 이용한 본 논문과는 상이한 점이 있다.
본 연구에서는 팬텀만을 대상으로 실험 했는데 정확한 데 이터를 얻는 데에 한계가 있으며 팬텀은 규격화 되어 있지 만 인체는 체형별로 조직의 두께와 밀도, 위치 등 다양한 차 이가 있기 때문에 곧바로 인체에 적용시키기엔 한계가 있 다. 선량 저감화를 위해 촬영하기 전 노출방식에서 선량 조 절 부분을 통해 평균유선선량을 조절할 수도 있다.
Tech normal 모드에서의 평균유선선량은 2.08 mGy, 일 반적으로 사용되는 auto filter 노출방식에서는 1.67 mGy 를 기록했으며 manual 노출방식에서 1.52 mGy의 평균유 선선량을 나타내어 가장 적은 수치를 보여 auto filter에 비 해 0.15 mGy의 평균유선선량이 감소됨을 확인하였다. 노출 방식에 따라 0.56 mGy까지 달라지는 선량의 격차를 확인 할 수 있다. 따라서 manual 노출방식을 심도 있게 조절하여 최적의 선량과 화질을 구현해야 한다. 예를 들어 미용상의 이유로 유방확대술을 실시하는 사람들의 수가 급격히 증가 하고 있으며 이러한 수검자의 유방검사에서 일반적인 auto filter 노출방식을 적용하였을 때, 보형물에 의한 과도한 피 폭을 받을 수 있기 때문에 환자의 체형을 고려한 조건 설정 이 필수적일 것이다.
본 연구에서는 팬텀 영상 평가의 주관적 평가에 대한 신 뢰도를 높이기 위해 팬텀 영상에 대한 SNR과 CNR을 함께 측정 하였다. SNR은 디지털 영상의 화질을 평가하는 기준 으로 SNR이 높을수록 잡음이 작아져 영상의 질은 향상 된 다. 높은 선예도가 필수적인 유방 촬영에선 낮은 대조도가 필수적이며 CNR은 낮은 수준을 유지해야 한다. 각도에 따 라 많게는 2.3까지 SNR이 달라지는데 조사 시 parameter 는 각도를 달리 두는 변수를 두었기 때문에 영상의 질은 달 라질 수 있다. 실험 결과를 살펴보면 촬영 각도 변화와 수검 자의 조직 분류만 선택할 수 있는 tech normal 모드를 제외 하면 촬영조건의 변화에 따른 모든 결과 값에서 SNR은 40 이상이었고 또 CNR이 15 이내로 기기회사에서 권고하고 있 는 수준을 잘 지키고 있는 것으로 나타났다. 일반적으로 에 너지가 클수록 노이즈는 떨어지지만 우리가 사용할 수 있는 범위는 한정 되어있기 때문에 수검자가 받을 최저의 선량 내에서 효율적인 방법을 찾아야 할 것이다. 나아가 두께와 유선조직을 달리한 여러 개의 팬텀을 이용해 추가적으로 실 험하거나 압박을 달리하는 등 촬영하는 방법을 향후 연구에 추가하여 실험하면 더 광범위한 데이터를 얻을 수 있을 것 이다.
디지털 유방 검사에서 촬영 각도나 조건설정에 따라서 적 은 피폭 선량을 제공하고 영상의 질에도 많은 영향을 미칠 수 있으므로 수검자의 체형에 적합한 적절한 조건을 인식하 는 것이 중요하다19). 필요한 선량을 찾아 수검자가 받는 피 폭선량을 알맞게 최소화 시키고자 하고 이를 통하여 유방촬 영 시 피폭선량 감소에 기여해야 할 것이다.
VI.결 론
본 연구에서는MLO 영상 45°의 각도 에서 가장 적은 평균 유선선량을 보였고, SNR 및 CNR은 근소하게 낮게 나타났 다. 팬텀의 실험적 연구이지만 임상에서 적용하여 효율적으 로 선량을 감소할 수 있다. 자동노출기기의 노출방식은 일 반적으로 사용되는 auto filter방식에 비해 manual 방식일 때 0.15 mGy의 평균유선선량이 감소됨을 확인하였다. 또한 manual방식이 권고하는 기준치의 값 안에 포함됨으로 영상 의 화질이 유지됨을 확인하였다.
본 연구에서 제안된 manual노출방식과 45° 각도를 사용 하여 디지털 유방촬영술에 적용함으로써 기존의 유방촬영 장비를 사용하면서 새 장비 및 프로그램의 사용에 대한 추 가비용은 절감하는 동시에 영상의 질은 최대한 유지하고 수 검자의 방사선 피폭선량을 줄이는데 기여 할 수 있을 것으 로 기대된다.
