Ⅰ. 서 론

방사선을 이용하는 의료분야는 과학기술의 발전으로 정 보산업(Information Technology; IT)과 인공지능(Artifial Intelligence; AI)을 활용하면서 진단검사 및 치료 분야에서 응용 범위가 증가하고 있는 추세이다. 최근 5년간 건강보험 심사평가원의 통계에서 방사선검사 건수는 매년 약 100만 명, 검사 횟수는 1,000만 건으로 증가하고 있는 것으로 나 타났다[1]. 이와 같이 의료 방사선 이용 증가는 진단 및 치료 에서 이득과 함께 방사선 피폭에 의한 장해를 초래하는 양 면성을 가지고 있다. 따라서 진단가치가 높은 영상의 질 관 리와 피폭선량을 최적화 및 정당화된 의료 방사선 피폭의 저감화를 위한 기술적 노력 및 방사선 관계 종사자의 관심 이 요구되고 있다[2].

유양돌기의 일반촬영 검사는 외이도 부위를 중심으로 발생 하는 중이염 등 병변을 진단하는 검사로 간단하고 경제적이므 로 많이 시행되는 검사법으로 대상자는 소아 및 청소년이 많 이 차지하고 있다. 특히 검사 부위는 국제방사선방호위원회 (International Commission on Radiological Protection; ICRP)에서 방사선 감수성이 높은 부위로 규정하고 있는 수정 체 및 갑상샘과 침샘 등을 조사야 범위에 포함하고 있다.

일반촬영검사는 진단가치가 높은 영상의 질 관리와 함께 방사선피폭 선량을 최소화 할 수 있도록 해야 한다[3]. 그러 나 방사선발생장치 시스템이 아날로그 시스템에서 디지털 시스템으로 발전하면서 편리함이 증가하고 있으나 상대적 으로 영상의 질과 방사선피폭 관리가 미비하다고 할 수 있 다. 방사선검사에서 발생되는 산란선은 영상의 질과 피폭선 량에 많은 영향을 미치는 인자로 높은 관전압 사용과 두꺼 운 피사체 그리고 조사야가 넓을수록 많이 발생한다. 산란 선을 감소시키기 위한 가장 기본적인 방법으로 조사야를 가 능한 검사 부위만 포함하도록 조절하는 것으로 조사야를 줄 이면 입사표면선량(Entrance Surface Dose; ESD)과 산란 선의 감소로 인하여 부가적으로 대조도가 증가되는 장점이 있다[4,5]. 따라서 검사 부위에 따른 적절한 조사야 설정이 중요하므로 조사야를 줄이는 도구로 실린더 콘(cylinder cone)과 가변형 콜리메이터(variable collimator)를 사용하 는 방법이 있다[6], 방사선 영상의 화질에 대한 정량적인 평 가 요소는 대조도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio; CNR)과 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 측정하여 평가하고 있다[7].

본 연구는 디지털 시스템에서 소아 및 청소년을 대상으로 증가하고 있는 유양돌기 방사선검사에서 조사야 크기를 결 정할 수 있는 원통형 콘의 사용 유·무에 따른 영상의 질과 산란선을 정량적으로 측정하여 비교 평가하는데 목적이 있 다. 이와 같은 결과는 다른 부위의 일반촬영 검사에서 영상 의 질과 방사선 피폭선량에 영향을 미치는 조사야 사용법 관리의 기초자료로 활용될 것으로 사료된다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 측정도구 및 장치

본 연구에 사용된 측정 도구는 유양돌기(mastiod process) 를 검사하기 위한 두개부 팬텀(Head sectional phantom) 을 사용하였으며, 산란선 선량 측정은 측정기(The Unfors, PSD-4, Sweden)를 사용하였고, 입사표면선량은 직독식 측 정기(Unfos, ThinX RAD, sweden)를 사용하여 측정하였다.

방사선발생장치는 디지털 시스템(Dong Kang Medical, Accuray 525R, (R-500-125), Korea)을 사용하여 영상을 획득하였다.

2. 연구 방법

1) 영상 측정 방법

유양돌기검사에서 실린더 콘(cylinder cone) 사용 유· 무에 따른 영상 차이와 주변 장기의 산란선 선량을 측정하 기 위해 촬영조건은 75 kVp, 250 mA, 0.10 sec(25 mAs)을 적용하여 촬영하였다[8].

