Ⅰ. 서 론

국내 허혈성 심장질환의 발병 빈도는 2018년에 약 91만 명에서 2021년에는 약 100만 명으로 약 10% 증가하였다[1]. 이와 같은 심장질환은 심인성 급사의 원인이 될 수 있으므로 조기 진단이 매우 중요하다. 이를 검사하기 위한 방법은 심장 자기공명영상(Coronary Magnetic Resonance Imaging, CMRI), 심장전산화단층촬영(Cardiac Computed Tomographic Angiography, CCTA), 심장동맥 조영술(Coronary Angiography, CAG)등이 있다[2].

그 중 심장동맥 조영 검사는 관상 동맥 질환을 진단하고 치료방침을 결정하는 데 있어서 현재까지 가장 정확한 검사 로 알려져 있다[3]. 이는 넙다리동맥(Femoral artery) 또는 노동맥(Radial artery)을 천자하여 카테터를 삽입한 후 방 사선 투시 하에 조영제를 주입하여 혈관의 구조적인 이상 유무를 진단할 수 있다. 수술적 방법에 비해 비침습적이고 합병증이나 감염의 발생을 방지할 수 있으며, 질환 발견 시 즉시 중재적 시술을 시행할 수 있다는 장점이 있다[4]. 그러 나 실시간 투시 하에 검사 및 중재적 시술이 이루어지므로 시술자 및 환자는 불가피한 방사선 피폭이 수반된다.

국내 의료 방사선에 의한 국민 1인당 유효선량은 2019년 기준 약 2.42 mSv으로 2016년 1.96 mSv에 비해 약 23% 증 가하였다[5]. 이처럼 의료 방사선에 의한 국민의 연간 평균 유효선량은 매년 증가 추세에 있으며, 이에 따라 의료기관 별 환자 선량 관리를 위한 노력이 필요하다.

과거 국제방사선방호위원회(ICRP)는 의료영상을 목적 으로 시행하는 방사선 검사에 대해서는 환자 선량 최적화 를 위해 각 국가의 실정에 맞게 진단참고수준(Diagnostic Reference Level, DRL)을 적용하도록 권고하였다[6]. 진단 참고수준은 방사선 진단 검사 시 환자의 방사선량을 측정하 고 평가하여 진단에 참고할 수 있도록 권고하는 수치로서, 사용 빈도가 높고 정기적인 검사에 대하여 설정한다[7].

이에 따라 국내에서도 중재적 시술 중 시술 빈도가 높은 시술 11가지를 대상으로 진단참고수준 가이드라인을 제시하 고 있다. 하지만, 본 가이드라인 내용에는 심장동맥 조영 검 사 및 중재적 시술에 대한 진단참고수준에 대한 자료는 미 비한 실정이다[8]. 과거 심장동맥 조영 검사에 관한 연구에 따르면, 검사 대상 환자의 증상이나 체형, 성별, 촬영 장치 의 조건, 시술자의 경력 등에 따라 환자가 받는 피폭선량은 광범위한 분포를 나타낸다고 보고하고 있다[9]. 또한 매년 심장동맥 조영 검사 및 중재적 시술 빈도가 증가함에 따라 국내 DRL 설정을 통한 환자 선량에 대한 최적화 방안이 필 요하다.

이에 본 연구에서는 첫째, 심장동맥 조영 검사 시 실제 임 상 정보 수집을 통한 검사 조건 및 노출 지수를 분석하고, 둘째, 방사선량 계산 프로그램을 이용하여 심장동맥 조영 검사 시 검사 조건에 따른 장기선량 및 유효선량을 산정하 고자 한다. 이를 통해 심장동맥 조영 및 중재적 시술 분야에 서의 체계적인 환자 선량 관리를 위한 기초자료로 제시하고 자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 심장동맥 조영 검사를 시행한 환자 선량 평가

