Ⅰ. 서 론

요통은 70∼90%의 사람들이 일생에 적어도 한번은 경험 하게 되며, 요통의 연간 유병률은 15∼45%, 특정 시점에서 의 유병률은 평균 30%라 보고하고 있다[1]. 요통에는 다양 한 원인들이 존재하며, 척추 감염, 종양, 골절이 의심되거나 신경학적 결손, 안정 시 지속되는 통증, 야간 통증 등의 적 색 신호를 동반한 요통 환자에서는 조기에 일반 방사선검사 를 실시한다. 요추 측면 방사선검사(lumbar spine lateral radiography; L-spine lateral 검사)는 요추체 및 배열에 대한 기초적인 정보를 제공하여 요추의 불안정 전위 등의 존 재를 규명하는데 중요한 검사이며, 검사 빈도 또한, 1,000 명당 2.1회에서 4.3회로 매년 증가하는 추세이다[2, 3].

요추 주변에는 생식선, 신장, 소장 등 조직가중치가 높은 장기들이 있기 때문에 환자들이 안심하고 검사를 받을 수 있도록 환자 중심의 방사선안전관리를 지속적으로 수행해 야 한다[4]. 국제방사선방호위원회(international commission radiological protection; ICRP)에서는 ‘피폭 발생 가능성, 피폭자 수 및 개인선량 크기는 경제적, 사회적 인자를 고려 해 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지해야 한다.’는 방호최적화 원칙을 제시하였다[5]. 방사선 검사의 진단적 가치를 유지하면서 최소한의 선량으로 검사하기 위해서는 환자 검사부위의 두께 및 X선 흡수 정도를 고려해야 하지만 [6], 현실적인 어려움으로 인해 특정 부위에서는 자동노출 제어장치(auto exposure control; AEC)를 이용하여 이러 한 문제점을 해결하고 있다.

AEC는 이온챔버(ion chamber)를 통해 선량이 검사 목적 에 가장 적합한 광학적 농도를 동일하게 획득할 수 있도록 방사선량이 제어되는 장치로서[7], 영상 구현 시 재현성 향 상뿐만 아니라 피폭선량 저감이 가능하다는 점에서 요구도 가 점차 증가하고 있고, 국제적으로 사용이 권고되고 있다 [8]. AEC는 발생한 X선이 영상수용체(detector)에 도달하 기 전에 이온챔버를 이용하여 X선에 의한 이온화 전류를 검 출하는 방식이기 때문에, 검사부위와 이온챔버의 위치를 일 치시키는 것이 무엇보다 중요하다[7].

하지만, AEC에 관한 선행 연구들은 이온챔버의 조합 에 따른 선량 및 화질 변화에 관한 연구가 대부분이었다. L-spine lateral 검사는 방사선검사 중 방사선 선량이 매우 높은 검사이고, 대부분 이온챔버를 가운데 있는 1개만 이용 한다. 하지만, 이온챔버는 고정되어 있고, 검사자의 마음대 로 위치를 조정할 수 없으며, 요추부 통증 환자의 특성상 환 자의 체형, 움직임, 호흡 등으로 인해 AEC를 이용한 L-spine lateral 검사 시 목적부위와 이온챔버를 일치시키 는데 어려움이 있다.

이에 본 연구에서는 L-spine lateral 검사 시 AEC 적용 유·무와 AEC 적용 시 환자위치 변화에 따른 선량과 화질 비 교를 통해, L-spine lateral 검사 시 AEC 사용의 유용성 및 환자위치의 중요성에 대해 고찰하고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 연구대상

본 연구는 인체모형팬텀(Whole Body Phantom PBU-50 [PH-2, KYOTO KAGAKU, JAPAN])을 이용하였다. 방사 선발생장치는 GC 85A(Samsung Electronics, Korea)를 사용하였고, 입사표면선량(entrance surface dose; ESD) 은 Unfos Xi(RaySafe, Sweden)로 측정하였으며, 화질평 가를 위해 영상분석프로그램(Image J Ver. 1.53e, National Institutes of Health, USA)을 이용하였다.

