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폐색전증
MDCT
에서 하지와 상지의 조영제 주입위치에 따른
Bolus Tracking System
의 선량 비교
권대철∙동경래1,2,*∙정재은3∙류영환4,5∙정운관2
신흥대학 방사선과, 1광주보건대학 방사선과, 2조선대학교 원자력공학과,
3남부대학교 디지털경영정보학과, 4서울의료원 영상의학과, 5한서대학교 방사선학과
Comparison Radiation Dose with Upper and Lower Limbs of
Automated Injection of Contrast Media with a Bolus
Tracking System in Pulmonary Embolism MDCT
Dae-Cheol Kweon, Kyung-Rae Dong1,2,*, Jae-Eun Jung3, Young-Hwan Ryu4,5and Woon-Kwan Chung2
Department of Radiologic Science, Shin Heung College University
1Department of Radiological Technology, Gwangju Health College University 2Department of Nuclear Engineering, Chosun University
3Department of Digital Management and Information, Nambu University 4Department of Radiology, Seoul Medical Center
5Department of Radiological Science, Hanseo University
Abstract -- Bolus tracking system allows optimized enhancement of the organs and reduces the
dose of contrast material. In a retrospective study we investigated the radiation dose of this method with the intention of optimizing enhancement during examination of the pulmonary embolism MDCT. The purpose of the study was to compare radiation dose (CTDIvol and DLP) of MDCT per-formed with bolus tracking system in the pulmonary embolism. In total, we examined 75 patients under pulmonary embolism conditions. All examinations were performed on a MDCT system using the bolus tracking system of blood from the upper body to the lower limbs of patient. This pro-duces repetitive low-dose test images and measures the Hounsfield attenuation in a pre-selected region of interest. After exceeding a defined threshold, a diagnostic spiral CT examination was begun automatically. Compared with bolus tracking system, upper limb injected of contrast media resulted in reduction of the pulmonary embolism in the CTDIvol (81.1%) and DLP (82.1%). Bolus triggering allows optimized enhancement of the organs and reduces the dose of contrast material required compared with lower limbs administration.
Key words : CT, CTDIvol, DLP, Dose
* Corresponding authors: Kyung-Rae Dong, Tel. +82-62-958-7668, Fax. +82-62-958-7665, E-mail. krdong@hanmail.net
서
론
CT 검사는 방사선 피폭이 있더라도 신뢰할 수 있어 진단 영역에서 정확도가 높아 검사활용도가 높다. 그러 나 CT 검사는 피폭을 받게 되므로 ALARA (as low as
rea-sonably achievable) 원칙에 의거 방사선 피폭을 수반하는 행위로 인하여 얻은 사회적, 경제적 이득과 손실을 비교 하여 순이익을 얻을 수 있는 경우에 한하여 합리적으로 달성 가능한 피폭선량을 낮게 유지하여 최대한 환자 피 폭을 줄이려는 노력이 필요하다. MDCT (multi-detector computed tomography)의 경우 검사시간을 전에 비해 대 폭 단축시킬 수 있고, 환자의 움직임에 의한 아티팩트를 감소하여 좋은 영상을 획득하는 장점이 있다. 이러한 CT 검사는 진단 및 치료 계획 영역에서 정확도가 높아 임상 의료현장에서 CT 검사의 많은 증가를 가져왔다. 그 러나 CT 검사는 많은 장점에도 불구하고 방사선 피폭을 많이 받는다는 단점을 가지고 있어 환자들이 피폭에 대 한 우려를 하고 있는 사항이다. 폐동맥의 색전혈전증을 진단하기 위해서 CT가 유용하게 사용되기 시작했다. 이 전에 주로 사용되었던 침습적 폐혈관조영술 (pulmonary angiography)과 비교할 때, 나선형 CT의 장점은 빠르고 쉽게 검사가 가능하며, 비침습적이고 (non-invasiveness), 적은 비용, 그리고 동시에 폐와 종격동 등을 같이 볼 수 있는 것이다 (Heuschmid et al. 2006; Nishino et al. 2006).