영상의 크기는 실린더 콘의 사용 유·무에 따라 사용 전 에는 초점-영상수용부 간의 거리(Source-Image receptor Distance: SID) 100 ㎝, 조사야 24 ×36 ㎝(864 ㎠)으로 설 정하였으며, 실린더 콘은(SID 70 ㎝, 반경 10.5 ㎝, 조사야 86.59 ㎠) 설정하였다.

실린더 콘 사용 시 SID 축소로 인하여 영상 확대률 (식 1) 은 사용전 보다 1.43배 확대되는 것으로 나타났다[9].

영상획득은 유양돌기의 일반촬영 자세로 Law method는 측방향(Rt. Lateral)으로 단일 각도 검사법으로 하였고, Stenver's method 축측사방향(Rt. axiolateral oblique projection)으로 촬영하였다(Fig. 1)[10].

2) 선량측정방법

방사선 선량 측정은 입사표면선량과 ICRP에서 규정하고 있는 감수성이 높은 부위의 산란선 선량을 측정하였다. 입 사표면선량은 선량계를 조사야 안에 위치시켜 측정하였고, 주변 장기의 산란선 선량은 양쪽 수정체(Eye ball), 귀밑샘 (Parotid gland), 갑상샘(Thyroid gland)에 4개의 센서를 부착하여 동시에 측정하였다.

산란선 측정기를 부착시킨 팬텀(phantom)에 실린더 콘 을 사용하였을 경우와 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우로 구분하여 측정하였다. 검사 부위는 우측 유양돌기 부위를 대상으로 5회 측정하여 평균값으로 분석하였다.

3) 영상의 질 평가 방법

영상의 질 평가는 촬영한 영상을 Image J. Ver. 1.50 프로그램을 활용하여 관심 영역(ROI)을 설정하여 SNR 과 CNR 값을 측정하였다. ROI 설정은 유양돌기 부분을 Signal로 설정하고 주변부를 Noise로 설정하여 ROI를 각각 5곳을 설정하여 분석하였다(Fig. 2).

SNR과 CNR의 측정은 (식 2)와 (식 3)을 적용하여 산출 하였다[11].

3. 통계학적 분석

통계학적 분석은 SPSS(version 22.0, SPSS, Chicago, IL, USA)를 사용하였으며, 영상평가의 측정값, 선량의 평 균과 표준편차 및 최소와 최대값을 산출하기 위해 기술통계 를 실시하였다. 실린더 콘 사용 유·무 차이를 비교 분석하 기 위해 대응표본(Paired t-test) t-test를 실시하였으며, 통계적 유의수준은 p<0.05 이하이면 유의성이 있는 것으로 평가하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 실린더 콘 사용 유·무에 따른 영상평가

1) Law method

실린더 콘 사용에 따른 영상을 비교 분석한 결과 Table 1과 같이 나타났다.

SNR은 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 2.58, 실린더 콘 을 사용하였을 때 2.87로 실린더 콘을 사용하였을 때 SNR 이 더 높게 측정되었다. CNR은 실린더 콘을 사용하지 않았 을 때 0.03, 실린더 콘을 사용하였을 때 0.04로 실린더 콘 을 사용하였을 때 CNR이 더 높게 나타났다. 이는 통계적으 로 유의성이 없는 것으로 나타났다(p>0.141)

2) Stenver’s method

Stenver’s method에서 실린더 콘 사용에 따른 영상을 비 교 분석한 결과 Table 2와 같이 나타났다.

SNR은 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 3.90, 사용하였 을 때 14.67로 실린더 콘을 사용하였을 때 SNR이 높게 측정 되었다. CNR은 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 0.04, 사 용하였을 때 0.05로 실린더 콘을 사용하였을 때 CNR이 높 게 측정되었다. 이는 통계학적으로 유의성이 있는 것으로 나타났다(p<.000)

2. 실린더 콘 사용에 따른 산란선 선량 측정

본 연구는 환자 자세는 우측 유양돌기 검사 자세로 하였 으며, 산란선 측정 부위는 ICRP에서 권고하고 있는 방사선 감수성이 높은 수정체, 귀밑샘, 갑상샘 부위를 측정하였다.

1) Law method

Law method에서 발생한 산란선 선량은 Table 3과 같이 측정되었다.

