Ⅰ 서 론

환자 피폭선량의 감소를 위한 가장 기본적인 방법 중의 하나는 조사야의 크기를 줄이는 방법이다. 조사야의 크기가 줄어들면 표면입사선량(Entrance Surface Dose; ESD)이 감소할 뿐 아니라 산란선의 감소에 따른 대조도가 증가되는 장점이 있다[1]. 따라서 X선 조사야는 검사영역에 의해 항 상 제한되어져야하며[2] 방사선 촬영 시 발생하는 산란선을 차단하거나 최소화시키기 위한 적절한 대책이 요구되고 있 다[3].

검사 부위가 작은 부비강 촬영에 가장 효율적인 조사야는 이론적으로는 원형이 적합하지만 검사 부위가 넓을 경우 Cone과 같은 원형 조사야를 선택하게 된다면 필요 없는 부 위까지 피폭되므로 사각형의 조사야가 일반적이다[4].

그러나 산란선의 발생을 줄여주는 Cone의 유용성과 중요 성에도 불구하고 매번 교체나 조절해야 하는 사용의 번거로 움과 불편함이 있고 원하는 크기의 조절이 불가능하다는 점 과 무겁기 때문에 교체가 신속하게 이루어지지 못하는 점으 로 인해 Cone의 사용이 점차 줄어들고 있는 추세이다. 이에 불필요한 산란선을 제거하고 Cone의 불편함을 개선하기 위 하여 고안된 카메라의 렌즈 조리개 형식으로 내경을 조절하는 부착이 가능한 조리개형 콜리메이터를 개발 및 제작하였다.

현재 사용되고 있는 사각 콜리메이터(Rectangle Collimator) 와 조리개형 콜리메이터(IRIS Collimator)를 사용했을 때 방사 선 조사야의 크기 변화와 선원검출기간 거리(Source to Image receptor Distance; SID)의 변화, 자동노출조정장치(Auto Exposure Control; AEC)의 사용 여부에 따른 사각 콜리메이터 와 개발된 조리개형 콜리메이터의 면적선량(Dose Area Product; DAP)을 측정하여 조리개형 콜리메이터의 면적선량 의 저감 효과와 유용성을 알아보고 실제 임상에 유용하게 활용 할 수 있는지 평가하고자 한다.

Ⅱ 대상 및 방법

1 실험 장비

본 연구에 사용된 장비는 Ceiling Digital X-ray GC70 (Samsung, Korea)을 사용하였으며, 팬텀(Phantom)은 소 아 10세 팬텀(Model 706-G, CIRS, Norfolk, Virginia)이 사용되었으며, 이는 조직등가물질의 성분으로 이루어져 있 는 인체와 동일 구조로 최적화된 팬텀이다. 또한 면적선량 의 측정을 위하여 DAP Meter-Kerma X plus IDP(IBA Dosimetry, Germany)를 사용하였다[Fig. 1].

개발한 조리개형 콜리메이터의 구성은 4개의 날개로 구 성된 조리개를 2개 만들고 이를 서로 포개어 원형의 방사선 조사야가 나올 수 있도록 설계하였다. 조리개의 날개는 2㎜ 의 납의 앞면과 뒷면을 1㎜의 알루미늄으로 덧대어 한 개의 날개의 두께는 총 4㎜로 설계되었다. 조리개의 날개에 사용 한 납 2㎜를 제외한 부분은 60계열의 알루미늄으로 제작하 고 불필요한 구조물은 절삭하여 소형화와 경량화 하였다 [Fig. 2].

2 연구방법

1) 촬영 조건

식품의약품안전처에서 권고하는 두개부 촬영 조건인 72 kVp와 20mAs를 None AEC 조건으로 선택하였으며, AEC 조건으로는 72 kVp로 고정하고, 중앙 Chamber를 활성화하 여 사용하였다[5],<Table 1>.

2) 면적선량 변화에 대한 실험

SID의 변화와 방사선 조사야의 크기 변화, AEC 사용 여 부로 인한 콜리메이터 종류에 따른 면적선량을 측정하기 위 하여 기존의 사각 콜리메이터에 개발된 조리개형 콜리메이 터를 결합한 뒤 그 앞에 DAP meter를 장착하여 면적선량을 측정하였다.