의료기관 내 심장동맥 조영 검사를 시행한 환자 선량을 평가하고자 2023년 2월∼2023년 4월까지 S병원에서 심장 동맥 조영 검사를 시행한 69명의 환자 보고서를 수집하였 다. 사용된 검사 장치는 Trinias C8(SHIMADZU, single plane)장치를 이용하였으며, 검사 조건은 자동노출조절 (Auto exposure control, AEC) 장치를 통해 가변적으로 적 용되었고, 필터는 기본적으로 고유필터 1.5 mmAl, 부가필 터 0.3 mmCu가 사용되었다. 심장동맥 조영 검사 후 각 환자 별 생성되는 선량 보고서에는 검사 방향 및 각도에 따른 관전 압, 관전류, 조사시간, 선원-검출기 거리(Source to image receptor distance, SID), 공기커마(Air kerma, AK), 선량 면적곱(Dose area product, DAP), 투시시간(Fluoroscopy time, FT) 등의 정보가 기재된다. 생성된 선량 보고서를 토 대로 검사 조건 및 노출 지수에 대해 분석하였다.

2. 심장동맥 조영 검사 시 방사선량 계산 프로그램을 이용한 환자 선량 평가

본 연구는 Fig. 1과 같이 질병관리청에서 배포하고 있는 중재적 시술 및 투시 검사 시 환자 방사선량 계산 프로그램인 ALARA-F(경희대학교, ALhPS)를 이용하여 연구를 수행하 였다[10]. ALARA-F 프로그램은 다양한 투시검사 및 중재적 시술 검사 시 촬영방향, 검사범위, 관전압(kVp), 관전류 (mA), 투시시간(Fluoroscopy time, FT), 고유필터 및 부가 필터(Filtration), 초점-표면간 거리(Focus-skin distance, FSD), 조사범위(Field size) 등의 조건 입력을 통해 입사공기 커마(Entrance air kerma, EAK)와 선량면적곱(Dose area product, DAP)의 계산이 가능하다. 또한 ICRP 60, 103 권고 에서 제시하는 조직하중계수(Tissue weighting factor) 선 택을 통해 투시검사 및 중재시술 시 성별(남성 : 175 cm, 73 kg, 여성 : 164 cm, 60 kg)에 따라 노출되는 장기선량과 유효 선량을 계산할 수 있다.

1) 심장동맥 조영 검사 시 촬영 조건에 따른 장기선량 평가

심장동맥 조영 검사 시 환자의 장기선량 평가를 위해 기 존 연구를 참조하여 관전압 80 kVp, 관전류량 5 mAs, 15 Frame/s, 초점-표면간 거리 100 cm로 설정하였다[13]. 검 사 조건에 따른 장기선량 평가를 수행하고자 ALARA-F 프 로그램을 이용하여 중재적 시술 중 경피경혈관심장동맥확 장술(Percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTCA)을 선택한 후 기준 조건을 입력하였다.

첫째, 심장동맥 조영 검사 시 검사 방향에 따른 환자의 장 기선량을 평가하고자 일반적으로 많이 시행되는 LAO 30° & Cranial 30°, LAO 30° & Caudal 30°, RAO 30° & Cranial 30°, RAO 30° & Caudal 30°에 추가적으로 프로 그램에서 지원하는 PA, LAO 30°, RAO 30°, Caudal 30°, Cranial 30°를 더해 총 9개의 방향으로 세분화하여 선량 평 가를 수행하였다.

둘째, 심장동맥 조영 검사 시 검사 조건 변화에 따른 장기 선량을 평가하고자 임상적으로 많이 시행되고 있는 LAO Cranial view 30°로 고정된 상태에서 관전압, 관전류량, 프 레임 수(Frame Number), 초점-표면간 거리, 조사범위에 따른 장기선량을 평가하였다. 검사 조건 중 한 가지 변수를 변화할 때 나머지 인자는 기준 조건과 동일한 값으로 고정 한 상태에서 변화 정도를 분석하였다.

