Ⅰ. 서 론

사람의 뇌(brain)가 신체 중에 차지하는 비중은 2.0∼ 2.5% 미만으로 작은 기관에 불과하지만, 인체의 모든 기능 을 조절하는 통제 기관으로서의 역할 뿐만 아니라 정신적인 조절 기능도 관장하는 매우 중요한 기관이다[1]. 뇌 병변은 크게 뇌졸중(stroke), 뇌종양(brain tumor), 치매(dementia) 로 구별할 수 있는데[2], 특히 뇌졸중의 하나인 뇌출혈은 두 부외상, 고혈압, 동맥류 혹은 동정맥 기형 등 여러 가지 혈 관성 질환, 종양 등의 원인으로 발생 된다[3]. 뇌출혈의 조 기 발견과 신속한 치료 과정은 환자의 생명 연장과 환자의 예후 및 사회 복귀에 지대한 영향을 미친다[4]. 일반적인 뇌 출혈 진단 방법으로 뇌(brain) 컴퓨터단층촬영(computed tomography; CT) 또는 자기공명영상(magnetic resonance imaging; MRI)이 시행된다. 이 같은 검사는 일반 방사선검 사에 비해 검사 비용이 고가이고, 상대적으로 검사 시간이 길며, 환자가 동일한 자세를 유지해야 하는 어려움이 있다. 또한, CT는 일반 방사선검사에 비해 방사선 선량이 높은 단 점이 있어, 일반 방사선검사가 선행적으로 시행된다[5].

기본적으로 시행되는 두부 방사선검사(skull radiography) 에는 전·후 방향 검사(anteroposterior projection; skull AP), 측 방향 검사(lateral projection; skull lateral), 전·후 축 방향 검사 (anteroposterior axial projection; Town’s)가 있다. 검사 관련 서적에서는 두부 측 방향 검사 시 선원 영상수용체간 거리(source to image receptor distance; SID)를 100 ㎝에서 앉은 자세로 목을 회전시켜 검사 측면을 영상수용체(detector)에 밀착시키고, 영상수용 체에 정중면(midsaggital plane; MSP)이 수평, 안와하이공 선(infraorbitometal line; IOML)에 수직이 되도록 위치시 킨 후 중심 X선을 외이도(external auditory meatus; EAM) 상방 5 ㎝를 향해 수직 입사하여 영상을 획득한다[6]. 이 방법은 고개를 돌려서 검사 측을 detector에 밀착시켜 검사하기 때문에 환자가 고령이거나 질환의 심각성으로 인 해 검사 자세를 취하기 어려운 경우 부정확한 자세로 인해 병변의 왜곡 발생 및 재촬영의 원인이 될 수 있다[7].

선행 연구에 따르면, 진단용 방사선검사 장비의 standing 과 table detector의 오염도는 다른 접촉 장비의 오염도보다 높으며, 환자의 피부가 detector에 직접 접촉하는 것은 접촉 감염에 노출될 확률을 증가시킬 수 있다고 보고하였다[8].

이에, 본 연구에서는 두부 측 방향 검사 시 SID와 자세 변화에 따른 선량과 영상품질의 비교를 통해 환자의 피부를 detector에 접촉하지 않는 검사 자세의 유용성에 대해 고찰 하고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 연구 대상

본 연구에서는 인체등가전신촬영 모형인 Anthropomorphic RANDO woman phantom (Alderson Research Laboratories, Stamford, USA)을 사용하였고, X선 발생장치는 GC 85A (Samsung Electronics, Korea)를 이용하였다. 선량 측정 은 Unfors PSD(Unfors Instruments Inc, New Milford, USA)를 사용하였으며, 영상품질 평가는 영상분석프로그램 (Image J Ver. 1.53e, National Institutes of Health, USA)을 이용하였다.

2. 연구 방법

1) 실험 방법

phantom의 우측면이 detector를 향하게 위치시켰고, detector와 phantom의 MSP는 평행, IOML은 수직이 되도 록 자세잡이 했다. 조사 조건은 70 ㎸p, 200 ㎃, 10 ㎃s로 동일하게 적용하였고, 조사야 크기는 가로 32.258 ㎝ × 세 로 34.544 ㎝, 중심 X선은 EAM을 향해 수직 입사하였으며, 모든 영상 획득 방법에서 동일하게 적용하였다.

