Ⅰ. 서 론

의료분야에서 영상의학 장치 및 시설은 과학의 진보에 의 해 상당히 빠른 속도로 발전 하고 있으며[1-3], 컴퓨터 기술 의 발달과 더불어 환자의 검사부위, 체형, 성인과 소아 등 많은 요소를 가지고 방사선 조사선량을 결정하게 된다. 환 자에게 가장 적절한 검사조건을 설정하여 검사하기란 현실 적으로 불가능하다. 이를 보완하고자 많은 의료기관에서 1942년 Morgan에 의해서 소개된 자동노출제어(Automatic Exposure Control; AEC)를 사용하게 되었다. 이는 이온 전리조(Ion Chamber)를 사용하여 영상의 농도에 필요한 적 절한 방사선량이 자동으로 조사될 수 있도록 해주는 장치이 다[4]. 일반적인 방사선검사에서 동일한 검사, 같은 부위라 고 할지라도 환자에 따라서 검사조건은 다르게 설정하여야 한다. 그러나 많은 환자들이 다녀가는 병원에서는 검사할 때마다 환자의 체형과 상태를 고려하기는 불가능하기 때문 에 검사 조건이 자동으로 설정이 되는 AEC를 사용하여 검 사한다. AEC의 기능은 흉부방사선검사에서 가장 많이 이용 되고 있다[5-9]. AEC의 사용은 아날로그 시스템에서는 볼 수 없었던 종격동 부위의 검사가 가능하여 진단의 영역이 확대되는 장점이 있지만, AEC를 무조건 신뢰할 수 있는 것 은 아니다[4,8]. AEC는 대부분 3개의 이온 전리조로 구성 되어 사용하게 되는데, 이온 전리조 위치와 환자의 위치가 일치하지 않으면 방사선 선량의 계산에 오차가 발생하여 피 폭선량이 많아지게 된다. 그러므로 장비 회사에서는 영상 검출기(Table Detector, Stand Buck)에 AEC를 설치하여 공급하지만 사용하지 않는 의료기관도 많이 있다[4]. 이에 본 연구는 흉부방사선검사에서 AEC 사용여부에 따른 피폭 선량을 분석하여 AEC 사용에 관한 개선방향을 제시하고, AEC연구에 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 실험장비

연구에 사용되는 측정 기구는 S시 A병원의 디지털 진단 용 방사선발생장치 Global 1 Platform(R-150-800, GE Healthcare, USA), FDR AcSelerate(R-150-1000, Fuji film, Japan), DRX-Evolution(R-150-800, Carestream, USA)를 사용하였다(Fig. 1, 2, 3). 영상획득과 선량 측정용 팬텀으로는 인체 모형의 Mulfi purpose, Chest Phantom N1 “LUNGMAN”(KYOTO Kagaku, Japan)을 사용하였으 며(Fig. 4), 선량 측정을 위해 Unforce Thin X RAD선량계 (Raysafe, Sweden)를 사용하여 측정하였다(Fig. 5). 본 연 구에서 수집된 자료의 분석은 통계 분석 패키지 프로그램 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Chicago, USA) 24.0 버전을 사용하였으며, 각 측정값, 신 호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)와 대조도 대 잡 음비(Contrast to Noise Ratio; CNR)의 평균차이를 비교 분석하기 위하여 t검증을 실시하였고, 각각의 분석의 결과 는 95%(p<.05)이면 통계학적으로 유의성이 있다고 판단하 였다.

2. 연구 방법

본 연구는 2018년 6월부터 7월까지 대한방사선사협회 회 원 132명을 대상으로 흉부 방사선검사 시 사용하는 관전압 (kVp)과 관전류(mAs)를 설문 조사를 실시하였다. 설문조사 결과에서 관전압의 평균이 113.93 kVp로 나타났으며, 관전 류의 평균은 6.49mAs로 분석되어 본 연구에서는 115 kVp 를 기준으로 사용하였다. 115 kVp를 기준으로 진단용 방사 선발생장치의 Stand Detector 앞에 Chest Phantom을 위 치시키고 실험을 실시하였다(Fig 6).

영상측정을 위해 SID(source to image-receptor distance) 는 흉부 방사선검사에서 가장 많이 사용되는 180 cm을 기준 으로 140 cm, 100 cm으로 변화하였으며, AEC 사용에 따른 피폭선량을 비교하기 위하여 AEC mode를 사용 전과 후를 선택하여 영상을 획득하면서 선량을 분석하였다. 조사선량 은 선량계를 Chest Phantom 앞에 위치시켜 방사선 선량을 측정하였다(Fig. 7).

