Index terms
Computed Tomography Radiation Dose Protocol Adjustment kVp
Noise Index
서론
환자의 진단 및 치료 방침 결정에 있어서 전산화단층촬영 (computed tomography; 이하 CT)은 임상적인 유용성으로 인 해 사용빈도가 증가하고 있으며 그 적응증 또한 확대되어 가는 추세이다. 하지만 CT는 전체 의학영역의 방사선 피폭 중 가장 큰 비중을 차지할 정도로 다른 영상의학적 검사 방법에 비해 높 은 방사선 피폭 선량을 수반한다(1, 2). 또한 최근 보편적으로 사용되는 다중검출기 CT (multidetector CT)는 단일검출기
CT에 비하여 검사 시간을 단축시키고 해상력이 높은 영상을 얻 을 수 있는 장점이 있으나 오히려 방사선 노출은 증가시키는 단 점이 지적되어 왔다(3).
의학적 방사선 피폭의 증가에 따라 2000년대 후반부터 방사 선 노출로 의한 암 발생에 대한 관심이 크게 증가하였고, 이에 따라 CT로 인한 방사선 피폭을 줄이려는 노력이 지속되어 왔다.
CT에 의한 방사선 노출을 줄이기 위한 CT 검사의 최적화 방법 으로 자동노출조정이나 새로운 영상 재구성 알고리즘 등의 최신 기술을 적용하는 방법과, 고전적으로 관전압, 관전류, 피치, 광
J Korean Soc Radiol 2014;71(6):278-287 http://dx.doi.org/10.3348/jksr.2014.71.6.278
Received June 12, 2014; Accepted October 7, 2014 Corresponding author: Joon-Il Choi, MD Department of Radiology, Seoul St. Mary’s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, 222 Banpo-daero, Seocho-gu, Seoul 137-701, Korea.
Tel. 82-2-2258-1431 Fax. 82-2-599-6771 E-mail: [email protected]
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This study was supported by a grant from the Medical Device Safety Bureau, the Ministry of Food and Drug Safety.
Purpose: To compare radiation dose and image quality of abdominal CT for patients who underwent repeated CT examinations before and after adjustment of scan pro- tocol.
Materials and Methods: We compared radiation dose and image quality of repeat- ed abdominal CT scans (at three-year-interval) of 50 patients with chronic liver dis- ease, 50 patients with early gastric cancer, and 50 patients with uterine cancer. To reduce radiation dose, we optimized CT protocols by omitting unnecessary pre-con- trast phase, reducing kVp, and setting higher noise index. Data of dose reports were collected. Objective image quality was evaluated for noise level, signal to noise ratio (SNR), and contrast noise ratio (CNR). For subjective image quality, we evaluated image noise, contrast, and overall diagnostic acceptability.
Results: The mean values of dose length product of 2011 CT scans compared to those of 2008 CT scans were 27.6% to 45.7%. The image noise level, SNR, and CNR were sig- nificantly (p < 0.05) worse in 2011 CT scans compared to 2008 CT scans. For subjective image quality, image noise was also significantly (p < 0.05) worse in 2011. However, CNR and diagnostic acceptability showed variable results. No CT scans were considered as unacceptable image.
Conclusion: We modified abdominal CT protocols to reduce radiation exposure while trying to maintain diagnostic acceptability.