MDCT에서 촬영시간의 단축과 해상력의 증가라는 장점 이 있지만 각종 3차원 입체영상의 구성을 위해 촬영단 면의 수도 증가하게 되었으며 이는 환자가 받는 피폭선 량의 증가로 이어지게 되었다. 그러나 진단가치 있는 영 상을 얻기 위해서는 필수적으로 피폭선량의 증가로 이 어지기 때문에 촬영 시 최소한의 선량을 이용하여 유효 한 진단가치가 있는 영상을 얻어야 할 필요성이 있다 (Kalra et al. 2004). 본 연구의 목적은 pulmonary embolism 환자의 MDCT 의 bolus tracking system을 이용한 하지와 상지 조영제 주입에서 환자의 피폭선량을 최소화 하기위해 주입 위 치에 따른 선량을 비교하고자 한다.
1. Bolus tracking system과 CTDI 1) Bolus tracking system
Bolus tracking system은 정확한 조영제 주입을 설정하 기 위해 조영제 주입 후 일정한 규칙에 따라 관심영역
(ROI; region of interest)을 규칙적으로 스캔하여
Houn-sfield unit (HU)을 100 (HU)로 한 뒤 scan delay time을 10
초 후에 2.5초 간격으로 스캔한다 (Kirchner et al. 2000).
2) CTDI
CTDI란 공칭 슬라이스 두께로 T로 분리된 single
slice scan에서 dose profile의 Z-축 방향의 적분값이다.
CTDI는 일반적으로 CT 촬영의 선량을 측정하는 기준이 되는 지표는 CTDI (CT dose index), CTDIw (weighted CT
dose index), CTDIvol (CT dose index volume), DLP (dose length product) 등이 있다. CTDI는 single 슬라이스 스캔 에서 Z-축 방향의 적분값을 슬라이스 두께 T로 나눈 값 을 뜻한다(Fig. 2). 여기서 T는 공칭 슬라이스 두께로 mm 로 표시하고, n은 conventional scan에서의 슬라이스 수, 나선형 스캔에서는 revolution 수를 의미한다. 또한
irra-diated length는 나선형 스캔에서는 일반적으로 irradiated
length보다 길다는 것을 염두에 두어야 한다.
일정한 해부학적 부위에서 high pitch helical scan을 적 용하면, revolution의 수가 감소함으로 DLP가 감소된다. 또한 DLP는 주어진 프로토콜에서 환자선량을 반영하며, 유효선량의 계산에서도 사용된다. CTDIw는 환자 선량의 평가를 더욱 정확히 하기 위해 도입되어 사용되는 스캔축에서의 선량지표이고, CTDIvol 은 스캔축에서의 평균 국소 선량이다. CTDIw는 single
Fig. 1. Bolus tracking system.
Fig. 2. CTDI is defined of a single scan dose profile along an
infi-nite line perpendicular to the tomographic plane divided by the nominal slice thickness (T).
ROI measurement Start of injection
Pre-monitoring Monitoring Start of monitor scan
Threshold level Monitoring delay Monitor scan 10~15 sec Inter-scan delay
Trigger
Dose (mGy) CTDI
Peak
Area==T×CTDI (mGy∙mm) Area CTDI== mmmmmmmmmmmm (mGy) T Actual Ideal Tails T Z-axis (mm)
슬라이스 스캔의 평균선량을 측정하기 위한 지표로써 스 캔축에서의 선량지표로 피사체 중앙부에서 CTDI의 1/3 값과 주변부의 CTDI 2/3값의 합으로 나타낸다. CTDIvol은 여러 개의 슬라이스 스캔에서의 선량을 나타내기 위해서는 각 스캔마다의 차이와 중복을 고려 해 주어야 하며 이를 CTDIvol으로 나타낸다. 이는 CTDIw를 pitch로 나누어 준 값이다. DLP는 일련의 모 든 영상에 대한 총 선량의 측정값이다. DLP는 CTDIw 에 스캔된 거리를 곱한 값으로 나타낸다. DLP란 CTDIvol에서 슬라이스 두께를 곱한 값으로 즉 피사체에 조사된 총 선량의 값을 의미한다. 연구에서는 CTDIvol 과 DLP를 이용하여 결과를 산출한다.