2. 연구방법

1) 실험 방법

Phantom의 요추 중심에 가이드와이어를 부착하여 요추 중심의 위치를 표시하였다. 방사선발생장치 벽측 detector 하단에 납 자를 부착하고, phantom을 바른 측면자세로 위 치시켰다. 납 자와 가이드 와이어를 이용해 요추중심과 detector 중심의 거리변화를 확인하였다. 조사조건은 85 ㎸ p, 320 ㎃, 선원-영상수용체간 거리(source to image receptor distance; SID)는 100 ㎝, 조사야 크기는 10×17 인치를 사용하였다. AEC 이온챔버는 중앙 하단 1개만 사용했 고, density 0, 감도 Middle로 설정하였다. 중심 X선은 4번째 요추를 향해 수직입사하였다. 본 연구의 선량 인자는 ESD, 노출지수(exposure Index; EI), 관전류량(milli ampere seconds; ㎃s)으로 설정하였으며, ESD 측정 시 선량계 이온 챔버를 X선의 방향의존성을 고려하여 가로 방향으로 2∼3번 째 요추 높이에 부착하였다[Fig. 1a]. 화질인자는 신호 대 잡 음 비(signal to noise ratio; SNR)를 이용하였고, SNR 측정 은 Image J 프로그램을 사용하였으며, 요추체에 1 × 1 ㎠의 관심영역(region of interest; ROI)을 설정하여 신호강도의 평균값과 표준편차를 구하고, 오른쪽 상단에 1 × 1 ㎠의 배경 영역(background ROI)를 설정하여 신호강도 평균값을 구하 여 식(1)과 같은 방식으로 구하였다[Fig. 1b ].

선량 인자 및 화질의 비교는 각 조건에서 30회씩 측정한 데이터와 영상을 이용하였다.

(1) AEC 적용 유·무에 따른 선량과 화질평가

Detector의 중심과 phantom의 중심이 일치되게 고정시 킨 후 AEC 유·무에 따른 선량과 화질평가를 진행하였다. AEC를 사용한 경우를 with AEC, 그렇지 않은 경우를 without AEC라 정의하였고, 두 조건에서 선량 인자(ESD, EI, ㎃s)와 SNR을 비교하였다.

(2) 환자 중심위치 변화에 따른 선량과 화질평가

AEC를 적용한 상태에서 phantom을 detector중심에서 배 쪽으로 4 ㎝(F4), 8 ㎝(F8), 등 쪽으로 4 ㎝(B4), 8 ㎝ (B8) 씩 이동시킨 후 측정한 선량 인자(ESD, EI, ㎃s)와 SNR을 비교하였다[Fig. 1b].

2) 자료 분석 방법

본 연구에서는 각 실험조건에서 획득한 데이터의 평균값 을 이용하였다.

AEC 적용 유·무에 따른 선량 인자와 SNR의 평균값 차이 는 독립표본 t 검정(independent t-test)을 이용하여 비교 분석하였다.

With AEC에서 팬텀의 위치 변화에 따른 선량 인자와 화 질에 대한 평균값 비교분석은 일원배치 분산분석(ANOVA) 을 이용하였고, 사후검정으로는 Duncan을 시행했다.

통계프로그램은 SPSS(version 22.0, SPSS, Chicago, IL, USA)를 사용하였고, 유의수준(α)은 0.05, 유의확률(p) 은 0.05이하를 유의한 것으로 설정하였다.

Ⅲ. 결 과

1. AEC mode 적용 유·무에 따른 선량 인자 및 화질 비교

AEC 적용 유·무에 따른 ESD 평균값은 with AEC에서는 1.31±0.01 m㏉, without AEC는 2.12±0.01 m㏉이었고, EI 값은 with AEC 193.77±2.52, without AEC 300.15±1.41 이었으며, 관전류는 with AEC의 경우 22.60±0.49 ㎃s, without AEC는 36.80±0.40 ㎃s으로 나타났다.

SNR은 with AEC는 22.81±1.83 ㏈, without AEC는 23.44±1.87 ㏈로 나타났다.