2) 국제방사선방호위원회 권고에 따른 환자의 유효선량 평가

심장동맥 조영 검사 시 노출되는 장기선량에 대한 인체의 위해도를 평가하기 위해, ICRP 60, 103 권고에서 제시한 조 직하중계수에 따른 인체 장기별 유효선량을 산정하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 심장동맥 조영 검사 시행 환자의 선량 보고서 평가

심장동맥 조영 검사를 시행한 환자의 선량 보고서 자료를 통해 검사 각도, 검사 조건(관전압, 관전류, 조사시간, SID) 분포에 대해 분류한 결과는 Table 1과 같다. 심장동맥 조영 검사 시 평균 관전압은 84.4±5.7 kV, 3사분위 관전압 87.6 kV로 나타내었고, 평균 관전류량은 4.5±0.6 mAs, 3사 분위 관전류량 4.9 mAs로 평가되었다. 공기커마는 평균 22.5±7.2 mGy, 3사분위 공기커마는 26.7 mGy로 나타내 었고, 선량면적곱은 평균 1.1±1.0 Gy·cm², 3사분위 선량 면적곱은 2.0 Gy·cm²로 평가되었다.

환자별 심장동맥 조영 검사 시 수행했던 모든 검사 방향 에 대해 합산한 총 선량지수 및 투시 시간의 분포는 Table 2와 같다. 심장동맥 조영 검사 시 공기커마의 총 합은 평균 234.0±112.1 mGy, 3사분위 값은 282.4 mGy으로 나타내 었고, 선량면적곱은 평균 25.9±13.0 Gy·cm², 3사분위 값 은 29.9 Gy·cm²로 평가되었다. 심장동맥 조영 검사 시 수 행되었던 총 투시 시간의 경우, 평균 2.5±2.0 min, 3사분 위 값은 2.8 min으로 평가되었다.

2. 방사선량 계산 프로그램을 이용한 환자 선량 평가

1) 심장동맥 조영 검사 시 검사 방향에 따른 장기선량

질병관리청에서 제공하는 ALARA-F 선량평가 프로그램 을 이용하여 심장동맥 조영 검사 시 검사 조건에 따른 장기 선량을 평가하였으며, 그중 주요 대표 장기선량에 대해 제 시하였다.

심장동맥 조영 검사 시 검사 방향에 따른 장기선량 평가 결과, 폐는 RAO 30° & Cranial 30°에서 0.131 mGy, 유방 은 PA, Caudal 30°, RAO 30° & Cranial 30°에서 0.010 mGy, 위는 RAO 30° & Cranial 30°에서 0.058 mGy, 적색 골수는 Cranial 30°에서 0.030 mGy, 갑상선은 Caudal 30°에서 0.011 mGy, 식도는 PA에서 0.089 mGy, 간은 LAO 30° & Cranial 30°에서 0.072 mGy, 심장은 RAO 30° & Cranial 30°에서 0.131 mGy로 가장 높은 선량분포 를 나타내었다.

2) 심장동맥 조영 검사 시 검사 조건에 따른 장기선량

심장동맥 조영 검사 시 검사 조건에 따른 장기선량 평가 결과, 첫째, Table 3과 같이 관전압 기준 조건인 80 kVp에서 의 장기선량을 기준으로 70 kVp 사용 시 장기별 최소 40.0 ∼최대 55.2%의 선량감소 효과를 나타내었고, 90 kVp 사용 시 최소 71.0∼최대 120.0% 선량이 증가된 경향을 보였다.

둘째, Table 4와 같이 관전류량 기준 조건인 5 mAs에서 의 장기선량을 기준으로 3 mAs 사용 시 장기별 최소 39.7∼ 최대 50.0%의 선량감소 효과를 나타내었고, 7 mAs 사용 시 최소 25.0∼최대 60.0% 선량이 증가된 양상을 나타내었다.

셋째, Table 5와 같이 심혈관 조영 검사 시 획득하는 영상 수(Frame) 15를 기준으로 10 Frame 사용 시 장기별 최소 20.0%∼최대 34.5%의 선량감소 효과를 보였고, 20 Frame 사용 시 최소 25.0%∼최대 40.0%의 선량이 증가된 경향을 나타내었다.

넷째, Table 6과 같이 초점-표면간 거리(FSD)는 100 cm 를 기준으로 90 cm 사용 시 장기별 최소 20.7%∼최대 40.0%의 선량이 증가된 경향을 나타내었고, 110 cm 사용 시 최소 0.0∼최대 25.0% 감소된 양상을 보였다.

다섯째, Table 7과 같이 조사 범위(Field size)는 5×5 inch를 기준으로 3×5 inch 사용 시 장기별 최소 21.2%∼최 대 60.2%의 선량감소 효과를 보였고, 3×3 inch 사용 시 장기 별 최소 47.1%∼최대 75.0%의 선량감소 효과를 나타내었다.