연구 및 방법
1. CT 선량 측정 CT 검사를 위해 내원한 성인 환자 75명으로 하지조영 술 (35명), 상지조영술 (40명)을 대상으로 하였다. CT 검 사에서의 환자에 대한 선량을 감소하기 위한 방법으로 Z-축 자동 변동에 의한 기법과 조영제 주입시의 최적의 조영증강 시간으로 스캔 시간을 조절하는 bolus tracking system (CARE-Dose)을 사용한다. 실험 장비 CT (Soma-tom Sensation 16; Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany)을 이용하여 각 검사에서 최적의 진단영상을 묘출하기 위해 CTDIvol, DLP를 비교하였다. 2. 검사 방법 조영제 주입속도는 4.0 ml sec-1로 하였고, 조영제는 90~100 ml로 하여 자동주입기를 이용하여 상지 및 하 지정맥에 주입하였다. 자동 노출 제어로 설정된 조건을 사용하는데 Germany Somatom sensation 16 (Siemens) 기 기를 이용하였다. 폐동맥에 ROI를 설정하고 bolus track-ing system을 이용하여 규칙적으로 스캔하여 선량을 측정하였다 (Fig. 3).
CT의 운영자 콘솔 모니터에 표시되는 선량을 기록하 였다. 환자의 나이와 부위에 대한 kVp, mAs, CTDIvol, DLP, increment, thickness, triggering 횟수를 측정하였다. 본 연구에서 선량 측정은 임상에서 선량의 중요한 척도 로 국소 선량을 표시하는 CTDIvol과 전체 스캔 선량을 표시하는 DLP를 이용하여 측정하여 비교하였다. CT의 선량은 운영자 콘솔의 모니터에 표시되는 선량을 기록하 였다 (Fig. 4). 상지 및 하지의 CTDIvol, DLP 및 triggering 횟수를 측 정하여 비교하였다. 선량의 비교를 위해 SPSS (Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 통계적 t-test를 실시하여 유의성 검정을 하였다.
Fig. 3. Photography display of bolus tracking system triggered in
the pulmonary artery.
Fig. 4. Chart shows the basic dose parameters displayed on the console of a Siemens MDCT scanner. Note that the reference milliamperage
has been set at 100. From the volume CTDI and dose-length product (DLP), cSL: section collimation, mAs: average applied milliam-perage, TI: rotation time.
결과 및 논의
폐색전증 환자에 대한 bolus tracking system을 이용하 여 Fig. 5와 같이 하지 및 상지의 정맥에 조영제를 주입 하여 CTDIvol, DLP의 CT 선량을 측정하였다. 폐동맥에 ROI를 설정하기 위해 조영제 주입전의 스캔에서는 CTDIvol 2.67 mGy, DLP 1 mGy∙cm, 상지정맥에서의 선 량은 CTDIvol 4.7 mGy, DLP 2 mGy∙cm이었고 trigger-ing 횟수는 평균 1.8이었다. 하지정맥에서는 CTDIvol 24.88 mGy, DLP 11.22 mGy∙cm, triggering 횟수는 평균 9.3회로 상지정맥에 비해 증가하였다 (Table 1). 조영제 주입 전에 ROI설정을 위한 CT 선량이 가장 낮게 조사되었고, 상지는 빠른 시간에 조영제 주입하여 스캔하여 하지정맥에 비해 CTDIvol은 81.1% 감소하였 고, DLP는 82.1%가 선량이 낮게 측정되었다 (Table 2). 스캔의 triggering 횟수도 80.6%가 감소하여 조영제 주 입에 따른 선량은 하지정맥에 비해 상지정맥에 주입하는 것이 선량감소 효과가 있었다 (Fig. 5). 