Ⅰ. 서 론

방사선치료는 정상조직은 보호하고 악성종양인 암의 치 료에 주로 사용되고, 일부 양성 종양이나 양성 질환을 치료 하기도 한다. 방사선치료를 위해서는 종양의 위치를 정확히 파악하고 치료 부위에 최적의 방사선 선량을 조사할 수 있 게 하는 모의치료 과정을 거치게 된다. 그런데 종양과 정상 조직의 위치를 보다 정확하게 파악하기 위해서 최근에는 투 시를 이용한 모의치료보다는 전산화단층 모의치료장치(CT simulator)가 많이 사용되고 있다. 전산화단층 모의치료장 치는 각 조직의 위치를 정확하게 파악할 수 있을 뿐 아니라 조직의 불균질 부분도 보정할 수 있기 때문에 치료의 효율 을 높일 수 있다. 전산화단층 모의치료장치는 전산화 치료 계획을 목적으로 표준화된 전산화단층촬영장치, 레이저 정 렬 시스템, 선형가속기와 동일한 평탄형 테이블로 구성되어 있고, 선량 계산을 할 수 있는 소프트웨어를 가진 워크스테 이션 등으로 구성되어 있다. 전산화단층 모의치료장치는 종 양의 크기와 체적뿐만 아니라 종양 근처 정상조직까지 정확 한 3차원적인 정보를 제공하여 환자의 위치 선택과 치료 성 적을 극대화시킨다. 그러나 정확하고 정밀한 치료를 하는 장치는 작은 오차로 조직 내 처방선량에 커다란 영향을 줄 수 있기 때문에 전산화단층 모의치료장치의 정도관리는 매 우 중요하다. 방사선치료 계획을 목적으로 사용하기 위한 전산화단층 모의치료장치의 정도관리는 캐나다, 독일, 미국 등 해외와 달리 국내에는 정확한 항목들이 규정되어 있지 않고 있으며, 전산화단층촬영장치 정도관리 정도의 유지 관 리만 이루어지고 있으며, 규정이 정해져 있는 선형가속기 정도관리만이 중요하게 이루어지고 있는 실정이다. 그리고 투시를 이용한 모의치료장치에 대한 정도관리 항목은 오랜 기간 동안 규정되어 사용되고 있다[1]. 그러므로 본 연구는 보건복지부령에 의한 특수의료장비에 관한 규칙의 전산화 단층촬영장치 정도관리 항목인 물의 감약계수, 노이즈, 균 일도, 공간 분해능, 대조도 분해능, 슬라이스 두께, 인공물 유무를 평가하였다[2]. 그리고 다른 나라의 전산화단층 모 의치료 정도관리 항목을 참고하여 필요한 항목을 선정하여 평가하였다. 캐나다 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 항목은 각 호흡 단계에서 이동 대상의 평균 전산화단층촬영 수 및 표준 편차, 4차원-전산화단층촬영 강도 투영 영상 재 구성 모니터링 소프트웨어 및 전산화단층촬영장치 콘솔을 사용하는 대용물의 진폭 및 주기성을 평가하였다. 독일의 정도관리 항목은 형광투시 영상화질, 필드 크기 표시기, 크 로스 헤어 센터링, 비상/충돌회피, 필름 프로세스 감도계를 평가하였다. 미국의 정도관리 항목은 이미지 두께 정확도, 노출재현성, 전산화단층촬영장치 시스템의 영상성능 평가 구성요소, 전산화단층촬영장치의 운영성과 측정기준의 평 가를 참고하였다[3-5]. 이와 같이 해외에서 시행되고 있는 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 항목 중 공통된 5가지 전산화단층 가중선량지수, 테이블 이동 정확성, 테이블 이 동 기울기, 레이저 정렬, 위치에 따른 영상왜곡을 선별하여 평가하였다[6-8]. 그래서 국내의 전산화단층촬영장치 정도 관리 외에 필요한 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 항 목을 보완함으로써 전산화단층 모의치료장치의 유용성을 높이고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 특수의료장치(전산화단층촬영 장치) 정도관리 항목 평가

전산화단층 모의치료장치(SOMATOM Sensation, SIEMENS) 를 사용하여 성능평가용 팬텀(AAPM, Fluke)으로 특수의료 장치 정도관리 항목을 평가하였다[Fig. 1]. 성능평가용 팬텀 은 직경은 21.6 ㎝이고, 재질은 아크릴 재질의 원통형이다. 전산화단층촬영 특수의료장치 정도관리 항목은 감약계수, 노이즈, 균일도, 공간분해능, 대조도분해능, 절편두께, 인 공물 유무를 평가하였다.

