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상부위장관조영검사시 장치의 특성에 따른 장기별
심부선량에 관한 연구
동경래1,2∙이원홍3,*∙양준석1∙권대철4∙류영환5,6∙정재은7∙정운관2 1광주보건대학 방사선과, 2조선대학교 원자력공학과, 3서울아산병원 영상의학과, 4신흥대학 방사선과, 5서울의료원 영상의학과, 6한서대학교 방사선학과, 7남부대학교 디지털경영정보학과A Study about Organ’s Depth Dose by the Characteristics of
Equipment for Upper Gastrointestinal Series
Kyung-Rae Dong1,2, Won-Hong Lee3,*, Jun-Seok Yang1, Dae-Cheol Kweon4, Young-Hwan Ryu5,6, Jae-Eun Jung7and Woon-Kwan Chung2
1Department of Radiological Technology, Gwangju Health College University 2Department of Nuclear Engineering, Chosun University
3Department of Radiology, Asan Medical Center
4Department of Radiologic Science, Shin Heung College University 5Department of Radiology, Seoul Medical Center
6Department of Radiological Science, Hanseo University 7Department of Digital Management and Information, Nambu University
Abstract -- In situations of measuring patient radiation dose from Fluoroscopy, entrance surface dose research is merely a minor report and research related to organ dose is insufficient. This study compares the characteristics of equipment from depth dose of important organs (stomach, liver and spleen) of UGI Series patients. The measurement results of μμGy for the important organs are as follows: Stomach measurements for over tube type is 14,313±±1,866 and under tube type is 42,199±±5,649. Liver measurements for over tube type is 30,426±±3,636 and under tube type is 65,762±±1,835. Spleen measurements for over tube type is 9,438±±856 and under tube type is 95,134±±16,663. The differences between under tube type and over tube type for each organ indi-cated that the under tube type is over twice the minimum and ten times the maximum of over tube type. These differences were statistically significant (p⁄⁄0.001). From the results stated above, medical radiation dose needs to be minimized by keeping Fluoro time short, minimizing image retakes, and controling imaging parameters. In order to receive acceptable image quality, a small quantity of over tube type equipments should be used. From the results measured values of depth dose and radiation dose are not equivalent and therefore there is a need for further research concerning entrance surface dose and organ density as well as x-ray attenuation
Key words : Upper gastrointestinal series, Depth dose, Fluoroscopy, Organ dose * Corresponding authors: Won-Hong Lee, Tel. +82-2-3010-1248,
서
론
상부위장관조영검사 (Upper Gastrointestinal series: UGI
Series)는 조기위암(early gastric carcinoma)을 발견하기 위 한 검사법에 집중하여 일본과 유럽 등지에서 각각 1960 년대와 70년대를 통하여 비약적으로 발전하였다(Alexan-der et al. 1983). 2000년대에 들어서면서 상부위장검사에 있어 내시경 검사(Endoscopy)가 보편화 되었으나, 현재까 지도 위암의 조기발견뿐만 아니라 식도 (esophagus), 십 이지장(duodenum) 등의 병변 관찰을 위해 매우 유용하게 이용되고 있으며, X-선 투시 검사 중 촬영 건수가 가장 많은 검사법에 속한다 (강 등 2004). 그러나 X-선 투시검 사 (fluoroscopy)는 현재 방사선 진단용 검사 장비
(Ra-diation diagnostic equipment)에서 검사되는 X-선 검사 중 건수로는 약 1%에 불과하나 개별검사 시에 환자에게 가해지는 피폭선량은 평균 166 mSv로 높다 (Suleiman et
al. 1991). 이는 국제방사선방어위원회 (International
Com-mission on Radiation Protection: ICRP)가 권고한 1회의 흉 부촬영(직접) 피부선량인 0.2 mSv의 800배에 달하는 수치 이다(IAEA 2001; ICRP 1996). 현재 방사선 진단에서 사용 되는 소선량은 개인 장해에 대한 직접적인 결과는 없으 나 소수의 개인이나 실험동물 등에 대한 대선량 방사선 조사 시 주요 장기의 생물학적 효과에 의한 장기에 암세 포생성, 세포 괴사, 기능장해, 감염 등의 부작용을 발견할 수 있다(고 등 2003). 이에 여러 국가에서는 환자 피폭선 량 관리를 위해 검사시 촬영 조건 및 피폭선량 등을 기 록할 것을 권고하고 있으며 (NRPB 1992), 현재 우리나라 의 경우 의료법에 “진단용 방사선 발생장치의 안전관리 에 관한 규칙”을 제정하여 의료분야에서의 방사선 종사
자의 개인피폭선량 (personal exposure dose)에 관한 관리 는 이루어지고 있지만, 임상에서 검사 조건에 따른 환자 의 피폭선량 기록 및 관리는 미비하여 적정성을 판단할 수 있는 기준 자료가 부족한 현실이다. 투시 촬영에 있어 서도 환자 피폭선량을 측정하는 경우 김 등 (2007)이나, 손 등 (2008)의 보고처럼 입사표면선량 연구가 소수 보 고될 뿐 장기 선량(Organ dose)에 관한 연구는 미비하다. 따라서 본 연구는 상부위장관조영검사 중 환자에게 피폭 되는 주요 장기(Stomach, Liver, Spleen)의 심부선량
(Dep-th dose)을 장치의 특성에 따라 조사하여, 피폭선량의 감 소를 위한 기초자료를 제공하고자 시행하였다.