Radiation Dose and Imaging Quality of Abdominal Computed Tomography before and after Scan Protocol Adjustment: Single- Institution Experience in Three Years
복부 전산화단층촬영의 스캔 프로토콜 조정 후 방사선량과 영상 품질변화에 관한 연구: 3년간의 변화에 관한 단일 기관 연구
Hwi Young Jang, MD, Joon-Il Choi, MD, Seung Eun Jung, MD, Seong Eun Rha, MD, Soon Nam Oh, MD, Young Joon Lee, MD, Jae Young Byun, MD
Department of Radiology, Seoul St. Mary’s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea
VCT, GE, Little Chalfont, Buckinghamshire, United Kingdom) 가 사용되었다. 본 연구가 이루어진 병원에서는 연구 대상으로 선정한 3개의 질환군에 대하여 다른 이름으로 각각의 검사 프로 토콜을 사용하고 있으며(liver CT, uterus CT, stomach CT), 2009년 이후 CT의 방사선량을 줄이기 위하여 다양한 방식으로 CT 프로토콜을 변경하며 검사를 시행하였다(Table 2). 가장 중 요한 변화로는 위암 환자에게서 시행되는 stomach CT에서 임 상적으로 큰 도움이 되지 않는다고 생각되는 조영증강 전 영상 을 프로토콜에서 삭제하였으며, 만성 간질환 환자에게서 시행되 는 liver CT와 자궁암 환자의 uterus CT에서 조영증강 전 영상 획득시의 관전압을 120 kVp에서 100 kVp로 낮추었고, 모든 CT에서 공통적으로 스캔 범위를 불필요한 범위를 포함하지 않 도록 최적화하였다. 또한 중요한 변화로 영상잡음지표(noise index)를 높였는데, liver CT와 uterus CT의 조영증강 전 영상의 경우 기존 11.57에서 14.00으로 높였고, 모든 조영증강 후 영상 의 잡음지표를 11.57에서 28.28로 변경하였다. 고식적인 여과 중첩재구성법(filtered back projection)을 이용한 영상 재구성 을 사용하였으며, 모든 검사 프로토콜에서 문맥기 영상을 이용 한 관상면 재구성 영상을 추가로 얻었다. 그 외 다른 스캔 지표 는 2008년과 2011년 사이에 변화가 없었다. Detector configu- ration은 64 × 0.625 mm, helical thickness는 1.25 mm, pitch 는 0.984:1, 회전 시간은 0.6초, 영상재구성 두께는 5 mm였 다. 또한 자동관전압변화기법(automatic tube current modula- tion technique)을 사용하여 검사를 시행하였다.
방사선량의 분석
방사선량의 분석은 CT 시행 후 CT 장비에서 선량보고 형태 로 제공되는 volume CT dose index (이하 CTDIvol)와 dose length product (이하 DLP)를 수집하였다.
영상 분석
영상의 질 분석을 위한 객관적 지표로서 1) 영상 잡음, 2) 신 호대잡음비, 3) 대조도대잡음비를 각 CT 검사에서 측정하였 다. 영상잡음은 등 근육에서 관심영역(region of interest)을 그 린 후 영역내의 CT 감쇄(Hounsfield unit)의 표준편차값으로 정의하였다. 신호대잡음비는 간 실질의 평균 CT 감쇄를 관심 영역을 그리는 방법을 통하여 구한 후 앞서 구한 영상잡음으로 선폭 조절, 스캔범위 및 횟수를 조정하는 프로토콜 조정 방법 등
이 사용된다(4-9). 이 중 프로토콜 조정은 최신 장비 및 소프트 웨어를 필요로 하지 않아 기존 장비로도 즉시 적용할 수 있는 방 법으로 대부분의 의료기관에서도 적용 가능한 이점이 있다.
저자들이 근무하는 의료기관의 복부 영역을 담당하는 영상의 학과 전문의들은 2009년 이후 CT 검사시 환자가 받는 방사선 피폭에 관심을 갖고, 프로토콜 조정을 통해 방사선량을 줄이고 자 꾸준히 노력하였다. 이에 저자들은 프로토콜 조정 전인 2008년과 조정 후인 2011년의 CT 영상의 질 및 방사선량을 비 교해 보는 연구를 계획하게 되었다. 따라서, 본 연구의 목적은 반복적으로 복부 CT를 시행한 환자를 대상으로 방사선량을 줄이기 위한 프로토콜 조정에 따른 방사선량과 영상의 질의 변 화를 알아보는 것이다.