(1) SID 거리 변화에 따른 영상 획득 방법

Phantom은 skull lateral position으로 고정 후 SID를 110 ㎝와 180 ㎝로 구분하여 조사하였으며[Fig. 1. (a), (b)], SID 110 ㎝는 110 ㎝, SID 180 ㎝는 180 ㎝이라고 정의하였 다. 참고로 SID 110 ㎝는 현재 임상에서 일반적으로 적용되 는 SID 이다.

(2) 검사 자세 변화에 따른 영상 획득 방법

검사 자세 변화에 따른 영상 획득 방법은 SID 180 ㎝로 고정시킨 후, skull lateral position에서 detector에 밀착 시켰을 때와 그렇지 않은 경우로 구분하였으며, detector에 밀착한 경우를 Contact, 그렇지 않은 경우를 Uncontact로 정의하였다[Fig. 1. (b)].

(3) 성별에 따른 영상 획득 방법

SID 180 ㎝, Uncontact 자세에서 진행하였으며, 피사체와 영상수용체 간 거리(object to image receptor distance; OID)를 고려하여 여성과 남성의 어깨 넓이를 구분하여 조사 하였다. phantom의 어깨 넓이가 한국인 여성의 평균 어깨 넓이와 동일하였기 때문에 phantom의 어깨를 detector에 밀착시킨 경우를 Female로 설정하였고, detector로부터 어 깨를 2 ㎝ 떨어뜨린 경우를 Male이라고 정의하였다. 한국인 의 평균 어깨 넓이는 2015년 한국인 인체지수조사(여성: 12.05 ㎝, 남성: 14.25 ㎝)를 참고하였다[9], [Fig. 1. (c)].

2) 선량 측정 방법

선량 측정은 입사표면선량(entrance surface dose; ESD) 를 측정하였다. 반도체 소자는 EAM에 고정하였으며, 각 조 건 별로 30회 조사하여 획득한 선량 값을 기록하였다.

3) 영상품질 측정 방법

영상품질 측정 인자는 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio; SNR)와 대조도 대 잡음 비(contrast to noise ratio; CNR)를 이 용하였고, Image J (Ver. 1.53e, National Institutes of Health, USA) 프로그램을 사용하여 평가하였다. SNR, CNR 측정을 위한 관심영역(region of interest; ROI)은 1 × 1 ㎠ 크기로 총 3곳 (전두동; frontal sinus, 외이도; EAM, 안장; sella turcica)에서 측정하였으며[Fig. 1. (d)], SNR과 CNR은 식(1), (2)와 같은 방법으로 계산하였다[10].

4) 자료분석방법

본 연구에서 수집된 자료는 정규성 검정(Shapiro-Wilk)을 통해 정규성 확인 후(p>0.05), 독립표본 t 검정(independent t-test)을 이용해, 각 그룹의 ESD와 SNR, CNR의 평균값 을 비교분석 하였다. 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. SID 간 거리 변화에 따른 선량 및 영상품질 인자 비교 결과

SID 거리 변화에 따른 ESD의 평균값은 110 ㎝의 경우 729.18±4.62 μ㏉, 180 ㎝의 경우 224.18±0.74 μ㏉로 나 타났다. Frontal sinus, EAM, sella turcic에서 SID 거리 변화에 따른 SNR의 평균값은 110 ㎝의 경우 4.02±0.01 ㏈, 10.92±0.04 ㏈, 3.56±0.01 ㏈이었고, 180 ㎝의 경우 2.65±0.01 ㏈, 10.04±0.07 ㏈, 3.46±0.01 ㏈로 나타났다. 세 위치에서 CNR의 평균값은 110 ㎝의 경우 5.68±0.01 ㏈, 15.43±0.06 ㏈, 5.03±0.01 ㏈이었고, 180 ㎝의 경우 3.74±0.01 ㏈, 14.15±0.10 ㏈, 4.89±0.02 ㏈로 나타났 다. 모든 ESD와 영상품질 인자의 각 그룹 간 평균값의 차이 는 통계적으로 유의하였다(p<0.01), (Table 1), [Fig. 2. (a), (b)].