재료 및 방법
1. 재 료1) X-선 투시촬영장치 Over tube type (Shimavision 3200
HG, Shimadzu)
2) X-선 투시촬영 장치 Under tube type (Easy Diagnost,
Philips)
3) Alderson Rando Phantom (Alderson Reserch Laborator-ies, USA)
4) 형광유리선량계 (Photoluminescent dosimeter, PLD,
GD-352M, Japan)
5) 형광유리선량계 자동판독장치 (FGD-1000)
6) 측정기: NERO mAx (Victoreen, MODEL 8000).
7) 조영제 (BaSO4240 W/V%) 2. 방 법
상부위장관조영검사 중 주요 장기의 심부선량 측정 실
Fig. 1. Fluoroscopic X-ray unit. (a) Under tube type, (b) Over tube type.
노출제어시스템(Automatic expose control: AEC)을 이용하 였다 (Table 1).
실험에 앞서 X-선 투시촬영장치의 조사선량 재현성 및 출력의 안정성 검사는 투시촬영장치의
조사야(irradia-tion field) 중심에 NERO mAx검출기를 올려놓은 후, 검사 조건에 따라 조사선량 재현성은 5회, 출력의 안정성 시험 은 3회 각각 측정하였다. 장기의 심부선량 측정은 촬영 장치 테이블 위에 Rando Phantom을 놓은 후 Phantom 내
Stomach, Liver, Spleen 장기 (Organ)에 형광유리선량계를 각각 삽입하여, 먼저 단일 조영법(Single contrast study)으
로 240%W/V 황산바륨 (BaSO4)을 30 cc 풍선에 삽입 후
팬텀의 위(Stomach) 부분에 부착하여 compression method
4 Spot, Mucosal relief method 4 Spot 촬영 후, 이중 조영 검
사 (Double contrast study)로 240%W/V 황산바륨 (BaSO4)
150 cc를 풍선에 삽입하여 팬텀 위(Stomach) 부분에 부착 후 8장 Spot 촬영하는 과정을 반복하여 심부선량을 장치 별로 각각 30회 측정하였다. 본 실험에서 1회당 Spot 촬 영 횟수는 16매, 투시촬영시간은 5분 18.1초 실시하였다. 3. 통계 분석 자료 분석은 SPSS 통계프로그램 Version. 15.0을 이용 하였으며, X-선 발생장치의 조사선량 재현성은
PAE(Per-centage Average Error)를, 출력에 대한 안정성은 변동계수
(coefficient of Variation: CV)와 PAE를 이용하였다. p값이
0.001 미만 일 때 통계적으로 유의한 것으로 하였으며,
Rando phantom을 이용하여 Under tube type과 Over tube
type의 주요 장기 심부선량 비교는 독립표본의 t 검정
(Independent Samples t-test)을 시행하였다.
결과 및 논의
1. X-선 투시촬영장치 촬영 조건
X-선 투시촬영 시 Under tube type과 Over tube type에
따른 투시촬영 및 Spot 촬영은 모두 자동노출제어시스템 (AEC)을 이용하였다 (Table 1). 2. X-선 투시촬영장치의 조사선량 재현성 실험 조사선량 재현성 실험에 있어 진단용 방사선 발생장 치의 검사기준에 따르면 변동계수가 0.05 이하 이어야 하 며, 실험 결과 각 조건의 변동계수는 0.005, 0.003, 0.005, 0.004이었다 (Table 2). 3. X-선 투시촬영장치의 출력 안정성 실험 X-선 투시촬영장치의 출력에 대한 안정성 실험에서 정상적인 X-선 발생장치의 백분율평균오차(PAE)의 허용 범위는 kVp ±10%, mA ±15%이며, 본 실험에서 쓰였던
장비인 Under tube type의 경우 kVp -2.39%, -0.75%,
mA는 1.07%, 1.14%이었으며, Over tube type은 kVp
0.616%, 1.2%, mA -1.6%, -1.765%로써 X선 출력의 안 정성을 확인할 수 있었다 (Table 3).