대상과 방법
대상 환자
본 연구는 2008년 1월부터 2011년 12월까지의 기간 동안, 임 상적 필요성으로 인하여 복부 CT를 반복적으로 추적 검사했던 성인 환자를 대상으로 하였다. 연구에 포함시킨 조건은 1) 만성 간질환 환자로 간세포암이 발견되지 않은 환자, 2) 근치적 위 절제술을 시행 받은 조기위암 환자, 3) 근치적 자궁적출술을 시행 받은 자궁경부암 또는 자궁암 환자였다. 이 중 2008년과 2011년 모두에서 치료 후 추적검사용 CT를 시행했던 50명씩 의 환자를 무작위로 선별하였으며, 3년 간격의 동일한 환자의 CT를 비교 분석하였다. 50명의 환자수는, 방사선량 및 영상잡 음에서는 큰 차이가 발생할 것으로 예상되어, 주관적평가 점수 가 약 10% 정도(4점 만점 중 0.4점) 발생한다는 가정하에 제1 형 오류를 0.1, 제2형 오류를 0.2로 잡았을 때(통계 검정력 0.8) 구해진 적절한 환자수 40명에 여유분으로 10명을 추가하 여 결정하였다. 대상 환자의 평균연령은 57.9 ± 11.5세(18~85 세)였고, 성별은 남자 72명, 여자 28명이었다(Table 1). 이 연구 는 원내 임상 시험 심사 위원회의 심사를 거쳤으며 후향적인 연 구로 환자의 동의는 면제되었다.
전산화단층촬영 검사 방법
모든 환자에서 CT는 동일한 64채널 다채널 CT (LightSpeed
Table 1. A Comparison of the General Characteristics of the Patients between the Groups of Liver CT, Uterus CT, and Stomach CT
Liver CT (n = 50) Uterus CT (n = 50) Stomach CT (n = 50)
Sex (M:F) 34:16 0:50 38:12
Age (years) 58.0 ± 10.0 52.9 ± 11.6 63.2 ± 10.5
훌륭, 3점은 적절, 2점은 미흡, 1점은 진단적이지 못함으로 정 의하였다(Fig. 1).
통계 분석
방사선량과 CT 영상의 질의 객관적 지표들은 짝지은 T검정 을 사용하여 비교하였고, 주관적 지표들은 Wilcoxon 부호순위 검정을 이용하여 분석하였다. 또한 주관적 지표들이 순위자료 인 점을 고려하여 각 지표들의 최빈값(mode)과 최소값(mini- mum)을 구하여 비교, 분석하였다. 또한 두 평가자의 주관적 지표 평가의 일치도는 가중카파분석(weighted kappa analysis) 을 사용하였다. 가중카파분석의 결과 해석은 다음과 같았다.
＜ 0.2: 일치도 불량, 0.21~0.4: 약한 일치도, 0.41~0.6: 중 등도의 일치도, 0.61~0.80: 좋은 일치도, 0.81~1.00: 매우 훌륭한 일치도.
결과
방사선량
선량보고에서 예측된 2011년의 liver CT, uterus CT, stom- 나누어서 계산하였고, 이때 간 실질은 우엽과 좌엽에서 각각 측
정한 CT 감쇄의 평균값을 사용하였으며 간혈관과 낭종 등의 구조물을 최대한 피하도록 설정하였다. 또한 좌, 우 간문맥의 평균 감쇄와 간 실질의 평균 감쇄의 차를 영상잡음으로 나눈 값을 통하여 대조도대잡음비를 구하였다. 이때 모든 측정에서 관심영역의 크기는 70~100 mm2 범위 내에 속하도록 하였으 며 모든 부위에서 2차례 측정하여 그 평균값을 사용하였다. 모 든 측정은 문맥기 영상에서 이루어졌다.