우측 수정체는 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 0.10 mGy, 사용하였을 경우 0.05 mGy로 측정되었으며, 좌측 수 정체의 경우 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 0.30 mGy, 사용하였을 경우 0.03 mGy로 측정되었다. 귀밑샘의 경우 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 2.02 mGy로 측정되었지만 사용했을 때 선량이 측정 수치 이하로 측정되었다. 갑상샘 의 경우 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 0.29 mGy, 사 용하였을 경우 선량이 측정 수치 이하로 나타났다. 이는 통 계학적으로 유의성이 있는 것으로 나타났다(p<.000).

2) Stenver’s method

Stenver’s method에서 발생한 산란선 선량은 Table 4와 같이 측정되었다.

우측 수정체는 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 0.03 mGy, 사용하였을 때 측정 수치 이하로 측정되었으며, 좌측 수정체는 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 0.12 mGy, 사 용하였을 때 측정 수치 이하로 측정되었다. 실린더 콘을 사 용하지 않았을 경우 귀밑샘은 1.43 mGy, 갑상샘 0.09 mGy 로 측정되었고, 실린더 콘을 사용하였을 때 측정값은 수치 이하로 측정되었다. 이는 통계학적으로 유의성이 있는 것으 로 나타났다(p<.000).

3. 입사표면선량

입사표면선량을 측정한 촬영조건은 질병관리본부에서 진 단참고수준 가이드라인으로 제시하고 있는 두개부 측방향 조건으로 75 kVp, 25 mAs를 적용하였으며, 결과는 Table 5와 같이 측정되었다.

Law method의 경우 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 1.67 mGy, 실린더 콘을 사용하였을 경우 3.71 mGy로 실린 더 콘을 사용하지 않았을 경우 더 낮게 측정되었다.

Stenver’s method의 경우 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 1.59 mGy, 실린더 콘을 사용하였을 경우 5.45 mGy로 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 입사표면선량은 더 낮게 측정되었다.

Ⅳ. 고 찰

최근 방사선 장치가 아날로그 시스템에서 디지털 시스템 으로 발전하면서 방사선 검사 건수가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 디지털 시스템의 편리함은 검사 시 불필요한 부 위까지 조사야를 포함시켜 검사 후 영상의 범위와 인위적인 영상의 질을 조절함으로써 상대적으로 영상의 질과 방사선 피폭 선량 관리가 미비하다고 할 수 있다. 방사선촬영에서 콜리메이터는 조사야 크기를 조절하여 환자의 피폭선량과 산란선 선량을 감소시킬 뿐만 아니라 영상의 질을 향상시키 므로 조사야 설정과 관리가 필요하다[10].

본 연구는 소아 및 청소년을 대상으로 급속히 증가하고 있는 유양돌기 방사선 일반촬영에서 조사야 사용법에 따른 영상의 질 평가로 SNR 및 CNR을 측정하였고, 감수성이 높 은 수정체, 귀밑샘, 갑상샘의 산란선 선량을 정량적으로 측 정하여 평가하였다.

영상의 질 평가의 Law법에서 SNR은 실린더 콘을 사용하 지 않았을 때 2.58, 사용하였을 때 2.87이었으며, CNR은 사용하지 않았을 때 0.03, 실린더 콘을 사용하였을 때 0.04 로 측정되었다. Stenver’s 법은 SNR은 실린더 콘을 사용하 지 않았을 때 3.90, 사용하였을 때 14.67이었으며, CNR은 사용하지 않았을 때 0.04, 실린더 콘을 사용하였을 때 0.05 로 측정되었다.

이는 선행 연구(Kang 2018)에서 IRIS 콜리메이터를 이 용하면 환자의 방사선 피폭선량의 감소와 SNR, CNR, 선예 도, 공간분해능이 증가하는 것으로 보고 하였다[6]. 이와 같 은 결과는 실린더 콘을 사용했을 경우 CNR과 SNR이 높게 측정되어 본 연구와 결과와 같은 맥락이라고 할 수 있다.