4. Stomach에 대한 Over tube type과 Under tube type의 선량 비교
Stomach의 Over tube type과 Under tube type의 심부선
량 평균값은 각각 14,313μGy. 42,199 μGy이었으며,
t값-25.671이고, p-value는 0.000으로, 통계적으로 유의하였다
(Table 4).
5. Liver에 대한 Over tube type과 Under tube type의 선량 비교
Liver의 Over tube type과 Under tube type의 심부선량
평균값은 각각 30,426μGy. 65,762 μGy이었으며, t값은
SID (source image distance) 100 cm 110 cm I.I (image intensifier) size 9 inch 9 inch Fluoroscopy (KV) 88~110 KV 90~116 KV Fluoroscopy (mA) 2.6~3.0 mA 3.0~3.4 mA Spot (KV) 106~110 KV 90~97 KV Spot (mA) 2.61~13.4 mA 16.8~40 mA
Table 2. Reproducibility test about X-ray equipment exposure dose (Unit: mGy) Irradiation requirement
Times Under tube type Over tube type 70 kVp 80 kVp 90 kVp 90 kVp 20 mAs 10 mAs 16 mAs 20 mAs
1 313.3 242.4 106.2 127.8 2 315.1 244.2 106.2 126.9 3 315.6 244.0 105.3 126.9 4 314.0 243.5 105.3 127.8 5 312.0 242.7 105.3 126.9 GM 314.0 243.36 105.7 127.3 GSD 1.437 0.789 0.515 0.515 CV 0.005 0.003 0.005 0.004
-5.316이고, p-value는 0.000으로, 통계적으로 유의하였다
(Table 5).
6. Spleen에 대한 Over tube type과
Under tube type의 선량 비교
Spleen의 Over tube type과 Under tube type의 심부선량
평균값은 각각 9,438μGy. 95,134 μGy이다. t값 -28.117 이였고, p-value가 0.000이므로, 통계적으로 유의하였다 (Table 6). 상부위장관조영검사는 X-선 투시 검사 중 촬영 건수가 가장 많은 검사법에 속하며(강 등 2004), 개별 검사시 환 자에게 가해지는 피폭선량은 평균 166 mSv로 높다(Sulei-man et al. 1991) 본 실험에서 상부위장관조영검사의 투시 촬영 시간과 Spot 촬영 횟수는 임의 보고 (KFDA 2008)에 의한 전국 평균을 기준으로 실시하였다. 상부위장관조영 검사시 방사선에 노출되는 주요 장기인 Stomach, Liver,
Spleen의 심부선량은 Over tube type의 X-선 투시촬영장 치에서 보다 Under tube type의 X-선 투시촬영장치에서 더 높게 측정되었다(Tables 4~6). 이 결과로 볼 때, 영상
화질에 문제가 없다면 Under tube type보다는 Over tube
type의 X-선 투시촬영장치를 사용하는 것이 장기의 심
부선량을 줄이는 한 방법일 수도 있을 것이다. 또한 일반 적으로 Over tube type은 remote control system이기 때문 에, 검사자의 협조가 잘 이루어지는 경우엔 촬영실 밖에 서 검사를 진행할 수 있어, operator의 피폭선량도 줄일 수 있으며, 이에 대한 연구는 더 필요할 것으로 사료된다. 진단영역에서 X선 피폭선량의 중추적 역할을 하는 요 소로서 이러한 방사선 장치적요인뿐만 아니라 방사선 종사자의 기술적요인 등을 들 수 있다. 즉 촬영조건인 X 선 여과, 관전압, 관전류, 촬영시간, 조사거리 등의 기술적 요소를 변화시킴으로서 피폭선량을 감소시킬 수 있다. 관 전압을 33% 증가시키면 관전류를 1/2로 줄일 수 있다 는 보고 (김 등 2007)처럼 투시 관접압을 높여 피폭선량 을 낮출 수 있으며, 또한 I.I 입사면의 크기의 경우 6′′와 9′′의 관찰면적이 2배가 차이나 환자의 피폭선량이 2배 차이가 발생한다는 보고 (Jeol 1983) 등이 있어 9′′인치 이상을 사용하는 것이 효과적이라 할 수 있다. 그러나 투 시촬영검사는 대부분이 자동노출제어시스템에 의해 시행 되기 때문에 필요 이상의 선량이 조사될 수도 있으며, 투 시 검사 중에 투시조건이 연속적으로 변하여 1차선에 의 해 노출되는 신체부위도 변하게 되는 현상이 발생한다는 점도 감안하여야 한다(김 등 2005). 물론 방사선 진단에 서 사용하는 방사선이 소선량이지만 방사선 피폭이 인체 에 미치는 영향은 아직 제대로 규명되어 있지 않아 환자 의 피폭선량에 주의를 기울여야 할 필요성이 있다. 실험 동물에 대선량 조사 시, 상부위장관조영검사에서 주 피 Table 3. Safety test about X-ray equipment output
Irradiation requirement
Under tube type Over tube type
