Ⅰ. 서 론
2019년 발표된 국가암등록통계에 따르면 유방암 발생률 은 전체 암의 9.6%이며, 여성 암 중 20.3%로 가장 높은 비 율을 차지하였다[1]. 유방암은 우수한 치료 성과와 완절제로 인한 전이 방지로 다른 암에 비해 비교적 생존율이 높은 편 이다. 그러나 유방은 여성의 상징적 의미로서 신체뿐 아니 라 심리적 고통을 동반하기 때문에 건강검진을 통해 조기에 발견해내는 것이 중요하다[2,3].
유방암을 조기 진단하기 위한 선별검사로는 자가 진단법, 유방 촬영(Mammography), 유방초음파(Breast ultrasonography)가 있다. 그중 유방촬영은 관상내피암(ductal carcinoma in situ)의 특징적 소견인 미세석회화 발견에 용이하고 비용이 저렴하나 압박으로 인한 통증이 동반되며 산란선으로 인한 수정체, 갑상샘 등 주변 장기의 피폭이 우려된다는 단점이 있다[4,5].
이로 인해 국내·외에서는 유방촬영 시 피폭선량 저감화를 위한 연구가 이뤄져 왔으며, 식품의약품안전처에서는 평균 유선선량을 3 mGy 이하로 유지하도록 권고하고 있다[6]. 그러나 기존의 연구는 일반 여성에 한정적이었으며 유방암 으로 인한 유방 재건 환자, 미용 목적의 유방 성형 환자의 유선선량 및 장기선량 평가는 미비한 실정이다.
이에 본 연구는 몬테칼로 전산모사를 통해 유방촬영 시 보형물 삽입 유·무에 따른 목적 장기와 주변 장기에 대한 선 량 평가를 수행하고자 한다. 또한, 검사 조건 변화에 따른 흡수선량을 분석하여 유방 성형 환자의 적절한 검사 기준 정립을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 실험 재료
본 연구는 유방촬영과 같은 저 에너지 모델링에 적합하며 방사선 수송 및 해석이 가능한 몬테칼로(MCNPX Ver 2.5.0, USA) 전산모사를 이용하였다.
선량 평가를 위한 모의 피폭체는 ORNL(Oak Ridge National Laboratory)에서 개발된 후 ICRU 46의 조직 구성 을 기반으로 수정된 UF-Revised MIRD(Medical Internal Radiation Dose)를 사용하였다[7]. 유방 성형 환자의 경우 UF-Revised MIRD형 모의 피폭체에 Fatme S. et. al 등이 제시한 보형물 성분(C-32.4%, H-8.2%, O-21.6%, Si-37.8%, volume : 200 cm3)을 추가로 삽입하여 구성하였다[8]. 가로 6 cm, 세로 6 cm, 높이 6 cm의 원형 보형물을 삽입하였으며 폐와 겹치는 부분은 제외하여 모델링하였다.
유방촬영 장치의 설계는 임상에서 주로 사용되는 MAMMOMAT Inspiration (SIEMENS, Germany)과 Senographe DS Mammography System (GE Healthcare, USA)을 참고하였다.
2. 실험 방법
1) 유방촬영 시 타깃-필터 조합에 따른 X선 스펙트럼 분석
본 실험에 앞서 타깃-필터 조합에 따른 X선 스펙트럼을 획득하기 위해 선정된 유방촬영 장치를 토대로 X선관을 설 계하였다. 검사 방법은 식품의약품안전처에서 제시한 평균 유선선량 측정법인 상하 방향 촬영(Cranial-Caudal view) 에서 시행하였다. 검사 조건은 유방 성형 환자에게 주로 사 용되는 관전압 30 kVp, 관전류 50 mAs로 설정하였다[9].
