Ⅰ.서 론

방사선 발생장치를 이용한 진단 장비 사용 시 방사선 방 호용 앞치마를 착용하는 것은 방사선 관계종사자의 직접 또 는 간접피폭을 방어하기 위해 매우 중요하며, 특히 심혈관 조영실은 다른 검사실보다 방사선 관계종사자의 피폭이 많 은 곳으로 앞치마 착용이 필수적이다[1,2].

임상의 방사선 관계종사자가 사용하고 있는 방사선 방호 용 앞치마는 납 시트의 균열과 납 성분 분산 등의 문제점으 로 보관 및 관리에 따라 차폐효율이 상이할 수 있으며[3,4]. 성능평가와 적정한 보수 관리 및 정기적인 품질평가가 요구 된다[5]. 방사선 방호용 앞치마에 대한 국내의 규정은 식품 의약품안전청장의 고시 또는 산업표준화법에 의한 한국산 업규격(Korean Industrial Standards; KS)에 적합한 제품 을 갖추어야 한다고 규정하고 있으며[6], 국내 의료기관과 외국의 사례는 방사선 방어 개념의 앞치마 성능평가는 연 1 회 육안검사와 투시검사를 하도록 하고 있다[7,8]. 그러나 단순 육안검사와 균열여부만을 다루는 투시검사로 차폐효 율을 평가하는 것은 관리의 제한점으로 제시되고 있다[3].

본 연구는 이러한 제한점을 해결하고자 임상에서 사용되 고 있는 방사선 방호용 앞치마의 방어성능 평가에 대하여 영상분석 프로그램을 활용하여 보다 효과적인 정도관리 및 보수관리법을 제시하고자 한다.

Ⅱ.대상 및 방법

1.실험재료 및 장비

실험재료는 서울의 S병원에서 사용 중인 납당량 0.45mmPb 의 방사선 방호용 앞치마 100개(INFAB, Camarillo, USA)와 비교 평가를 위해 자체 제작한 0.45mm 두께의 순수 납판 10개를 사용하였다. 방사선 조사는 필립스사의 Digital Diagnost ⅤR (IR-1100-150) X선 발생장치를 사용하였으며, 완성된 방사선 영상의 정성적인 분석을 위해 Image J 1.51 (National Institutes of Health, USA) 프로그램을 사용하였다.

Image J 프로그램에 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)의 분석기능을 추가하여 최대 신호 대 잡음비 (Peak Signal to Noise Ratio; PSNR)를 분석하였다. SNR 은 식 1을 이용하여 값을 계산하였으며, PSNR은 식 2와 같 이 표시할 수 있다. 이는 신호가 가질 수 있는 최대 전력에 대한 잡음의 전력을 나타낸 것이다. 일반적으로 영상 또는 동영상 손실 압축에서 화질 손실 정보를 평가하여 영상평가 의 척도로 사용되며, 신호의 전력에 대한 고려 없이 평균 제 곱 오차(Mean Square Error; MSE)를 이용해서 계산할 수 있다. PSNR은 일반적으로 11dB 이상일 경우 유사한 영상으 로 취급되며, 두 영상의 PSNR이 30dB 이상일 경우에는 육 안으로 구분하기 어렵고 상대적 차이가 없다고 정의할 수 있다[9-11]. MSE는 추정 값과 실제 값의 차이를 정량화할 수 있는 수치이며, 식 3과 같이 계산할 수 있다[9].

2.평가 방법

1)방사선 방호용 앞치마와 자체 제작한 순수 납판과 의 영상 비교

방사선 조사범위는 14×14 inch(가로×세로)로 고정시키 고, 초점-필름간 거리(Focus-Film Distance; FFD)를 100 cm, 관전압은 75 kⅤp, 관전류는 12.5 mAs의 조건으로 준 비된 방사선 방호용 앞치마 100개와 납판을 대상으로 방사 선영상을 획득하였다.

획득된 영상은 영상처리 과정(Image processing)을 거치지 않고 원래의 초기 자료(raw data)로 저장한 후 디지털 의료영상 전송장치 영상(Digital imaging and communication in medicine; DICOM)의 형식으로 획득하였고, Image J 프로그 램에서 PSNR 값을 분석하였다[Fig. 1].