3) 심장동맥 조영 검사 시 성별에 따른 환자의 유효선량

심장동맥 조영 검사 시 노출되는 장기선량 평가 결과와 ICRP 60, 103 권고에서 제시한 조직가중치를 통해 성별에 따른 인체 유효선량을 산정하였다. 그 결과, Fig. 2와 같이 촬영 방향에 따른 유효선량은 RAO 30° & Cranial 30°에서 0.036∼0.046 mSv로 가장 높은 선량을 나타내었고, 그에 반해 RAO 30° & Caudal 30°에서 0.018∼0.024 mSv로 상 대적으로 가장 낮은 선량을 보였다.

또한 성별에 따른 유효선량 비교 결과, ICRP Pub. 60 권 고에서는 여성이 남성보다 최소 15.0∼최대 45.8% 이상 높 은 선량분포를 나타내었으며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 16.7∼최대 44.0% 이상 높은 선량분 포를 보였다.

심장동맥 조영 검사 시 검사 조건별 성별에 따른 유효선 량에 대해 평가한 결과, 첫째, 관전압에 따른 인체 유효선량 은 Fig. 3과 같이 ICRP Pub. 60 권고에서는 여성이 남성보 다 최소 2.2∼최대 7.7% 이상 높은 선량분포를 나타내었으 며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 –5.3 ∼최대 1.7% 이상 높은 선량분포를 보였다.

둘째, 관전류량에 따른 인체 유효선량은 Fig. 4와 같이 ICRP Pub. 60 권고에서는 여성이 남성보다 최소 30.6∼최 대 33.3% 이상 높은 선량분포를 나타내었으며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 25.0∼최대 32.0% 이상 높은 선량분포를 보였다.

셋째, 프레임 수에 따른 인체 유효선량은 Fig. 5와 같이 ICRP Pub. 60 권고에서는 여성이 남성보다 최소 23.5∼최 대 32.0% 이상 높은 선량분포를 나타내었으며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 23.5∼최대 25.0% 이상 높은 선량분포를 보였다.

넷째, FSD에 따른 인체 유효선량은 Fig. 6과 같이 ICRP Pub. 60 권고에서는 여성이 남성보다 최소 19.4∼최대 40.9% 이상 높은 선량분포를 나타내었으며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 9.1∼최대 40.9% 이 상 높은 선량분포를 보였다.

다섯째, 조사 범위에 따른 인체 유효선량은 Fig. 7과 같 이 ICRP Pub. 60 권고에서는 여성이 남성보다 최소 22.2 ∼ 최대 50.0% 이상 높은 선량분포를 나타내었으며, ICRP Pub. 103 권고에서는 여성이 남성보다 최소 10.0 ∼ 최대 30.8% 이상 높은 선량분포를 보였다.

Ⅳ. 고 찰

기존 혈관조영 및 중재적 시술 분야에서의 방사선량 관련 연구는 시술자에 대한 연구가 대다수이며, 심장동맥 조영 검사 및 중재적 시술을 수행하는 환자 빈도가 증가함에 따 라 선량 관리 및 모니터링의 필요성이 증대되고 있다. 하지 만, 국내 중재적 시술분야 진단참고수준 가이드라인에는 현 재 심장동맥 조영 검사 및 중재적 시술에 대한 자료는 미비 한 실정이다[11, 12]. 이에 본 연구에서는 의료기관에서 실 제 심장동맥 조영 검사를 시행한 환자 선량 보고서 자료와 ALARA-F 프로그램을 이용하여 심장동맥 조영 검사 시 검 사 조건에 따라 환자의 장기 및 유효선량에 대해 평가하고 이를 분석하고자 하였다.