2. 검사 자세 변화에 따른 선량 및 영상품질 인자 비교 결과

Contact와 Uncontact에서 측정된 ESD의 평균값은 224.18±0.74 μ㏉와 251.58±1.04 μ㏉로 측정되었다. 두 자세에서 신호 대 잡음비의 평균값은 Contact의 경우 2.65±0.01 ㏈(frontal sinus), 10.04±0.07 ㏈(EAM), 3.46±0.01 ㏈(sella turcica)이었고, Uncontact의 경우 3.72±0.01 ㏈, 8.44±0.06 ㏈, 2.66±0.01 ㏈이었다. Contact 자세에서 Frontal sinus, EAM, sella turcic에서 CNR의 평 균값은 3.74±0.01 ㏈, 14.15±0.10 ㏈, 4.89±0.02 ㏈이었 고, Uncontact 자세에서는 각각의 위치에서 5.26±0.02 ㏈, 11.00±0.09 ㏈, 3.76±0.01 ㏈로 나타났다. ESD와 영 상품질 인자의 평균값은 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.01), (Table 2), [Fig. 2. (c), (d)].

3. 성별에 따른 선량 및 영상품질 인자 비교 결과

Female과 Male의 ESD 평균값은 251.58±1.04 μ㏉와 263.39±1.21 μ㏉로 나타났다. SNR의 평균값은 Female의 경우 frontal sinus는 3.72±0.01 ㏈, EAM은 8.44±0.06 ㏈, frontal sinus는 2.66±0.01 ㏈이었고, Male의 경우 frontal sinus는 3.43±0.01 ㏈, EAM은 9.81±0.07 ㏈, sella turcica는 3.00±0.01 ㏈로 측정되었다. 세 위치 (Frontal sinus, EAM, sella turcic)에서 CNR의 평균값은 Female 그룹에서는 5.26±0.02 ㏈, 11.00±0.09 ㏈, 3.76±0.01 ㏈이었고, Male 그룹에서는 4.85±0.01 ㏈, 13.79±0.10 ㏈, 4.23±0.01 ㏈이었다. ESD와 영상품질 인 자 모두 각 그룹간의 평균값 비교 결과 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.01), (Table 3), [Fig. 2. (e), (f)].

Ⅳ. 고 찰

두부 방사선검사는 머리에 외부적인 충격이나 교통사고 등으로 응급실 내원 시 기본적으로 실시하는 검사로, 이 중 skull lateral projection은 대부분 앉은 자세에서 검사한다 [7, 11]. 하지만, 이 자세는 경부의 운동범위가 제한적이거 나 심한 외상 환자의 경우 적용에 한계가 있고, detector에 환자의 신체를 직접 접촉함으로 인해 교차 감염의 가능성이 높아질 수 있으며[12], 의료 관련 감염의 경우 의료인이 주 의하거나 환경을 조절함으로서 30∼35%의 예방 효과가 있 음이 밝혀졌다[13]. 본 연구는 이러한 점에 착안하여 기존의 skull lateral 검사법에서 SID와 검사자세를 변화시켜 선량 과 영상품질 평가를 진행하였고, 새로운 검사방법에 대한 유용성을 증명하여 임상에서의 적용을 제안하고자 진행하 였다.

