Ⅰ. 서 론

전산화단층촬영(Computed Tomography; CT)은 단시간 에 몸 안의 해부학적인 정보를 단층으로 얻을 수 있어 환자 의 질환을 진단하는 검사에서 차지하는 비율이 점점 더 증 가되고 있다[1,2]. 그러나 CT검사는 방사선을 이용하며 그 피폭의 정도가 일반 X선 검사보다 많기에 더욱 관리가 필요 한데, 이에 대해 과거부터 선량을 줄이거나 최적화시키는 방법과 그 결과로 생기는 영상의 질적 저하를 적절하게 개 선시킬 수 있는 방법들이 많이 개발 및 사용되어왔다[3]. 그 중, 모든 CT장비에서 대표적으로 가장 많이 사용되는 방법 은 바로 자동노출조절장치(Automatic Exposure Control; AEC)인데, 이 기능은 환자의 체적과 두께에 따라 관전류가 자동적으로 조절되는 기능이다. 두꺼운 부위에는 관전류가 많이 나가고, 얇은 부위에서는 적게 나감으로써 방사선 선 량을 조절하는 것은 같지만, 각 제조사마다 그 작동방식은 조금씩 차이가 있다[3,4].

Siemens사 AEC는 CareDose 4D라고 불리며, 기준 관전 류량(Reference mAs, Ref.mAs)을 입력하면 그 기준에서 유효선량(Effective mAs, Eff.mAs)이 결정되어 두께에 따 라 자동으로 조절된다[5,6]. 또한, CareDose 4D는 환자의 검사 부위에 따라 조직기반설정(Organ characteristic)이 정해지는데, 같은 기준 관전류량이라도 이에 따라 선량의 조절 정도가 달라질 수 있다. 즉, 복부 CT검사 시 조직기반 설정은 복부(Abdomen), 흉부 CT검사에서는 흉부(Thorax), 그리고 경부 CT검사에서는 두경부(Neck)로 설정된다[Fig. 1]. 따라서 AEC를 사용하는 CT검사 시 해당 조직기반설정 에 맞게 설정된 프로토콜을 사용하여야만 환자에게 최적의 선량이 적용될 수 있다.

그러나 현재, 특수한 상황에서 환자의 다른 두 부위 또는 여러 부위를 같이 검사하는 경우가 있다. 예를 들어, 교통사 고나 낙상 등으로 인한 응급 다발성외상 환자의 경우 두·경 부와 흉·복부 모두를 한 번의 스캔(One scan method)으로 Whole body trauma CT를 시행한다. 또한, 소아 CT에서 기도의 협착부위를 확인하고, 좁아진 부분의 스텐트 삽입 전후의 평가를 위해 코부터 흉부까지 기도를 전반적으로 보 는 Tracheobronchial CT는 경부와 흉부를 한 번에 스캔한 다[Fig. 2a, Fig. 2b], [7-10].

본 연구는 위와 같이 한 번에 여러 부위를 검사할 때, 조직기반설정에 따라 어떠한 차이가 있고 선량의 최적화 를 위해서는 어떤 설정이 이상적인지 알아보고자 하였으 며, 두 개의 크기가 다른 인체모형팬텀을 이용하여 진행 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 실험재료 및 기기

장비는 Siemens사 128-slice 다중 전산화단층촬영장치 (Multi-Detector Computed Tomography; MDCT)인 SOMATOM definition edge(Siemens Healthcare, Forcheim, Germany) 를 사용하였다. 환자 체격에 따른 결과 차이를 비교하기 위 해서 인체모형팬텀(Anthropomorphic phantom) 중 5세 기 준 소아팬텀(모델명: 705, 키: 110 cm, 몸무게: 19 kg)인 Atom phantom(Computerized Imaging Rererence Systems, Virginia, USA)과 성인표준팬텀인 Rando phantom(ART- 200X, Fluke biomedical, USA)을 사용하였다[Fig. 3].

2. 연구방법

1) 실험 조건

체격이 다른 두 팬텀에 총 세 가지 조직기반설정(복부, 흉 부, 경부)을 다르게 하여 연구를 진행하였다. 조직기반설정 외에 다른 모든 스캔 및 영상획득 조건은 동일하였는데, 검사범위는 정면 부비동(Frontal sinus)에서 기관의 융기 (Carina of trachea)까지로 설정하였고, 관전압 120 kVp, 관전류는 CareDose 4D 기법으로 200 기준 관전류량을 이 용하였다[Table 1].