선량 인자는 두 집단간의 평균값이 통계적으로 유의한 차 이가 있었으나(p<0.01), SNR의 평균값 차는 통계적으로 유 의하지 않았다(p>0.05), <Table 1>.

2. 환자 중심위치 변화에 따른 선량인자 및 화질 비교

환자 중심위치 변화에 따른 ESD는 F4는 1.09±0.004 m㏉, B4는 1.19±0.017 m㏉, F8은 0.32±0.003 m㏉, B8은 1.11± 0.006 m㏉이었고, EI는 F4의 경우 163.17±0.914, B4는 163.26±2.583, F8은 45.64±0.936, B8은153.30±0.878이 었으며, 관전류량은 F4에서 19.00 ㎃s, B4의 경우 20.43± 0.50 ㎃s, F8은 5.53±0.07 ㎃s, B8은 19.00 ㎃s로 측정되 었다.

SNR의 평균값은 F4는 18.29±0.60 ㏈, B4는 18.98± 0.80 ㏈, F8은 11.11±0.22 ㏈, B8은17.71±0.82 ㏈로 나타 났다.

선량 인자와 화질 모두 각 그룹간의 평균값 비교 결과 평균값의 차이는 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며 (p<0.01), 각 그룹간 독립적인 그룹으로 나타났다<Table 2>.

Ⅳ. 고 찰

요통은 병원에 방문하는 사람들의 주요 원인 증상 중에서 다섯 번째 빈도를 차지할 정도로 매우 흔하게 발생한다. 평 생 동안 80%의 사람들이 한 번 이상 요통을 경험하고 있고, 매년 근로자의 50%가 요통을 경험하는 것으로 보고된다[9]. 방사선검사는 척추 질환 진단에 일반적이고 우선적으로 사 용되는 영상 진단법이다. 질병관리본부에서 조사한 X선 검 사종류별 ESD를 보면, L-spine lateral 검사 시 8.44 m㏉ 로 모든 일반 방사선검사 중 가장 높은 것으로 나타났다 [10]. 그리고 L-spine lateral 검사의 환자 선량은 0.75∼ 97.00 m㏉로 병원 간의 차이가 방사선검사 중 가장 크다는 선행 연구가 있었다[11]. 따라서 L-spine lateral 검사에서 방사선사는 최소한의 선량으로 최적의 영상을 얻기 위해 노 력해야 한다.

검사 조건을 환자별로 최적화하기 위해서는 환자 검사부 위의 두께 및 X선 흡수 정도를 보정 해주는 AEC를 사용한 다. 하지만 모든 방사선검사 시 AEC를 사용하는 것이 장점 만 있는 것은 아니다. 선행 연구에서는, 척추 유합술 환자의 몸속 금속 물질이 이온챔버에 겹치는 경우와 심한 척추 측 만으로 이온챔버 위치에 요추 등과 같은 골 조직이 겹치는 경우 그리고 복부검사 시 환자자세가 잘못된 경우 등 이온 챔버의 위치와 검사부위가 일치하지 않으면 과 피폭이 된다 고 보고하였다[12, 13]. 이와 같은 선행연구의 결과를 종합 해 볼 때 X선 흡수 차가 큰 척추와 복부의 연부조직이 인접 해 있는 L-spine lateral 검사 시 AEC를 적용하는 경우 이 온챔버와 요추부를 일치시키는 것은 환자 선량과 화질에 매 우 중요한 영향을 미칠 것으로 사료된다.