전산화단층촬영장치의 감약계수 평가 방법은 순수한 물 팬텀의 중앙부에서의 특정 개수이상의 픽셀 평균 감약계수 로 측정한다. 감약계수 측정을 위해 설정하는 관심영역 (ROI)의 크기는 다소 차이가 있다. 단층 촬영에서 팬텀을 정렬하고 중심에 평면으로 둔다. 전산화단층촬영장치의 노 이즈 성능평가를 하기 위한 방법은 팬텀을 단층 평면 중앙 에 배치한다. 균일도 성능평가를 하기 위한 방법은 팬텀을 단층 평면 중앙에 배치한다. 기준 조건에서 전산화단층촬영 시스템의 노이즈 및 노이즈 텍스처를 특성화하고, 선형 및 비선형 재구성 알고리즘에 모두 적용되는 방법으로 대상 영 상 조건에 대한 기준값을 설정한다. 슬라이스 두께 성능평 ㅉ가를 하기 위한 방법은 팬텀을 단층 평면 중앙에 배치한 다. 보통 스캔축에 대해 45° 경사진 판이 설치된 팬텀이 주 로 사용되며, 각 슬라이스 두께별로 응답된 면의 프로필을 얻어내어 반치폭을 측정한다. 이런 기능이 없는 경우에는 영상에 나타난 경사판의 폭을 측정한다. 인공물 유·무 성 능평가를 하기 위한 방법은 팬텀을 정렬한 후 단층 평면 중 앙에 배치한다. 공간분해능 성능평가를 하기 위한 방법은 팬텀을 단층 평면 중앙에 배치한다. 팬텀을 스캔한 영상에 서 농도 설정을 변화시켜 육안으로 구별 가능한 구멍의 크 기로 평가한다. 대조도분해능 성능평가를 하기 위한 방법은 팬텀을 단층 평면 중앙에 배치한다. 기본 블록에 1∼2%(10 ∼20 HU)정도의 감약계수 차이를 갖는 물질을 원형의 다양 한 크기로 제작하여 삽입한 팬텀을 스캔한 영상에서 식별 가능한 가장 작은 크기의 구멍으로 나타낸다[Fig. 2].

2. 전산화단층 모의치료장치 정도관리 항목

1) 전산화단층 모의치료장치의 전산화단층선량지수 측정

전산화단층선량지수(CT dose index; CTDI) 측정은 전산화 단층 모의치료장치 선량 측정용 전리함(B Xi CT detector, Unfors RaySafe, Sweden)과 미소전류계(RF-CT, Siemens, Germany)을 사용하여 두부용(Head phantom, PTW), 체 부용 팬텀(Body phantom, PTW)을 이용하여 중앙부와 주 변부의 선량을 평가한다[Fig. 3].

2) 테이블 이동거리 측정

테이블 이동 거리 측정 방법은 테이블 움직임의 정확성과 재현성을 평가하기 위해 테이블이 일정한 거리로 움직였을 때 실제 이동 거리와의 오차를 보기 위하여 자의 10 ㎝ 지점 의 수치를 체크한 후에 ±10 ㎝의 이동하면서 디지털 수치 와 비교 확인하여 그 오차를 평가한다[Fig. 4]. 테이블 상하 좌우, 수직 이동거리 오차는 ±2 ㎜ 범위에 적용된다[3].