Image J 프로그램에서 얻은 PSNR 값은 영상 비교의 기준 이 되는 11dB과 30dB을 고려하여 11dB미만, 11dB이상 30dB 미만, 30dB이상의 3개의 구간으로 나누어 분석하였으며 [11], 통계적 유의성을 확인하기 위하여 통계프로그램(SPSS ver. 20, Chicago, IL, U.S.A)을 이용하여 검정통계량의 값 을 구한 후, 정규성 검정을 위하여 Kolmogorov-Smirnova test를 시행한 후 비정규성 분포에 따라 비모수 검정방법 중 Kruskal-Wallis test를 적용하여 분석하였다.

2)PSNR과 방사선 방호용 앞치마의 선량 정규성 검정

방사선 선량의 정규성 검정을 위하여 PSNR이 낮은 구간 (11dB 미만)의 앞치마 5개와 PSNR이 높은 구간(30dB 이상)의 앞치마 5개를 임의로 선정하였고, 이전 실험과 동일한 방사선 조사조건으로 각 4회씩 조사하여 분석하였다. 검정통계량의 값을 구한 후, 정규성 검정을 위하여 Kolmogorov-Smirnova test를 시행하였으며 비정규성 분포에 따라 비모수 검정 방법 중 Mann-Whitney U 검정을 적용하여 분석하였다.

3)PSNR 11dB 미만과 30dB 이상의 방사선 방호용 앞치마 비교

선량의 정규분포 분석한 후, 방사선 방호용 앞치마를 8구 역(위쪽 중앙, 왼쪽 중앙, 오른쪽중앙, 위쪽의 왼쪽, 위쪽의 오른쪽, 아래쪽 중앙, 아래쪽의 왼쪽, 아래쪽의 오른쪽)으로 나누어 PSNR이 낮은 구간(11dB 미만)의 앞치마 5개와 PSNR이 높은 구간(30dB 이상)의 앞치마 5개를 비교하였 다. 검정통계량의 값을 구한 후, 방사선 방호용 앞치마와 자 체 제작한 순수 납판과의 영상 비교 시 시행하였던 방법과 동일하게 정규성 검정과 정규성 분포에 따른 모수 검정방법 을 시행하였다.

Ⅲ.결 과

1.방사선 방호용 앞치마와 자체 제작한 순수 납판과의 영상 비교

PSNR 값이 11dB 미만으로 방사선 방호용 앞치마와 납판 의 방사선 영상이 서로 상이한 앞치마는 40개, PSNR 값이 11dB이상부터 30dB 미만으로 유사하다고 볼 수 있는 앞치 마는 55개, PSNR 값이 30dB이상으로 거의 동일하다고 볼 수 있는 앞치마는 5개였으며, 전체 방사선 방호용 앞치마의 평균 PSNR값은 14.87dB이었다(Table 1).

검정 통계량에 대한 정규성 검정을 위해 Kolmogorov- Smirnova test를 실시한 결과 11dB미만, 11dB이상 30dB미만 의 구간에서 정규분포를 이루지 않았다(p=0.022), (Table 2).

따라서 비모수 검정인 Kruskal-Wallis test 검정을 시행 하였고, 통계적으로 유의하였다(p<0.001), (Table 3).

2.PSNR과 방사선 방호용 앞치마의 선량 정규성 검정

11dB 미만의 앞치마와 30dB 이상의 앞치마 모두 선량 정 규성 분포를 이루지 않았다(Table 4). 그러므로 비모수 독 립표본검정 방법인 Mann-Whitney U 검정을 시행하여 유 의미한 결과를 얻었다(Table 5).

3.11dB 미만의 앞치마와 30dB 이상의 앞치마 비교

PSNR 11dB 미만의 앞치마 5개 또한 8구역으로 나누어 비교 분석한 결과 모든 영역에서 25dB 미만의 값을 나타났 으며(Table 6), PSNR 30dB 이상의 경우는 모든 영역에서 PSNR이 27dB 이상으로 나타났다(Table 7).

또한, 정규성 검정을 위하여 모든 영역에 대해 Kolmogorov- Smirnov test를 실시한 결과 정규성 분포를 만족시켰으며 (Table 8), 정규성 검정을 확인 후 T-student를 실시하여 두 그룹은 통계적으로 유의한 결과를 확인할 수 있었다 (Table 9).