타깃과 필터는 Table 1과 같이 몰리브데넘(molybdenum; Mo), 로듐(rhodium; Rh), 텅스텐(tungsten; W)을 조합하 였다. 필터의 두께는 타깃에 따라 Mo/Mo(filter 30 μm), Mo/Rh(filter 25 μm), Rh/Rh(filter 25 μm), W/Rh(filter 50 μm)로 설정하였다[10]. X선 스펙트럼은 Tally specification card 중 검출기 내 단위 면적당 입사된 광자 플루언스를 획득하 기 위해 F5 tally를 이용하였다. 획득된 에너지 스펙트럼은 IPEM에서 개발된 SRS-78 프로그램과의 비교 및 분석을 통해 신뢰성을 평가하였다.
2) 유방촬영 시 보형물 유·무에 따른 선량 평가
유방촬영 시 타깃-필터 조합별 보형물 유·무에 따른 유선 선량 및 장기선량을 평가하고자 선원의 위치는 유방으로부 터 높이 65 cm(SID 65 cm) 지점으로 설정하였다. 관심 장 기는 좌·우측 유방(breast), 눈(eye), 갑상샘(thyroid), 좌· 우측 폐(lung), 심벽(heart wall)으로 지정하였다. Tally specification card는 F6 tally로 지정하여 장기의 단위 질 량당 흡수된 에너지(MeV/g)를 획득하여 흡수선량(mGy) 단 위로 환산하였다. 결과의 불확도(uncertainty)를 3% 이하 로 줄이기 위해 실험의 반복 횟수(nps)는 5 x 108번 수행하 였다[11].
Ⅲ. 결 과
1. 유방촬영 시 타깃-필터 조합에 따른 X선 에너지 스펙트럼 분포
몬테칼로 전산모사와 SRS 78의 정규화(Normalization) 를 통해 X선 스펙트럼을 비교한 결과는 Table 2와 같다. 30 kVp 관전압에서 타깃-필터에 따른 특성 X선 에너지 영역 은 두 프로그램에서 상대오차 3% 이내로 유사한 경향성을 보였다.
2. 유방촬영 시 보형물 유･무에 따른 인체 장기선량 평가
1) 유방촬영 시 타깃-필터 조합에 따른 인체 장기선량
타깃-필터 조합별 유선선량 및 장기선량을 비교한 결과, 보형물 유·무에 관계없이 모든 장기에서 W/Rh 조합이 가장 높은 흡수선량 분포를 나타내었으며, Rh/Rh, Mo/Rh, Mo/Mo 조합의 순으로 점차 낮아지는 결과를 보였다(Table 3, 4).
2) 좌측 유방촬영 시 타깃-필터 조합별 보형물 유･무에 따른 인체 장기선량
좌측 유방촬영 시 유방 내 보형물 삽입 유·무에 따른 인체 장기선량 결과는 Table 3과 같으며, 좌측(검사 측) 유선선 량은 2.67∼5.37 mGy로 X선 타깃-필터 조합에 따라 다른 흡수선량 분포를 보였다. 보형물이 삽입된 유방의 경우 보 형물이 없는 유방 대비 18.4∼18.8% 정도 낮은 선량 분포를 보였다.
우측(검사 반대 측) 유선선량의 경우, 0.77∼1.69 mGy로 좌측(검사 측) 유선선량 대비 28.9∼31.5 %의 흡수선량 분 포를 보였으며, 보형물 삽입 유방의 경우 보형물이 없는 유 방에 비해 3.9∼5.9% 정도 낮은 선량 분포를 나타냈다.
주변 장기에 대한 흡수선량은 눈에서 1.12∼2.70 mGy로 검사 측 유선선량 대비 42.0∼50.3%로 가장 높았으며 좌측 폐, 갑상샘, 심장, 우측 폐 순으로 흡수선량이 낮았다.
3) 우측 유방촬영 시 타깃-필터 조합별 보형물 유·무에 따른 인체 장기선량
우측 유방촬영 시 유방 내 보형물 삽입 유·무에 따른 인체 장기선량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 우측(검사 측) 유선선량은 2.67∼5.38 mGy로 X선 타깃-필터 조합에 따 라 다른 흡수선량 분포를 보였다. 보형물이 삽입된 유방의 경우 보형물이 없는 유방 대비 9.4∼12.3% 정도 낮은 선량 분포를 보였다.