Times 70 kVp 100 mA 80 kVp 200 mA 60 kVp 100 mA 100 kVp 200 mA 1 71.6 98.8 80.6 197.7 59.7 101.7 98.9 203.6 2 71.7 98.9 80.5 197.9 59.6 101.6 98.8 203.5 3 71.7 99.1 80.7 197.6 59.6 101.6 98.7 203.5 GM 71.67 98.93 80.60 197.73 59.63 101.63 98.80 203.53 GSD 0.057 0.1258 0.816 0.125 0.05 0.05 0.05 0.05 CV 0.0008 0.001 0.001 0.0006 0.0008 0.0004 0.0005 0.0002 PAE (%) -2.39 1.07 -0.75 1.14 0.616 -1.6 1.2 -1.765
Table 4. Depth dose of stomach by Over tube type and under table
type (Unit: μGy)
Equipment N GM±GSD t p
Over tube type 30 14,313±1,866
-25.671 0.000*** Under tube type 30 42,199±5,649
Interaction effect using t-test model: ***p⁄0.001
Table 5. Depth dose of liver by Over tube type and Under tube
type (Unit: μGy)
Equipment N GM±GSD t p
Over tube type 30 30,426±3,636
-5.316 0.000*** Under tube type 30 65,762±1,835
Interaction effect using t-test model: ***p⁄0.001
Table 6. Depth dose of spleen by Over tube type and Under tube
type (Unit: μGy)
Equipment N GM±GSD t p
Over tube type 30 9,438±856 -28.117 0.000*** Under tube type 30 95,134±16,663
소량의 방사선에 의해서도 퇴화의 형태적 증거를 보여 준다. 또 간의 경우 강한 내부조사를 받으면 간이 비대 해지고 출혈반이 산재성으로 발생하며, 비장의 경우 대 선량의 전신 조사시 비장을 차폐할 경우 골수사망의 사 망률을 저하시키는 것으로 보아서 비장은 방사선 장해 에 대해서 중요한 역할을 가지며, 방사선에 민감한 장기 임을 알 수 있다(고 등 2003). 본 실험 결과 나타난 장기 의 선량이 역치에는 미치지 못하는 미비한 수치이지만, 소선량의 방사선 피폭이 인체의 장기에 미치는 영향에 대한 직접적인 보고가 없으며, 방사선 피폭은 생물학적 효과 유발 및 이익에 따른 위험이 따르기 때문에 “합리 적으로 달성할 수 있는 한 낮게”라는, 이른바 ALARA
(as low as reasonably achievable) 개념에 따라 방사선 피 폭에 의한 손해 (detriment)를 최소화시켜야 한다.
결
론
본 연구에서는 현재 사용되고 있는 X-선 투시 장치인
Under tube type과 Over tube type의 상부위장관조영검사 시 주요 장기의 심부선량을 측정하여, 피폭선량의 감소 를 위한 방안과 장기 피폭의 위험에 대한 기초 근거 자 료로 제시하고자 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같 다. 1. X-선 투시촬영장치의 조사선량 재현성은 변동계수 (CV)가 0.005, 0.003, 0.005, 0.004로 허용 범위 0.05 이내로 범위를 벗어나지 않았다. 2. X-선 투시촬영장치의 출력 안정성에 있어서, Under tube type의 kVp는 -2.39%, -0.75%, mA 1.07%,
1.14%이었으며, Over tube type은 kVp 0.616%, 1.2%,
mA -1.6%, -1.765%로 백분율평균오차 (PAE)의 허
용범위 kVp±10%, mA±15%을 벗어나지 않았다.
3. X-선 투시촬영장치에 따른 주요 장기의 심부선량
(μGy) 측정 결과 위 (Stomach)는 Over tube type
14,313±1,866, Under tube type 42,199±5,649이었으 며, 간 (Liver)은 Over tube type 30,426±3,636, Under
tube type 65,762±1,835이었고, 비장 (Spleen)은 Over
tube type 9,438±856, Under tube type 95,134±
16,663으로 Over tube type이 Under tube type보다 각 장기별 최소 2배에서 최대 10배정도 선량이 낮았다. 이와 같은 결과를 종합해 볼 때 투시 시간을 짧게 하 고, 재촬영의 최소화 및 촬영조건의 조절을 통해 방사선 에 의한 의료 피폭을 최소화 하여야 할 것이며, 화질이 측정된 심부선량 값을 피폭선량 값으로 단정 지을 수 없 으므로 입사 표면선량과 장기의 밀도 및 X-선 감약을 고 려한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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Manuscript Received: December 11, 2009 Revision Accepted: December 17, 2009