Table 1의 촬영조건과 같이 AEC와 None AEC 조건으로 기존의 사각 콜리메이터의 정사각형 조사야(8×8, 12×12, 16×16 inch)와 개발된 조리개형 콜리메이터의 원형 조사야 (8×8, 12×12, 16×16 inch)로 변화시켜가며 100, 120, 140 ㎝의 SID에서 각각 5회씩 촬영하여 면적선량을 얻었다 [Fig. 3].

3) 통계분석

통계분석은 프로그램인 SPSS ver. 23. 0(IBM Co, Chicago, USA)을 이용하였으며 사각 콜리메이터와 개발한 조리개형 콜리메이터의 조사야의 크기와 SID의 변화에 따른 면적선량의 변화는 일원배치 분산분석(One-way Analysis of variance) 을 이용하였다.

또한 콜리메이터 종류와 AEC 사용 여부에 따른 면적선량 의 변화는 독립표본 t 검정(Independent two sample T test)을 이용하여 유의성 검증하였으며, 신뢰구간을 95%로 정하여 p-value가 0.05 미만인 경우를 통계적으로 유의성 이 있는 것으로 판정하였다.

Ⅲ 결 과

1 조사야 변화에 따른 면적선량의 변화

조사야가 8×8, 12×12, 16×16 inch로 증가될 때 사각 콜 리메이터의 면적선량은 각각 19.42, 39.04, 63.08mGy·㎠ 로 측정되었으며 조리개형 콜리메이터의 면적선량은 12.64, 27.59, 44.76mGy·㎠로 측정되었으며, 이는 통계적으로 유 의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05), <Table 2>.

2 선원검출기간 거리에 따른 면적선량의 변화

SID가 100, 120, 140㎝로 증가될 때 사각 콜리메이터에 서의 면적선량은 각각 40.93, 40.65, 39.96mGy·㎠로 측정 되었고, 조리개형 콜리메이터에서의 면적선량은 각각 36.54, 26.96, 21.49mGy·㎠로 나타났으며, 이는 통계적으로 유의 한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05), <Table 3>.

3 자동노출조정장치 사용 여부에 따른 면적선량의 변화

AEC 조건과 None AEC 조건에서 사각 콜리메이터에서 의 면적선량은 각각 61.67, 19.36mGy·cm²로 측정되었고, 조리개형 콜리메이터에서의 면적선량은 각각 41.50, 15.16 mGy·cm²로 측정되었으며, 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05), <Table 4>.

4 콜리메이터 종류에 따른 면적선량(DAP)의 변화

콜리메이터 종류에 따른 사각 콜리메이터와 조리개형 콜 리메이터의 면적선량은 각각 40.51, 28.33mGy·㎠로 측정 되었으며, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나 타났다(p<0.05), <Table 5>.

Ⅳ 고 찰

콜리메이터에서 나오는 불필요한 산란선을 제거하기 위 하여 Cone을 사용해 왔지만 기존의 Cone은 불편하고 검사 의 신속성을 저해하는 요소로 작용하여 점차 사용이 감소하 는 추세이다. 이러한 문제점을 개선하도록 고안된 조리개형 콜리메이터를 개발하고 제작하여 유용성을 평가하였다.

본 연구결과, 조사야의 크기가 작아질수록 면적선량의 감 소 효과가 높았으며, 사각 콜리메이터에 비하여 조리개형 콜리메이터에서 면적선량의 감소 효과가 높은 것으로 나타 났다. 요추검사에서 최대 조사야로 검사하였을 때에 최적화 된 조사야로 검사하였을 때와 비교하여 중요기관에 미치는 흡수선량이 45~80% 이상 증가된다고 보고되었으며[6], 이 러한 이유로 방사선 투시분야에서 환자의 피폭선량을 줄일 수 있는 중요한 요인으로써 조사야의 적절한 조절을 강력히 권고하고 있다[7].

또한 AEC를 사용했을 때 조리개형 콜리메이터와 사각 콜 리메이터 모두 면적선량이 감소되었으며, 특히 조리개형 콜 리메이터에서 면적선량 감소효과가 더 높은 것을 확인할 수 있었다. AEC는 서로 다른 영상들 사이에서 질적인 변화를 감소시키고, 영상의 질을 일정하게 유지하여 촬영조건의 적 정화를 통해 선량을 감소시키고자 사용한다[8]. 그러나 선행 연구에서는 고정된 조건으로 안면골(Facial bone) 검사를 하는 경우는 갑상선, 수정체가 받는 방사선 선량은 조사야를 작게 할수록 피폭도 적어지나, AEC를 이용하여 검사하는 경 우 조사야를 작게 하면 갑상선이 받는 선량은 감소하나 반대 로 수정체가 받는 선량은 증가된다고 보고되었다[9].