3. 영상 평가

영상 평가는 Chest Phantom을 이용하여 획득한 영상에 서 ‘Image J'프로그램을 이용하여 폐야(Lung)부분을 Signal 로 설정하고, 관심영역(Region of Interest; ROI) 5곳을 설 정하였으며, 종격동(Media Sternum) 5곳을 noise로 설정 하여 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)과 대조 도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio; CNR)를 측정하였 다(Fig. 8). AEC 사용유무와 SID의 변화에 따라 획득한 영 상을 평가하였다.

ROI의 측정값은 각각 최소값, 최대값, 평균, 표준편차를 구하였으며, 측정한 값을 바탕으로 CNR과 SNR을 분석하였 다(식1, 2).

Ⅲ. 결 과

1. 검사거리 변화에서 AEC 사용에 따른 선량

검사거리 변화에 따라 AEC 사용 유･무에 따른 선량 차이를 알아보기 위하여 독립표본 t-검증을 실시한 결과는 다음과 같이 나타났다. AEC를 사용하였을 때에 SID가 100 cm에서 선량의 평균은 184.07 μGy, 140 cm에서는 144.67 μGy, 180cm에서는 129.27μGy으로 측정되었다. AEC를 사용하지 않았을 때에 SID가 100 cm에서 선량의 평균은 164.87 μGy, 140 cm에서는 133.40 μGy, 180 cm에서는 121.47 μGy으로 측 정되었다.

SID 100 cm에서 AEC를 사용하였을 때에 11.65%의 높은 선량이 나타났으며, 통계적으로 유의하게 나타났다(p<.001). SID 140 cm에서는 AEC를 사용하였을 때에 8.45%의 높은 선량이 나타났으며, 통계적으로 유의하게 나타났다(p<.0001). SID 180 cm에서 6.42%의 높은 선량이 나타났으며, 통계적으 로 유의하게 나타났다(p<.05), (Table 1).

2. 검사거리 변화에서 AEC 사용에 따른 CNR

검사거리 변화에 따라 AEC 사용 유･무에 따른 CNR 차이 를 알아보기 위하여 독립표본 t-검증을 실시한 결과는 다음 과 같이 나타났다. SID 100 cm에서 CNR은 AEC를 사용하 였을 때 5.75, AEC를 사용하지 않았을 때 5.73로 측정되었 으며, 통계적으로는 유의하게 나타나지 않았다(p>.05). SID 140 cm에서 CNR은 AEC를 사용하였을 때 5.73, AEC를 사 용하지 않았을 때 5.78로 측정되었으며, 통계적으로는 유의 하게 나타나지 않았다(p>.05). SID 180 cm에서 CNR은 AEC를 사용하였을 때 6.43, AEC를 사용하지 않았을 때 6.40로 측정되었으며, 통계적으로는 유의한 차이가 나타나 지 않았다(p>.05), (Table 2).

3. 검사거리 변화에서 AEC 사용에 따른 SNR

검사거리 변화에 따라 AEC 사용 유･무에 따른 SNR 차이 를 알아보기 위하여 독립표본 t-검증을 실시한 결과는 다음 과 같이 나타났다. SID 100 cm에서 SNR은 AEC를 사용하 였을 때 7.49, AEC를 사용하지 않았을 때 7.47로 측정되 었으며, 통계학적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다 (p>.05). SID 140 cm에서 SNR은 AEC를 사용하였을 때 7.91, AEC를 사용하지 않았을 때 7.91로 측정되었으며, 통 계학적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). SID 180cm에서 SNR은 AEC를 사용하였을 때 8.47, AEC를 사 용하지 않았을 때 8.44로 측정되었으며, 통계학적으로는 유 의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05), (Table 3).

Ⅳ. 고 찰

국제 방사선 방호위원회에서는 모든 의료피폭은 직무피 폭과 마찬가지로 정당화 되어야 하며, 최적화의 원칙에 따 라 ALARA(As Low As Reasonably Achievable)을 확보하 여야 한다. 정당화의 원칙은 개인의 방사선피폭, 방사선 피 폭자의 수, 개인 및 집단의 경제적, 사회적 인자들을 고려할 때 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지되어야 한다 [11]. 의료피폭이 많아지면서 최적화의 원칙은 더욱더 강조 되고 있다. 의료방사선의 경우 환자에게 적정한 검사조건을 설정하여 검사가 이루어져야 하며, 적정한 검사를 설정하기 위해서는 환자의 체형과 상태를 살펴야 한다. 정지상 등의 “자동노출제어를 사용한 X선 흉부촬영에서 AEC 표지자 사 용에 따른 환자의 피폭선량 감소효과”에서는 AEC의 센서 (Sensor)인 이온전리조의 위치에 따라서 환자의 선량이 변 한다고 보고하고 있다[4]. 또한 흉부검사에서 많이 사용되 고 있는 AEC의 기능을 무조건 의존해서는 안 되며, 전리조 의 센서 위치와 검사부위의 위치가 일치해야 정확한 검사조 건으로 환자의 피폭선량의 최소화 및 최적화를 이룰 수 있 다고 보고하고 있다. 본 연구 결과, 흉부 방사선검사 시 AEC 사용 유･무에 따른 선량은 검사거리 변화에 따라서 AEC 사용 유･무에 따른 선량의 차이는 통계학적으로 유의 한 차이가 나타났다 (p<.05), (Table 1). 그러므로 AEC를 사용하였을 때의 선량은 AEC를 사용하지 않았을 때의 선량 보다 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.