본 연구의 결과에 따르면, 첫째, 임상적으로 시행되는 심 장동맥 조영 검사 조건에 대한 분석을 통해 검사 시 관전압, 관전류량, SID와 공기커마, 선량면적곱 등에 대한 분포를 확인하였다. 이를 통해 관전압, 관전류량이 증가할수록 SID 가 짧을수록 상대적으로 X선 강도가 증가하여 공기커마 및 선량면적곱이 높아지는 것을 확인하였다. 둘째, ALARA-F 프로그램을 이용한 심장동맥 조영 검사 시 환자의 장기 및 유효선량 평가를 통해 검사 방향 중 RAO 30° & Cranial 30°에서 가장 높은 선량 분포를 나타내었으며, 과거 임도형 [13] 등의 연구에서는 LAO 30° & CRA 30°에서 가장 높은 선량 결과를 보여 본 연구와 상이한 결과를 보였다. 이는 시 뮬레이션 기반으로 한 프로그램과 실제 측정 환경과의 차이 에 의한 것으로 생각된다. 또한 검사 시 검사 조건에 따른 선량 분석을 통해 장기선량에 가장 큰 영향을 주는 인자는 관전압으로 분석되었으며, 그 외 조사 범위, 관전류량, Frame 수, FSD 순서로 변화 정도가 낮아지는 양상을 나타 내었다. 이를 통해 심장동맥 조영 검사 시 환자에 따라 최적 의 관전압 선택과 조사범위 선정이 중요하며, 가능한 한 낮 은 관전류량의 사용과 Frame 수를 줄이며, 초점-표면간 거 리를 늘린다면 환자의 의료피폭 저감화에 도움될 수 있을 것으로 분석된다. 셋째, 심장동맥 조영 검사 시 ICRP에서 권고하는 조직하중계수별 성별에 따른 유효선량을 산정하 였으며, 여성의 경우 남성보다 각 검사 조건에서의 유효선 량이 더 높은 결과를 나타내었다. 이는 ICRP 103 권고에서 개정된 유방의 조직가중치 변화에 의한 것으로 생각되며, ALARA-F 프로그램을 이용한 선량 분석은 환자 위험도를 반영한 유효선량 평가에 보조적인 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 심장동맥 조영 검사 시 여성은 방사 선에 의한 암에 위험도 측면에서 남성보다 더 면밀한 관리 가 필요할 것이라 사료된다.

국내 방사선안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙(제51조) 에 따르면[14], 방사선 사용시설에서 이행하는 의료피폭의 정당화와 최적화에 대해 주기적으로 검토하고, 의료피폭 기 록을 유지하여야 한다고 제시하고 있다. 또한 ICRP 120 권 고에 따르면[15], 방사선방호 품질보증 프로그램(QAP)을 이용하여 환자선량을 주기적으로 평가하고, 심장동맥 중재 적 시술 절차 후에는 환자선량 보고를 작성하여 보존하고 환자 의무기록에 포함해야 한다고 제시하고 있다. 하지만, 국내에는 아직 의료기관별 환자의 의료피폭 기록을 체계적 으로 관리하거나 의무기록에 포함하고 있는 곳은 거의 없는 상황이다[16]. 이에 따라 향후 관련법에 대한 제도 개선을 통해 각 의료기관별 환자의 의료피폭에 대한 기록을 관리하 고 유지할 필요가 있을 것으로 사료된다.

추후 본 연구에서 제시한 바와 같이 심장동맥 조영 검사 시 의료기관별 선량 보고서에 대한 체계적인 관리를 통해 검사 조건 및 선량 지수에 대한 모니터링이 이뤄진다면, 환 자 선량 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Ⅴ. 결 론

심장동맥 조영 검사 시 선량 보고서와 ALARA-F 프로그 램의 검사 조건에 따른 환자선량 평가를 통해 환자의 장기 선량 및 유효선량에 기여하는 영향 인자에 대해 분석하였 다. 이를 통해 최적의 관전압과 조사범위를 선택하고, 가능 한 한 낮은 관전류량의 사용과 Frame 수를 줄이며, 초점- 표면간 거리를 최대한 늘린다면 환자의 의료피폭 저감화에 기여할 수 있을 것이다. 향후 국내 심장동맥 조영 및 중재적 시술 분야의 진단참고수준(DRL)이 마련되어야 할 것이며, 각 의료기관별 선량 보고서에 대한 체계적인 관리를 통해 검사 조건 및 선량 지수에 대한 적극적인 모니터링이 필요 할 것으로 판단된다.