본 연구에서 SID가 증가할수록 사각 콜리메이터에서는 면적선량의 감소가 미미하였으나 조리개형 콜리메이터에서 는 감소폭이 뚜렷하게 측정되었다. 김유현 등은 SID의 증가 에 따라서 해상력과 투과도 모두 증가되고 영상의 확대율 또한 감소된다고 보고하였다[10].

모든 결과를 종합 했을 때, 사각 콜리메이터에 비하여 조 리개형 콜리메이터에서 면적선량의 감소효과가 높은 것으 로 나타났다. 이러한 방사선 조사야 조절을 위한 기구를 개 발한 선행 연구는 과거에 많이 진행되었으며, Granger WE 는 투시 촬영 장치에 적합한 조사야 제한 기구를 제작하여 환자의 피폭선량을 경감시켰고[11], 또 다른 연구에서는 유 방촬영장치의 콜리메이터를 유방의 크기와 모양에 따라 조 사야를 최적화 할 수 있는 다엽 콜리메이터를 제작하여 적 용한 결과, 기존의 콜리메이터에 비하여 면적선량이 50.72% 감소되었다고 보고하였다[12].

방사선 촬영은 반드시 최대의 진단정보를 얻고 환자에게 피폭되는 방사선의 위해를 최소화하는 방향으로 결정 되어 져야 하고[13], 조사야의 크기는 검사영역에 의해 항상 제한 되어야 하기 때문에[2] 기존의 사각 콜리메이터에 개발한 조리개형 콜리메이터를 부착하여 검사에 불필요하고 방사 선에 민감한 부위에 대한 원형 조사야의 선택과 조절은 반 드시 이루어져야 할 것이라고 사료된다.

개발된 조리개형 콜리메이터를 병원에서 활용할 경우, 미 골(Coccyx)과 척추(Spine) 등의 방사선 촬영 시 환자의 피 폭선량을 최대한으로 경감할 수 있으며, 산란선이 적어지게 되므로 방사선 종사자의 피폭도 줄어들게 된다. 이와 같이 기존에 사용하고 있는 사각의 조사야가 아닌 개발한 조리개 형 콜리메이터의 원형 조사야의 피폭선량 저감에 대한 유용 성을 증명하였다고 사료된다.

본 연구의 제한점으로는 AEC의 중앙 Chamber만 활성화 하여 면적선량을 평가하였으므로 조리개형 콜리메이터를 사용했을 때 가장 좋은 Chamber 조합을 찾는 연구가 시행 되어야 하며[14], 두개부 촬영으로 국한하여 유용성을 평가 하였다는 제한점이 있다[15]. 또한 면적선량이 낮아짐에 따 라 발생하는 화질의 변화에 대한 연구가 향후 시행되어야 할 것으로 사료된다[16].

Ⅴ 결 론

본 연구에서는 개발한 조리개형 콜리메이터의 유용성을 알 아보고자 기존의 사각 콜리메이터와 조리개형 콜리메이터의 조사야와 선원검출기간 거리(Source to Image receptor Distance; SID)의 변화, 자동노출조정장치(Auto Exposure Control; AEC)의 사용 여부에 따른 DAP와 콜리메이터의 종 류에 따른 면적선량을 측정한 결과는 다음과 같이 나타났다.

첫째, 조사야와 SID 변화에서 면적선량은 조사야 면적과 선원검출기와의 거리가 증가할수록 사각 콜리메이터보다 조리개형 콜리메이터에서 감소하여 통계적으로 유의한 차 이가 있었다(p<0.05).

둘째, 자동노출조정장치의 사용 여부와 콜리메이터 종 류에 따른 면적선량은 사각 콜리메이터보다 조리개형 콜리 메이터에서 감소하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<0.05).

이상의 결과에서 기존의 사각 콜리메이터에 비해 개발한 조리개형 콜리메이터를 사용한 경우 면적선량이 감소되어 피폭선량의 저감효과가 있음을 확인 할 수 있었다. 따라서 향후에는 검사에 불필요하고, 방사선에 민감한 부위에 대한 조사야의 적절한 선택과 조절은 반드시 이루어져야 할 것으 로 사료된다.