이진수 등은 감도가 증가함에 따라 피폭선량은 감소하였 으며, 영상품질 측면에서도 보다 우수한 영상을 얻을 수 있 다고 보고하고 있다[7]. 이에 본 연구에서 AEC 사용 유․무에 따른 영상평가에서 검사거리 변화에 따라서 AEC 사용 유․무 에 따른 CNR의 차이는 통계학적으로 유의한 차이가 나타나 지 않았다(p>.05), (Table 2). 또한 SNR도 검사거리 변화에 따른 AEC 사용 유․무의 영상평가에서 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05), (Table 3). 따라서 CNR과 SNR은 AEC 사용 유․무와 관계없이 영상은 비슷하게 형성되 므로 영상의 질적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 연구 의 제한점으로는 AEC를 사용하였을 때의 검사조건과 AEC 를 사용하지 않았을 때의 검사조건을 방사선발생장치의 특 성상 정확히 일치할 수 없어서 AEC를 사용하지 않았을 때 의 검사조건을 AEC를 사용하였을 때의 검사조건에서 낮은 근사치 조건을 사용하여 연구를 실시하였으며, Phantom을 이용한 실험으로 제한점이 있다.

따라서 본 연구를 바탕으로 각 의료기관의 AEC가 설치되 어 있는 진단용 방사선발생장치는 환자의 특성에 맞게 AEC 의 사용 여부를 결정하는데 도움이 될 것으로 사료가 되며, 이는 최적의 질 좋은 영상 정보를 제공하고, 적정 선량을 제 시함으로써 환자의 피폭선량 감소와 방사선 작업 종사자의 피폭선량 감소에도 큰 도움이 될 것으로 기대한다. 이는 궁 극적으로 국민의료피폭의 저감화에 이바지할 것으로 사료 된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 의료기관에서 일반 방사선검사에서 가장 많은 비중을 차지하는 흉부 방사선검사에서 검사조건과 검 사거리를 변화하며, AEC를 사용할 때와 사용하지 않았을 때의 선량과 영상을 평가한 결과, 다음과 같은 결론을 얻 었다.

첫째, 검사거리 변화에 따른 AEC 사용에 따른 선량 차이 는 AEC를 사용하였을 때 SID 100 cm에서 11.65%, 140 cm 8.45%, 180 cm에서 6.42%의 AEC를 사용하였을 때에 높은 선량이 나타났으며, 통계학적으로 유의한 차이가 나타났다 (p<.05),

둘째, 검사거리 변화에 따라 AEC 사용에 따른 CNR은 SID가 100 cm에서 AEC를 사용하였을 때 5.75, 사용하지 않았을 때 5.73로 측정되었으며, 140 cm에서는 AEC를 사 용하였을 때 5.73, 사용하지 않았을 때 5.78, 180 cm에서 AEC를 사용하였을 때 6.43, 사용하지 않았을 때 6.40로 측 정되었으며, 통계학적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았 다(p>.05).

셋째, 검사거리 변화에 따라 AEC 사용에 따른 SNR은 SID가 100 cm에서 AEC AEC를 사용하였을 때 7.49, 사용 하지 않았을 때 7.47로 측정되었으며, 140 cm에서는 AEC 를 사용하였을 때 7.91, 사용하지 않았을 때 7.91로 측정되 었으며, SID 180 cm에서 AEC를 사용하였을 때 8.47, 사용 하지 않았을 때 8.44로 측정되었으며, 통계학적으로는 유의 한 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

따라서 흉부 방사선검사에서는 AEC 사용에 관계없이 영 상의 CNR과 SNR은 동일하므로 AEC에만 의존하지 말고 방 사선사가 적정한 검사조건을 설정하여 검사거리 180 cm에 서 검사를 시행하면 환자에게 불필요한 방사선 피폭을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

※ 이 논문은 2019년 한서대학교 석사학위논문에서 일부 발췌되어 작성되었음.