요추 측면 방사선검사 시 AEC를 적용했던 선행 연구결과 에 의하면 영상의 품질에 영향을 주지 않으면서 면적선량을 61% 감소시킨다는 결과가 있었는데[14], 본 연구의 결과에 서도 AEC 적용했을 경우 ESD는 약 38%, EI와 관전류량은 각각 35%, 38% 감소하는 것으로 나타났으며, SNR은 두 그 룹간의 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. AEC를 적용한 L-spine lateral 검사 시 환자 중심위치 변화에 따른 선량인자를 비교한 결과, ESD는 중심이 일 치했을 때를 기준으로 B4<B8<F4<F8 순으로 감소하였고, F8에서 75% 감소로 가장 차이가 크게 나타났다. EI는 F4=B4<B8<F8 순으로 F4와 B4는 각각 14%, 15%로 동일 집단으로 나타났고, F8에서 77%로 다른 그룹들과 차이가 크게 나타났다. 관전류량은 B4<F4=B8<F8 순으로 변화를 보였다. 환자 중심위치에 따른 선량 인자 값들은 중심이 일 치 되었을 때와 비교했을 때는 B4 위치에서 평균값의 변화 가 가장 작았으며, F8에서 가장 큰 차이가 나는 경향을 보였 으며, 특히 F4와 B8의 선량 인자는 ESD는 B8이, EI는 F4 가 높았지만, 관전량은 같았다. B8이 중심에서 F4보다 두 배 떨어졌는데 비슷한 결과가 나온 것으로 보았을 때, L-spine lateral 검사 시 환자 중심위치가 뒤로 이동했을 때가, 앞으로 이동할 때보다 영향이 적은 것으로 사료 된다. 이는 L-spine lateral 검사 시 환자 중심이 뒤로 갔을 때 복 부가 이온챔버에 위치하여 중심 이동에 의한 이온화 전류의 영향이 최소화되는 것으로 생각된다. 특히 F8에서 선량인자 가 다른 대조군에 비해 압도적으로 줄었는데, 이는 환자 중 심이 전방으로 이동 시 발생한 X선이 환자에 투과되지 않고 그대로 조사되는 부분이 생겨 이러한 영향으로 추정된다.

SNR은 중심이 일치했을 때와 비교했을 때, B4(17%)<F4(19%) <B8(22%)<F8(51%) 순으로 감소하였으며, F8을 제외한 다 른 대조군 간의 큰 차이는 없었고, F8일 때 크게 감소하였 다. 이는 X선이 직접 이온챔버에 영향을 주어 일찍 X선을 차단시켜 양질의 영상을 형성하기에 충분한 광자의 양 부족 으로 인한 결과로 사료된다. 이와 유사한 선행연구에 따르 면, AEC 사용 시 검사 조건 및 선량에 가장 큰 영향을 미치 는 환자 측 인자는 체부면적과 체부 전후 크기라고 주장하 였는데[15], 본 연구에서도 이온챔버에 위치한 환자 부위가 달라질 때 검사조건의 차이가 있는 것으로 나타났다.

본 연구의 결과를 통해 임상에서 L-spine lateral 검사 시 AEC를 적용하는 것이 환자선량 감소와 화질 향상을 위 해 도움이 되는 것을 알 수 있었고, AEC를 적용하는 경우 이온챔버에 환자 부위를 일치시키는 것이 중요하며, 환자를 중심에 위치시키기 어려운 경우, 환자를 전방보다는 후방으 로 위치시켜 검사하는 것이 선량 감소와 화질 향상을 위해 도움이 될 것으로 생각된다.

연구의 제한점은 phantom을 대상으로 진행하였기 때문 에, 체질량지수(bady mass index; BMI)변화에 따른 선량 인자와 화질의 변화는 고려되지 않았다. 그러므로 추후 이 에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 L-spine lateral 검사 시 AEC 적용 유·무와 AEC 적용 시 환자 중심위치가 선량과 화질에 미치는 영향 을 알아보기 위해 시행하였다.

본 연구의 결과, L-spine lateral 검사 시 AEC 적용하는 경우 SNR의 차이 없이 ESD는 38%, EI는 35%, 관전류량은 38%의 감소 효과가 있었다.

AEC 적용 시 환자 중심위치 변화에 따른 선량과 화질의 차이는 환자가 전·후 방향으로 4 ㎝ 정도의 움직임에서는 선 량과 화질의 큰 차이가 없었으나, 8 ㎝ 정도의 움직임에서 는 선량과 화질에 큰 영향을 미쳤으며, 특히, 환자의 중심위 치가 전방으로 이동 시 선량과 화질의 저하가 더 심해지는 것으로 나타났다.