좌측(검사 반대 측) 유선선량의 경우, 0.77∼1.69 mGy로 검사 측 유선선량 대비 28.9∼31.4%의 흡수선량 분포를 보 였으며, 보형물 삽입 유방의 경우 보형물이 없는 유방에 비 해 10.7∼11.4% 정도 낮은 선량분포를 나타냈다.
주변 장기에 대한 흡수선량은 눈에서 1.10∼2.66 mGy로 우측 유선선량 대비 41.2∼49.4%로 가장 높은 선량분포를 나타내었으며, 우측 폐, 갑상선, 심장, 좌측 폐 순으로 흡수 선량이 낮았다.
Ⅳ. 고 찰
최근 여성의 유방암 발생 빈도가 증가함에 따라 유방암 조기 발견을 위한 선별 검사인 유방촬영 또한 증가되고 있 다[12]. 유방촬영은 저선량이지만 방사선에 민감한 유선 조 직 및 주변 장기의 피폭으로 인한 확률적 장해를 동반할 수 있으므로 검사 시 환자의 방사선량 최적화의 중요성이 대두 된다.[13].
이에 본 연구는 몬테칼로 전산모사를 통해 유방촬영 시 보형물 삽입 유·무에 따른 유선선량과 주변 장기에 대한 선 량 평가를 수행하였다.
동일한 관전압(30 kVp) 조건에서 타깃-필터 조합에 따 른 선량을 비교한 결과 Mo/Mo 조합에서 가장 낮은 선량을 보였으며, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Rh 순으로 높아졌다. 이는 이진수 등[10], 김도형 등[11]의 연구 결과와 상응하며 타깃 과 필터의 원자번호 증가에 비례하여 평균 에너지와 실효 에너지가 상승한 것으로 추론된다.
또한, 식품의약품안전처에서[6] 권고하는 평균 유선선량 인 3 mGy와 비교하면 Rh/Rh, W/Rh 조합의 경우 초과된 선량 분포를 나타내었다. 보형물 유·무에 따른 선량은 보형 물 삽입 유방이 더 낮은 선량 분포를 보였으나 유방 성형 환 자의 경우, 보형물 분리 검사의 추가 촬영으로 인해 더 높은 선량에 노출될 수 있으므로 의료기관별로 기준 선량 이하로 유지하기 위한 검사 조건 마련이 필요할 것으로 사료된다.
주변 장기선량은 보형물 유·무에 관계없이 검사 측 유방 을 제외하고, 눈에서 검사 측 유방의 최대 50.3%로 가장 높 았으며, 검사 반대 측 유방, 검사 측 폐, 갑상샘, 심장, 검사 반대 측 폐 순으로 낮아졌다. 이는 유방촬영장치에서 발생 된 1차선과 2차 산란선에 의한 영향으로 분석되며, 검사 시 유방과 눈의 수정체는 인체 중 방사선에 민감하므로 추가적 인 방호 수단이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서 모의 피폭체 내 유방 압박 두께에 대한 선량 평가는 고려되지 않 았으나 보수적인 선량 자료로서 활용될 수 있을 것이라 생 각된다. 향후 본 연구를 토대로 유방 압박에 대한 선량 평가 를 추가한다면, 보다 더 정량적인 자료를 산출할 것으로 판 단된다.
Ⅴ. 결 론
유방촬영 시 유선선량을 감소시키기 위해서는 유방촬영 장치 내 Mo/Mo, Mo/Rh 조합이 유리한 것으로 나타났다. 하지만, 선량 측면만 고려하면 영상의 화질 저하가 우려되 므로 각 의료기관별로 선량 모니터링을 통해 적절한 타깃- 필터 조합의 사용이 권고되어야 할 것이다. 또한, 유방 성형 수술을 시행한 환자의 유방과 주변 장기선량은 일반 환자보 다 낮게 평가되었으나, 유방 성형 환자의 경우 추가 촬영으 로 인해 결론적으로 더 높은 피폭선량에 노출될 수 있다. 추 후 유방촬영 시 유선선량 감소를 위한 적극적인 방호 수단 이 필요할 것으로 판단된다.