2) 선량 비교평가

선량을 비교하기 위해 다른 조직기반설정마다 세 번의 반 복적인 실험으로 결과값을 도출하였다. 먼저, 각각의 단면 에서 세 번 측정한 평균 관전류(mA) 값을 그래프로 나타냈 다. 그리고 팬텀 두께가 급격하게 변화하는 구간의 평균값 을 각 조직기반설정별로 비교 분석하였다.

3) 통계 분석

다른 조직기반설정에 따른 관전류(mA)의 증가 또는 감소 수치를 통계적 분석 SPSS(Version. 18, Chicago, IL, USA) 를 이용하여, 대응표본 T-test의 비모수 기법인 Wilcoxon singed rank test를 이용하였고, p-value는 0.05를 사용 하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 조직기반설정에 따른 관전류(mA) 패턴과 수치

1) 소아팬텀

정면 부비동에서 기관의 융기까지 범위를 세 가지 조직기 반설정으로 각각 스캔 후, 설정 별 각 단면의 mA 값은 Fig. 4에 그래프로 나타냈다. 각 단면에 분포하는 전체적인 그래 프 패턴을 보면, 복부 조직기반설정이 가장 낮은 mA 수치 를 보였으며 흉부 그리고 경부 설정 순으로 mA 값이 높아짐 을 확인할 수 있었다. 그리고 복부와 흉부의 조직기반설정 차이보다 흉부와 경부의 조직기반설정 사이의 선량 차이가 현저하게 나타났다[Fig. 4].

스캔 범위의 진행 방향에 따라 두께가 변하는 부분에서 mA의 증가와 감소 부분이 나타났고, 그 차이를 면밀히 분 석하고자 구간을 나누었는데 다음과 같았다. 5 mm로 영상 을 재구성하였을 때 기준으로 정면 부비동부터 두개저부(10 번째 영상)까지를 A, 두개저부에서 목 부분(11번째부터 22 번째 영상)을 B, 목 부분(23번째부터 32번째 영상)에서 어 깨 부분을 C, 그리고 어깨 부분에서 흉부의 apex부분을 D(33번째 영상 이하)로 총 네 구간으로 나누어서 평균값으 로 비교하였다. 흉부는 가장 낮은 mA가 분포하는 복부 설 정보다 구간에 상관없이 평균적으로 7 mA부터 10 mA까지 증가한 결과가 나왔고, 경부 조직기반 설정의 평균값은 흉 부 조직기반 설정과 비교하였을 때 A구간에서 119.5 ± 2.4 mA, B구간에서 118.3 ± 1.0 mA, C구간에서 112.3 ± 4.3 mA, 그리고 D구간에서 119.6 ± 4.7 mA만큼 증가한 결과 가 나왔다. 복부와 흉부 사이와 흉부와 경부 조직기반 설정 의 각 mA 값은 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05), [Fig. 4], [Table 2].

2) 성인팬텀

성인팬텀으로 세 가지 조직기반설정에 따른 각 단면의 mA 값은 Fig. 5에 나타냈다. 전체적인 그래프 패턴은 소아 팬텀을 이용했을 때와 동일하게 복부 조직기반설정 시 mA 값이 가장 낮았고, 흉부, 경부 조직기반 설정 순으로 mA 값 이 증가하였다[Fig. 5]. 그러나 결과의 변동 폭은 소아팬텀 을 사용했을 때보다 더 컸으며, 변화하는 mA의 그래프 형 태는 소아팬텀의 경우와 다른 양상으로 나타났다. 성인팬텀 도 구간을 나누어 선량을 평가했는데, 정면 부비동부터 두 개저부(14번째 영상)까지를 E, 두개저부에서 목 부분(15번 째부터 30번째)을 F, 목 부분에서 어깨 부분(31번째부터 45 번째)을 G, 그리고 어깨 부분에서 흉부의 apex부분을 H(46 번째 영상 이하)로 나눴다. 각 구간의 조직기반설정에 따른 평균값은 Table 3에 나타냈다.