3) 테이블 기울기 측정

전산화단층 모의치료장치의 테이블 이동 거리 측정 방법 은 테이블의 이동거리에 따라 기울기가 변한다. 테이블의 모서리에서부터 거리를 각각 다르게 두어 33 ㎏인 인체팬텀 (Rando phantom, Phantom laboratory)을 테이블에 올려 놓은 경우와 없는 경우를 수평계(Level tester, M-D Building Products) 측정한 값을 측정한다[Fig. 5].

4) 영상의 왜곡 측정

영상 왜곡 측정 방법은 영상의 왜곡을 평가하기 위한 팬 텀(CT-sim phantom system, GAMMEX)을 갠트리의 중앙 과 좌우 측에 두어 각각 촬영하여 각 위치에서 촬영된 영상 을 비교하고 왜곡 정도를 평가한다[Fig. 6], [9,10].

5) 레이저 정확도 측정

레이저 정확도 측정 방법은 전산화단층 모의치료장치 갠트 리의 중심 레이저를 레이저 정확도 측정 팬텀에 일치시키고, 두께의 영상을 얻어 영상의 양측 레이저와 일치시킨 단면 영상 에서 방사선 비 투과성 물질이 나타는지 확인하고, 다른 단면 영상에서 나타나는지 관찰한다[Fig. 7]. 레이저 정확도는 수평, 수직으로 ±2 ㎜ 범위 내에 위치하면 된다[3,11].

Ⅲ. 결 과

1. 특수의료장치(전산화단층촬영 장치) 정도관리 항목 평가

성능평가용 팬텀으로 영상을 평가해 보았을 때, 감약 계수, 노이즈, 균일도(homogeneity), 공간분해능(spatial resolution), 대조도 분해능(contrast resolution), 슬라이스 두께, 인공물 유·무(Artifact)가 허용 오차 내로 결과가 나타났다[Table 1].

2. 전산화단층 모의치료장치 정도관리 항목 평가

1) 전산화단층 모의치료장치의 전산화단층선량지수 측정

정도관리용 두부, 체부용 팬텀으로 중심부와 상하좌우로 나누어서 전산화단층선량지수를 전리함을 삽입하여 측정하 였다. 두부 팬텀에서 중심부 선량은 관전압이 80, 100, 120 kVp로 증가함에 따라 0.81, 1.55, 2.50 mGy로 측정되었다. 그리고 상하좌우 선량은 아래쪽이 낮게 측정되었고, 위쪽이 높게 측정되었다. 위치에 따른 측정치는 큰 차이가 없었다. 체부 팬텀에서 중심부 선량은 관전압이 80, 100, 120 kVp 로 증가함에 따라 0.22, 0.47, 0.81 mGy로 측정되었다. 그 리고 두부 팬텀에서 측정된 수치와 비슷한 패턴으로 아래쪽 이 낮게 측정되고, 위쪽이 높게 측정되었다[Table 2].

2) 테이블 이동거리 측정

이동 거리의 결과값은 중앙 위치를 기준으로 상하좌우 이 동은 오차 범위 ±2 ㎜ 이내로 이동 시 차이가 없었다. 수직 이동 시에도 ±2 ㎜ 이내로 차이가 없었다[Table 3].

3) 테이블 기울기 측정

테이블 이동에 따른 기울기는 33 kg 팬텀을 올려놓고 이 동했을 경우는 테이블을 위로 끝까지 올렸을 때, 테이블 끝 에서부터 거리가 가까울수록 기울기가 차이가 많이 나타났 다. 팬텀이 있는 경우와 없는 경우에서 기울기의 차이는 크 게 나타나지 않았다[Table 4].

4) 영상의 왜곡 측정

영상 왜곡의 측정은 왜곡용 팬텀을 이용하여 촬영 영상을 봤을 때 정확한 중심적인 위치에 대상을 놓고 촬영을 해야 왜곡이 없는 영상을 획득할 수 있다. 테이블 중앙부에서 획 득한 팬텀 영상의 좌우 실측치는 19.91 ㎝, 왼쪽에 팬텀을 위치했을 때 실측치는 19.83 ㎝, 오른쪽에 팬텀을 위치했을 때 실측치는 19.86 ㎝으로 측정되었다[Fig. 8].