조영제 주입 위치에 따른 상지 및 하지의 triggering 횟수 (Table 1) 및 CTDIvol, DLP (Table 2)에서 모두 유의 한 차이가 있었다. 국민들의 건강에 대한 관심이 많이 증가되고 있는 추 세에서 방사선의 유해성에 대한 관심 또한 많이 확대되 고 있다. 간단한 X선 촬영으로 진단을 하던 상황에서 정밀하고 정확한 진단을 위해 CT 검사가 이용되고 있어, 방사선 피폭량이 증가하게 되었으며 각종 3차원 영상을 형성하기 위해서 더욱 많은 방사선량을 사용하고 조영제 를 주입하는 검사의 경우 조영제의 흐름을 관찰하기 위 해 스캔 횟수를 증가시켜야 하기 때문에 환자가 피폭 방 사선량 또한 자연스럽게 증가하게 된다. 이처럼 진단가 치 높은 영상의 형성을 위해서는 그에 상응하는 선량이 설정되어야 하며 이는 방사선에 의한 장애를 초래하게 되는 원인이 될수도 있다. 방사선 피폭에 관한 유해성에 도 불구하고 CT는 진단 영역에서 많은 비중을 차지하 고 있다. 또한 일반적인 X선보다 월등히 좋은 진단영상 의 형성이 가능하다는 점과 MRI에 비해서 더욱 빠른 스캔 시간과 저렴한 가격 등의 이점이 있다. 방사선 방어는 방사선 장해로부터 방사선 작업자와 일 반인을 보호하는 것으로, 방사선에 대한 이해가 증진되 Table 1. Characteristic scan parameter for bolus tacking system
Monitoring
Parameter Pre-monitoring Upper limbs Lower limbs
p value
Post-enhancement Post-enhancement
kVp 100 100 120 100 120
mAs 20 20 20 20 20
Rotation time (sec) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Collimated slice (mm) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Triggering times (mean±SD) 1 1.8±0.7 1.8±0.6 9.3±0.5 9.3±0.6 ⁄.05
Table 2. Dose of CTDIvol and DLP during monitoring and scanning
Monitoring
Parameter Pre-monitoring Upper limbs Lower limbs
p value
Post-enhancement Post-enhancement
kVp 100 100 100
CTDIvol (mGy) (mean±SD) 2.67 4.7±1.2 24.88±2.3 ⁄.05
DLP (mGy∙cm) (mean±SD) 1 2±0.8 11.22±1.5 ⁄.05
Fig. 5. Compared with bolus tracking system, upper limb injected
of contrast media resulted in the CTDIvol and DLP.
30 25 20 15 10 5 0
Pre-enhancement Upper limbs Lower limbs CTDIvol
DLP Triggering time
고, 일부 심각한 장해 사례가 알려짐에 따라 1920년대 초부터 체계적인 방사선 방호 노력이 가시화되었고, 1928년 결성된 국제방사선방호위원회 (ICRP)는 현재까 지 국제적인 방사선 방호 기준의 정립 등을 선도해 나가 고 있다. 방사선 방호의 목적은 비확률론적 영향을 방지 하고, 확률론적 영향의 발생 가능성은 합리적으로 달성 가능한 한 최소로 유지하는 것으로 행위의 정당화, 방호 의 최적화, 개인의 선량 및 위험한도의 3가지 원칙으로 이루어진다. 아주 낮은 선량의 방사선 피폭이 인체에 미 치는 영향은 아직 제대로 규명되지 않았다. 그러나 현재 적용되고 있는 방사선 방호의 개념은 “방사선 피폭은 아 무리 작은 양이라도 인체에 해롭다”는 기본 철학을 바 탕으로 한다. 