Ⅳ.고 찰

방사선 관계종사자에 대한 피폭관리에 대한 관심이 많아 지면서 이와 관련된 임상 병원의 근무부서별 피폭선량을 비 교한 연구가 진행되었다. 그 결과, 심혈관 센터, 인터벤션 실, 영상의학과, 투시촬영실 순으로 평균 피폭선량이 높게 나타났으며, 해당 부서들은 방사선 관계종사자에 대한 피폭 관리를 위하여 근무 시 착용하는 방사선 방호용 앞치마의 관리의 중요성이 대두되었다[2].

방사선 방호용 앞치마는 국내의 산업표준화법에 따른 한국산업규격(KS)에 의해 X선 방호를 위한 납 당량은 0.25mmPb (허용차 0∼±20%) 이상이 되어야 하며[12], 보 관 및 관리가 제대로 이루어지지 않을 경우 작업종사자의 피폭선량을 증가시킬 수 있고, 교체와 폐기가 빈번하게 발 생한다고 규정하고 있다[4]. Yoo 등의 연구에서는 각 병원 마다 앞치마의 보관을 옷걸이 형식으로 사용함으로써 시간 이 지남에 따라 납(Pb)이 하단 부위로 점차 밀려나고, 그로 인해 상단부위 보다 하단부위에 균일성이 나빠질 뿐만 아니 라 앞치마 상단부위의 납 두께가 감소하여 차폐율이 감소하 는 현상이 발생하였다[3].

현재 의료기관 평가 등으로 인하여 방사선 방호용 앞치마 에 대해 1년 단위의 육안검사와 투시검사가 이루어지고 있 지만 앞치마의 제조일자를 표시한 곳은 없었다[4]. 일반적 으로 신규 구입한 방사선 방호용 앞치마 제품은 차폐율과 균일도가 높을 것으로 생각되지만, Song 등의 연구에서는 신규 제품이라고 하더라도 차폐율과 앞치마 내부의 납의 균 일도 차이가 현저하게 나타났다[13].

방사선 방호용 앞치마는 5년 이상 사용하지 않는 것이 좋 다는 보고[14]와 10년까지도 사용이 가능하다[15]는 의견을 고려해볼 때, 앞치마는 일정한 방사선 차폐 성능을 유지하 기 위한 관리상태, 사용빈도 등에 따라 방사선 차폐율의 변 화가 있을 수 있으며, 이와 관련된 방사선 관계종사자의 주 의와 효과적인 관리 방법에 연구 개발이 필요할 것으로 판 단된다. 본 연구에서는 Irving 등이 시행한 연구 기법과 유 사하게 선량계를 사용한 기존의 제한적인 성능평가 방법과 달리 선량계를 사용하지 않고 각각의 방사선 영상의 픽셀 밀도를 평가할 수 있는 소프트웨어인 Image J 프로그램을 이용하여 성능평가가 가능한지 확인할 수 있었다[16].

납과 앞치마의 영상은 DICOM 형식으로 획득하여 영상의 PSNR 값을 각 11dB미만, 11dB이상 30dB미만, 30dB이상의 영역으로 다양하게 나누어 비교하였으며, 선량 정규성 검정 과 통계프로그램을 이용하여 통계적 유의성이 확인함으로 써 방사선 방호용 앞치마의 정성적 평가의 가능성을 확인하 였다. 이에 따라 육안으로 구분하기 어려웠던 두 영상의 차 이를 수치화하여 명확히 구분할 수 있었고, 영상을 비교한 PSNR 값을 성능평가에 용이하게 사용할 수 있음을 확인하 였다.

본 연구에서는 몇 가지 제한점과 추가 연구가 필요할 것 으로 판단된다. Song 등의 연구에서 보고된바 있는 제조사 별, 납당량별 방사선 방호용 앞치마의 성능평가에 관한 연 구에서는 제조사별, 납당량별로 성능이 뚜렷하게 구별되고 상이함을 확인할 수 있었지만[13], 본 연구에서는 이와 관련 된 다양한 부분들이 고려되지 못하였다. 또한, 다양한 방사 선 촬영 조건과 환경, 방사선 방호용 앞치마의 사용 연한 등 이 적용되지 않아 향후 추가 연구를 통해 이러한 제한점을 해결해야 할 필요가 있다.

Ⅴ.결 론

결론적으로, 방사선 방호형 앞치마의 보관 및 관리에 필 요한 정성적 평가법으로 Image J 프로그램을 통해 획득한 PSNR 값의 적용은 앞치마의 정도관리 및 정기적인 성능평 가가 관리법으로 적용 가능할 것으로 판단된다.