모든 설정에서 그래프의 E, F구간은 소아팬텀의 A, B구 간과 비슷하였지만, G, H구간에서는 소아팬텀의 C, D구간 과 달리 변동 폭이 크게 증가하였다가 감소하였다. 이 변동 폭을 기울기로 비교하면 흉부가 가장 컸으며 다음은 복부, 경부 조직기반설정 순이었다. mA 결과를 보면, E, F구간에 서 흉부는 복부 설정보다 각각 14.4 ± 1.1 mA, 10.8 ± 2.3 mA가 증가하였고, 경부는 흉부 설정에 비해 각각 109.5 ± 5.0 mA, 110.4 ± 4.2 mA가 증가하였으며, 세 설정 모두 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05). G, H구간에서 흉부는 복부 설정보다 각각 30.3 ± 15.0 mA, 36.1 ± 12.7 mA 증가하였고, 경부는 흉부 설정에 비해 각각 66.5 ± 31.0 mA, 65.6 ± 23.4 mA 증가하였으며 통계적 차이가 있 었다(p<0.05), [Table. 3].

Ⅳ. 고 찰

환자의 체형과 두께에 따라 관전류를 조절하는 AEC기법 은 최소의 방사선으로 영상의 질을 일정하게 유지시킬 수 있어서 대부분의 CT검사에서 이용되고 있다[11,12]. 이러한 AEC는 크게 두 가지 방식으로 진행되는데, 노이즈 수치를 기반으로 영상의 노이즈 값을 정하여 그 값이 일정하게 유 지되도록 관전류를 조절하는 방법과 실제 환자 데이터 기반 으로 시뮬레이션을 하여 적절한 두께에 나가는 관전류를 조 절하는 방법이 있다[13,14]. 여기에서 Siemens 사 AEC인 CareDose 4D는 위의 방식 중 후자에 속하며 기준 관전류량 에 따라 실제 유효 관전류가 바뀌면서 선량의 강약이 조절 된다. 또한, 이 조절의 정도는 설정된 조직기반설정에 따라 다른데, 같은 관전류 조건을 사용하더라도 복부, 흉부, 경부 의 해부학적 두께와 구조를 고려하여 그에 맞는 적절한 선 량이 나가게 되어 있는 것이다. 여기서 중요한 것은 Siemens 사 CT검사 프로토콜을 설정할 때, 흉부면 흉부 조직기반으 로 경부면 경부 조직기반으로 설정이 잘 되어야만 한다는 것이며, 이것은 임상에서 방사선사가 꼭 알아야만 하는 사 실이다. 그 이유는 Siemens 사 장비는 리눅스 방식이 아닌 윈도우 방식으로써 복부 조직기반설정으로 되어 있는 프로 토콜을 흉부, 경부, 그리고 다양한 부위에 복사를 해서 사용 할 수 있기에, 임상에서 관전압, 관전류, 그리고 피치 등 다 양한 파라메터가 동일한 프로토콜을 다른 조직기반설정 쪽 에 복사해서 사용할 수도 있기 때문이다. 즉, 특정 검사의 프로토콜을 설정할 때에는 그 장기와 부위에 맞는 조직기반 설정의 확인은 반드시 필요하다.

또한, CT검사는 장비의 발전과 더불어 여러 부위를 한꺼 번에 검사를 시행해야 하는 경우가 많이 있다. 예를 들어, 응급 외상성 환자의 두부부터 흉·복부 모두를 포함하는 Whole body trauma CT 그리고 소아환자의 기도 협착 등을 파악하는 Tracheobronchial CT 등이 대표적이다[7-10]. 또한, 병원에 따라서는 흉부와 복부 CT를 검사범위의 중복 을 방지하기 위해 한 번에 검사하기도 한다. 여기서 우리는 이렇게 여러 부위를 한 번에 검사 시 조직기반설정을 어떻 게 설정해야 바람직한지 그리고 선량감소에 어떤 영향을 줄 수 있을지 궁금하여 연구를 진행하게 되었다. 본 연구에서 는 CareDose 4D의 총 13가지의 조직기반설정 중 가장 빈번 하게 사용되는 복부, 흉부, 경부 조직기반설정을 적용해 보 았고, 환자 체격에 따른 차이를 고려하기 위해 두 가지의 서 로 다른 크기의 인체모형팬텀을 이용하여 실험하였다. 또 한, 전체 검사범위는 정면 부비동에서 기관의 융기까지 정 해서 진행하였는데 그 이유는 팬텀의 구조상 기관의 융기 밑 범위의 두께 및 선량이 소아팬텀의 마지막 부분(D)과 성 인팬텀의 마지막 부분(H)과 각각 비슷했기 때문이었다.