실린더 콘 사용에 따른 산란 선량 결과는 Law법에서 실 린더 콘을 사용하지 않았을 경우 우측 수정체 0.10 mGy, 좌 측 0.30 mGy 이었으며, 귀밑샘은 2.02 mGy로 측정되었고, 갑상샘은 0.29 mGy로 측정되었다. 실린더 콘을 사용했을 경우 우측 수정체 0.05 mGy, 좌측 수정체 0.03 mGy이었 으며, 귀밑샘과 갑상샘은 측정 수치 이하로 측정되었다. Stenver's법에서 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 우측 수정체 0.03 mGy, 좌측 수정체 0.12 mGy 이었으며, 귀밑 샘은 1.43 mGy, 갑상샘은 0.09 mGy로 측정되었다. 실린더 콘을 사용했을 경우는 모든 부위에서 측정 수치 이하로 측 정되었다. 이는 선행연구(Choi 2013)의 X선 촬영 시 조사야 크기를 최대한 조정하여 최적화시키며 최대화에 비해 피사 체 주변의 X-선 산란선 발생량은 약 6∼7배 정도 감소하였 으며[12], (Jeon 2020)은 유리선량계를 이용하여 산란선의 유효선량을 측정한 결과 콘을 사용하여 조사야를 제한하면 선량의 감소율이 42.75%∼70.08% 있다고 보고하고 있다 [13]. 이러한 결과는 조사야가 산란선의 발생에 영향을 주는 요인으로 작용하여 조사야를 줄이며 산란선 선량이 감소하 는 결과와 같은 맥락으로 생각할 수 있다.

입사표면선량은 질병관리본부에서 진단참고수준가이드 라인으로 제시하고 있는 두개부 측방향 촬영 조건으로 75 kVp, 25 mAs를 적용하였으며[8], 실린더 콘 사용 시 Law 법은 3.71 mGy, Stenver’s법은 5.45 mGy로 측정되었고, 실린더 콘을 미사용 시 Law법은 1.67 mGy, Stenver’s법은 1.599 mGy로 측정되었다. 이와 같은 결과는 실린더 콘을 사용하지 않았을 경우 입사표면선량이 더 낮은 것으로 나타 났다. 선행연구(Kang 2018)에서 SID가 100, 120, 140 ㎝로 증가시키면 면적선량은 각각 40.93, 40.65, 39.96 mGy· ㎠로 측정되었고, 조리개형 콜리메이터에서의 면적 선량은 각각 36.54, 26.96, 21.49 mGy·㎠로 SID가 증가할수록 선량이 감소하는 것으로 보고하고 있으며[14], (Kim 2016) 은 복부팬텀을 이용한 연구에서 SID가 증가함에 따라 입사 표면선량(ESD)은 급격히 감소하는 것으로 보고하고 있 다[15]. 이는 본 연구에서 실린더 콘 사용 시 SID가 감소함 에 따라 입사표면선량이 증가하는 결과와 같은 맥락으로 생 각할 수 있다.

본 연구 결과는 유양돌기 방사선검사에서 조사야 사용법 에 대한 가이드라인을 제공할 뿐만 아니라 일반촬영 분야에 서 방사선피폭 선량을 최소화하면서 진단 가치가 높은 영상 의 질을 향상시키는 방안의 기초자료로 활용할 수 있을 것 으로 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 디지털 시스템에서 유양돌기검사 시 실린더 콘 사용 유·무에 따른 영상의 질 평가와 ICRP에서 규정하고 있는 감수성이 높은 수정체, 귀밑샘, 갑상샘 부위의 산란선 선량을 정량적으로 측정하여 분석한 결론은 다음과 같다.

첫째, 화질평가에서 CNR과 SNR은 실린더 콘을 사용하 지 않았을 때 보다 사용하였을 때 높게 나타났으며, 이는 통 계학적으로 유의성이 없는 것으로 나타났다.

둘째, 주요 장기의 산란선 선량은 실린더 콘을 사용하지 않았을 때 보다 사용하였을 때 낮게 나타났으며, 이는 통계 학적으로 유의성이 있는 것으로 나타났다.

셋째, 진단참고수준 촬영조건을 적용한 입사표면선량은 실린더 콘을 사용하였을 경우 보다 사용 하지 않았을 경우 더 낮게 측정되었다.

본 연구는 소아와 청소년을 대상으로 급격히 증가하고 있 는 유양돌기 검사에서 조사야를 줄일 수 있는 실린더 콘 사 용 유·무 따라 영상의 질과 산란선 선량을 측정하여 유용 성을 평가하였다. 이와 같은 결과는 방사선 일반촬영 검사 에서 조사야 사용법에 대한 가이드라인을 제공할 뿐만 아니 라 방사선피폭 선량을 최소화하면서 진단가치가 높은 영상 을 제공하는 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.