본 연구의 결과, 동일한 조건에서 SID를 110 ㎝에서 180 ㎝로 증가 하였을 때, ESD는 약 70%, SNR과 CNR은 약 10% 감소하였다. 이 같은 결과는 복부 단순 방사선검사 (abdominal radiography) 시 SID 거리를 100 ㎝에서 140 ㎝로 증가 시 ESD가 17.42% 감소하고, 늑골 후·전면 방향 방사선검사 시 SID 거리를 100 ㎝에서 180 ㎝로 증가 하였 을 때 약 4.4배의 ESD 감소 효과가 있었다는 선행연구와 유 사했다[14, 15]. Detector의 접촉 유·무에 따른 ESD의 차 이는 약 10%, SNR과 CNR은 약 20%로 나타났다. SID 180 ㎝에서 동일한 조건으로 phantom의 측면을 detector에 접 촉한 경우보다 접촉하지 않았을 경우의 ESD 값이 더 높게 측정된 것을 보았을 때, phantom의 두부를 투과한 일부 X 선이 detector에 흡수되는 과정에서 후방 산란선이 선량 값 에 영향을 미친 것으로 사료된다. 성별에 따른 어깨 넓이 차 이를 고려하여 SID를 180 ㎝로 설정하고, Uncontact와 같 은 방법으로 측정하였을 때, ESD는 여성이 남성보다 약 4% 낮게 측정되었고, SNR은 남성이 여성보다 약 13% 높게 측 정되었으며, CNR은 약 20% 높게 측정되었다. 이는 박영선 등의 연구에서 피사체의 두께가 두꺼울수록 환자의 피폭 선 량이 증가한다는 연구 결과와 유사하였다[16].

박 등은 방사선검사에서 환자 선량 감소하는 방법으로 120 ㎝ 이상으로 SID의 증가가 필요하고, 영상의 품질을 유 지하는 가능한 낮은 관전류와 검사 부위에 맞는 최적화된 조사야 조절, 대조도에 영향을 미치지 않는 높은 관전압(㎸ p)을 사용하는 것이라고 하였다[17].

일반적으로 OID 차이를 고려하여 SID를 증가하는 경우 거리역자승의 법칙을 이유로 선량을 증가시켜야 한다고 주 장하지만, 권순무 등의 연구에 의하면 흉부 방사선검사 시 SID 200∼300 ㎝ 구간일 때, SID 증가에 따른 빔의 투과력 증가와 광자 수 감소의 정도가 비슷해 SNR의 변화가 적었 으며, SID 180 ㎝에서의 영상과 유의한 차이가 없는 영상을 얻을 수 있었다고 보고하고 있다[18].

본 연구 및 선행 연구의 결과로 보았을 때 skull lateral 검사 시 SID 180 ㎝에서 환자의 두부를 detector에 접촉하 지 않은 새로운 두부 측 방향 검사 자세는 일반적인 두부 측 방향 검사 자세와 비교하여 70%의 선량을 감소시킬 수 있었 다. 영상품질 측면에서 통계적으로 정량적인 차이가 있었으 나, 선행연구의 결과로 유추해 보았을 때 영상품질에 큰 영 향을 주지 않을 것으로 사료된다. 그러므로 본 연구는 환자 선량을 감소시키면서, 움직임에 제한이 있는 환자를 보다 편하게 검사할 수 있는 방법을 제시했다는 점에서 의의가 있다.

하지만, 본 연구는 성별의 기준으로 여성과 남성의 어깨 넓이만을 비교하였고, 정성적인 평가가 이루어지지 않은 한 계점을 지니고 있으며, 선량계의 특성상 후방산란선에 대한 부분은 고려되지 않았다. 추후 실제 환자를 대상으로 여성 과 남성의 여러 비교 인자를 통한 연구와 정성적인 평가가 필요할 것으로 생각된다.

Ⅴ. 결 론

skull lateral 시 SID와 검사 자세의 변화가 선량과 영상 품질에 미치는 영향을 비교분석 한 결과는 다음과 같다. SID 를 110 ㎝에서 180 ㎝으로 조절하는 경우 약 70%의 선량 감 소효과가 있었고, Uncontact 보다는 Contact 자세에서 약 10%을 줄일 수 있었다. 어깨 넓이에 따른 ESD는 여성이 남 성보다 약 4% 감소하는 것으로 나타났다. 이에 본 연구는 선 량감소와 접촉 감염에 대한 노출 감소를 위해 두부 측 방향 방사선검사 시 SID 180 ㎝에서 환자의 머리를 detector에 접촉하지 않는 Uncontact 검사법을 적용할 것을 제안하며, 이러한 검사법은 움직임에 제한이 있는 환자의 경우 무리하 게 고개를 회전시키지 않아도 되기 때문에 기존의 검사법보 다 자세잡이에 있어 용이할 것으로 사료된다.