실제 ICRP에서는 환자에게 의료영상화 업무에서 진 료적인 목적에 도움이 되지 않는 피폭선량을 제한하기 위한 목적으로 DRL (diagnostic reference levels)의 사용 을 권장하고 있으며, 미국의 식품위생국에서는 별도의 CT 선량 지표 (CT dose index)를 사용하여 장비 제조회 사에서 흡수선량의 정보를 사용자에게 제공할 의무를 신 설하였다. CT 검사에서 DLP 감시는 직렬스캐닝에서 슬 라이스 수나 나선형 CT에서 획득시간에 의해 결정되는 조사체적과 그 검사에서 행해지는 스캔 과정의 수를 고 려한다 (Shope et al. 1981). CT 촬영 장치를 이용한 검사가 비교적 다른 X-선 장 비를 이용한 검사보다 방사선 피폭이 많다고 하더라도 병변의 검출능력이 신뢰할 수 있을 만큼 정확하기 때문 에 진단 영역에서 활용범위가 점점 더 확대되고 있다. ICRP에서 권고되고 미국의 CT 선량 지표로부터 소아의 CT 촬영의 방사선량 축적에 대한 관심은 검사부위별 촬영조건에 대한 프로토콜을 결정하는데 보다 큰 영향 을 미친다. 폐색전혈전증 진단에 대한 높은 정확도가 알려지게 되 면서 나선형 CT는 폐동맥의 색전을 진단하는데 가장 먼 저 사용되는 검사방법으로 자리 잡게 되었다. 이러한 폐 색전증 진단을 위해서는 조영제 주입시간을 적절하게 설 정하여 주입하여야 한다. 그러므로 최대한 bolus tracking 기법은 triggering 횟수를 줄여 스캔하여야 한다. Karla et al. (2004)은 선량감소를 위한 방법으로 영상의 질을 유 지하면서 선량감소를 위한 여러 방법을 전략적으로 접 근하여야 한다고 보고하였고, 환자 개개인에 따라 크기 가 다르고, 영상의 질을 높이기 위해서는 촬영 조건 설 정을 조절하여 최적의 촬영 조건으로 최대한의 효과를 얻는 것이 물론 가장 이상적인 선량 감소 방식으로 자동 으로 관전류를 변동방법을 적절하게 적용하여야 한 다 (Fricke et al. 2003; McCollough et al. 2006; Yoo et al.
2007; Roggenland et al. 2008).
Bolus tracking 기법을 이용하여 조영제 주입 전에 ROI 설정을 위한 CT 선량이 가장 낮게 조사되었고, 상지는 빠른 시간에 조영제 주입하여 스캔하여 하지정맥에 비해 CTDIvol 및 DLP 선량이 낮게 측정되었다. 최소의 선량 으로 진단적으로 가치 있는 영상의 질을 묘출하기 위해 서는 bolus tracking system을 이용하여 선량을 감소하기 위해 최소의 스캔 방법을 선택하여 검사하여야 한다. CT 검사에서 bolus tracking의 선량의 비교를 통해 검사에서 선량을 줄여 검사의 목적에 적용할 수 있다.
결
론
CT 선량은 합리적으로 획득 가능한 범위 내에서 가능한 낮게 지켜져야 한다. 환자의 CT를 촬영할 때 CARE Dose 기법으로 bolus tracking system을 이용하여 데이터를 획 득하였다. Bolus tracking 기법을 이용하여 조영제 주입 전에 ROI설정을 위한 CT 선량이 가장 낮게 조사되었 고, 상지는 빠른 시간에 조영제 주입하여 스캔하여 하지 정맥에 비해 CTDIvol 및 DLP 선량이 낮게 측정되었다. CTDIvol 값에 따라 DLP 값이 달라졌는데 CTDIvol 값이 클수록 DLP 값이 커졌고, CTDIvol 값이 작을수록 DLP 값이 작아졌다. 상지는 빠른 시간에 조영제 주입하여 스 캔하여 하지정맥에 비해 CTDIv은 81.1% 감소하였고, DLP는 82.1%가 선량이 낮게 측정되었다. 스캔의 trig-gering 횟수도 80.6% 감소하여 조영제 주입에 따른 선량 은 하지정맥에 비해 상지정맥에 주입하는 것이 선량감소 효과가 있었다. 따라서 폐색전증 환자에서는 하지보다는 상지에 조영제를 주입하여 CT 스캔하여 방사선 피폭을 줄일 수 있다.참 고 문 헌
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Manuscript Received: December 11, 2009 Revision Accepted: December 21, 2009