결과적으로 두 팬텀 모두 복부 조직기반설정이 가장 낮은 선량 즉 mA 수치를 보였으며, 흉부 그리고 경부 조직기반 설정 순으로 mA 값이 높아졌다. 그리고 복부와 흉부 조직 기반설정 사이의 차이보다 흉부와 경부 조직기반설정 사이 의 차이가 현저하게 나타났다. 이러한 차이는 흉부나 복부 보다 경부 조직이 밀도가 높고, 두께 차이가 변화할 확률이 적기 때문에 그것을 반영한 것으로 판단된다. 또한, 흉부는 밀도 차이가 큰 종격동, 폐실질, 혈관, 그리고 뼈 등으로 이 루어져 복부와 경부보다 상대적으로 밀도변동 차이가 큰데 이를 잘 반영하기 위해 두꺼운 부분은 다른 조직기반설정보 다 더 많이 얇은 부분은 더 적게 선량이 들어가게 되는 것으 로 사료된다. 결과적으로 조직기반설정은 여러 장기를 한 번에 스캔 시, 경부 설정보다 흉부, 이보다는 복부로 설정한 다면 선량을 더 감소시킬 수 있었다. 반면에 검사범위에 경 부가 포함되었다고 경부 조직기반설정을 사용한다면 예상 보다 더 높은 선량에 노출될 수 있으니 이는 주의해야만 한 다. 현재, 대부분의 CT장비들은 기본적인 필터보정역투과 법(Filtered Back Projection; FBP) 외에 반복적재구성법 (Iterative Reconstruction; IR)을 사용할 수 있다. 이 방법 은 장비 제조사별로 다양한 이름으로 이용되고 있지만, 결 과적으로 적은 선량을 사용한 영상에서 노이즈를 제거하고 영상의 질을 높일 수 있으므로[15-20], 이 IR기법을 이용하 면 위에서 언급한 복부 조직기반설정으로 적은 선량을 이용 할 수 있고, 그 로인한 노이즈의 발생을 막고 영상의 질 저 하를 막을 수 있을 것이다.

이번 연구의 제한점은 CareDose 4D라는 한 장비사 AEC 에 대한 연구였다는 것이다. 실제로 Philips 사 AEC도 위 기능과 조금은 다르지만 여러 부위가 혼재되어 있는 부분에 적절한 선량을 나가게 하는 Automatic Current Selection (ACS) 기능도 존재한다. 즉, 추후에 다른 AEC에 관한 연구 도 추가해서 각각의 장단점 및 주의사항 등을 최적화하여 나타낼 수 있으면 좋을 것 같다고 생각된다. 또한, 고찰에서 언급되었지만, 실제 상용화되어 사용되고 있는 IR기법을 적 용하여 조직기반설정에 따른 선량의 최소화와 적절한 영상 의 질의 유지에 대한 구체적인 결과를 도출한다면 더 좋을 것이라 판단된다. 그러나 본 논문은 이제까지 여러 부위를 한 번에 스캔하는 방식이 많이 사용되는 의료 현실에서 실 제 특정 AEC와 조직기반설정의 중요성을 언급하고, 이에 따른 선량 차이를 객관적인 수치를 보여줌으로써 환자의 선 량을 더 감소시킬 수 있는 가능성을 보여주었기에 매우 유 용하다고 생각된다.

Ⅴ. 결 론

CareDose 4D 사용 시 조직기반설정에 따라 같은 스캔조 건에서도 관전류가 다르게 적용되어 선량이 달라지는 것을 확인하였다. 즉, 검사부위에 맞는 적절한 조직기반설정은 CT검사 시 매우 중요하며, 한 번에 여러 장기를 검사할 때, 복부 조직기반설정을 이용한다면 환자의 선량을 감소시킬 기회를 획득할 수 있다.