5) 레이저 정확도 측정

레이저 정렬의 정확도 측정의 결과는 레이저가 레이저 정 렬 팬텀에 일치하는 것을 볼 수 있다[Fig. 9]. 오차 범위 ±2 ㎜ 이내로 정확도를 평가할 수 있었다[Table 5].

Ⅳ. 고 찰

방사선치료 과정에서 정상조직을 보호하고 종양의 위치 를 보다 확실히 알아보기 위해서는 여러 가지 방법이 시도 되고 있지만 그 중에 가장 기본적이고 중요한 것이 모의치 료 및 치료계획이다. 투시를 이용한 모의치료장치는 대부 분의 의료기관에서 사용이 줄어들고 대부분의 기관에서는 전산화단층 모의치료장치를 이용해서 종양과 정상조직의 위치를 확인하고 있다. 전산화단층 모의치료장치는 정확도 와 정밀도가 높게 요구되기 때문에 장치의 효율을 높이기 위해 주기적인 관리가 필요하다[12]. 그러므로 전산화단층 모의치료장치의 관리를 위해 필요한 항목과 항목 평가를 위한 도구들이 개발되어야 한다. 국외 여러 나라에서 실시 하고 있는 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 체계를 파 악하여 우리나라의 현 실정에 맞는 정도관리 항목을 개선 하고자 문헌고찰 및 조사 연구와 실험 연구를 병행하여 진 행하였다[13]

연구 방법으로는 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 항목 개선에 대해 알아보고자 세계 각국의 정도관리 현황을 검색하여 국내에서 개선이 필요한 항목들을 분석하여 선별 하였으며, 그 항목들의 성능을 평가하기 위해 필요한 재료 들을 구하여 실험하였다[14]. 결과를 조금 더 보완하기 위해 서 기존의 국내 전산화단층촬영장치의 정도관리 항목들도 포함시켜 전산화단층촬영장치 정도관리용 팬텀인 미국의학 물리학회(AAPM) 팬텀을 이용해 실험을 평가하였다[15].

Ⅴ. 결 론

전산화단층촬영장치는 환자의 진단을 위해 최근 필수적 으로 이용되고 있는 장비이므로 그에 따른 정확성이 중요하 기 때문에 법적으로 관리를 규정하고 있다. 전산화단층 모 의치료장치도 방사선치료 시에 정확한 위치확인과 선량계 산을 위해 필수적으로 사용하는 장치이다. 그러므로 전산화 단층 모의치료장치가 유지 및 관리를 하기 위해서 장치의 용도에 맞는 적절한 정도관리가 필요하다. 본 연구에서는 특수의료장비 품질관리 검사의 기준 항목인 물의 감약계수, 노이즈, 균일도, 공간분해능, 대조도분해능, 절편두께, 인 공물유무를 전단화단층 모의치료장치에 적용하였다. 그리 고 국외 여러 나라의 전산화단층 모의치료장치의 정도관리 항목들을 취합해서 공통적으로 평가해야 될 항목을 선정하 여 평가하였다. 각 기관에서 정도관리 항목으로 중요하게 판단되는 항목들이 있을 것이다. 본 연구 결과를 보았을 때 테이블 이동의 정확성, 테이블 기울기, 전산화단층선량지 수, 레이저정확도, 인공물 유무, 영상의 왜곡 항목의 실험을 통해 전산화단층 모의치료장치의 정확도를 향상시켜 환자 치료의 질이 향상될 수 있을 것이라고 본다. 그리고 향후에 전산화단층 모의치료장치 정도관리 팬텀을 제작해서 사용 한다면 조금 더 다양한 질 관리 향상이 이루어질 수 있을 것 이라 예상된다. 국내에서도 전산화단층 모의치료장치의 정 도관리 방향 제시를 통해 장치의 정확성이 유지되고, 조금 더 개선된 정도관리 항목으로 관리된 전산화단층 모의치료 장치를 이용해 방사선 치료 결과가 향상되길 바란다.