영상분석의 주관적 지표로서, 5년 이상의 복부 영상 판독의 경력이 있는 2명의 영상의학과 전문의가 각 영상의 주관적 영 상잡음, 문맥기 영상에서 간 실질과 문맥의 비교를 통한 대조 도 및 전체적인 진단적 용인성을 각각 독립적으로 평가하였고, 각 영상들이 시행된 시기는 맹검처리 되었다. 이 주관적인 항목 들에 대하여 판독자들은 4개의 점수 척도를 이용하여 평가하였 으며 영상잡음의 경우 4점은 미미한 영상잡음, 3점은 약간의 영상잡음, 2점은 상당한 영상잡음, 1점은 진단이 어려울 정도로 심한 영상잡음으로 정의하였고, 대조도는 4점은 확실한 대조 도, 3점은 좋은 대조도, 2점은 괜찮은 대조도, 1점은 진단이 어 려운 나쁜 대조도로 정의하였다. 전체적인 진단용인성은 4점은 Table 2. Scan Protocol Changes of Liver, Stomach, and Uterus CT
Parameters 2008 2011
Liver CT Phase Pre, arterial, portal, and equilibrium phase
Scan range Pre, arterial, and equilibrium Top of liver to iliac crest
Portal Top of liver to pubic symphysis
kVp Pre 120 100
Arterial, portal, and equilibrium 120 120
NI Pre 11.57 14.00
Arterial, portal, and equilibrium 11.57 28.28
mA range 50–650
Uterus CT Phase Pre and portal phase
Scan range Pre Iliac crest to pubic symphysis
Portal phase Top of liver to pubic symphysis
kVp Pre 120 100
Portal 120 120
NI Pre 11.57 14.00
Portal 11.57 28.28
mA range 50–650
Stomach CT Phase Pre and portal phase Portal phase only
Scan range Pre Top of liver to pubic symphysis
Portal phase Top of liver to pubic symphysis
kVp Pre 120
Portal 120 120
NI Pre 11.57
Portal 11.57 28.28
mA range 50–650
Note.-NI = noise index
297.2 ± 87.3(mGycm)으로 72.4% 감소하여 가장 큰 폭의 저 감효과를 보였으며, 두 번째로 uterus CT가 2008년 1405.6 ± 354.8(mGycm)에서 544.1 ± 148.4(mGycm)로 61.3%의 감소 율을 보였고, liver CT의 경우는 2144.4 ± 720.3(mGycm)에서 ach CT의 방사선량은 2008년과 비교할 때 CTDIvol과 DLP 값
에서 모두 유의하게 감소된 결과를 보였다(Table 3). 방사선량의 감소는 조영증강 전 스캔을 프로토콜에서 삭제한 stomach CT 의 경우 평균 전체 DLP가 1077.6 ± 250.5(mGycm)에서
Fig. 1. Axial CT images acquired in a 59-year-old female with known uterine cervical cancer.
A. A CT image was obtained in 2008. Measured image noise, signal to noise ratio, contrast to noise ratio were 11.30, 12.01, and 5.21, respectively.
Overall diagnostic acceptability by two radiologists was 4. Volume CT dose index (CTDIvol) and dose length product (DLP) were 12.58 and 642.74, respectively.
B. A CT image was obtained in 2011. Comparing to 2008 CT scan, 2011 CT scan shows substantially decreased quality with much more granular and noise image. Measured image noise, signal to noise ratio, contrast to noise ratio were 15.12, 10.14, and 4.64, respectively. Overall diagnostic acceptability by two radiologists was 3 (which means slightly degraded image quality, but acceptable). However, radiation exposure of 2011 CT is less than the half of 2008 CT (CTDIvol: 4.8; DLP: 241.67).
B A
Table 3. A Comparison of the Radiation Dose Parameters
Parameters Phase 2008 (n = 50) 2011 (n = 50) p-Value Reduction Rate (%)
Liver CT CTDIvol (mGy) Pre 16.9 ± 4.4 5.4 ± 1.4 < 0.01 68.2
Arterial 16.76 ± 4.3 6.46 ± 2.1 < 0.01 61.5
Portal 15.4 ± 4.0 7.3 ± 2.1 < 0.01 52.6
Equilibrium 16.9 ± 4.3 6.5 ± 2.1 < 0.01 61.5
DLP (mGycm) Pre 529.1 ± 174.9 166.9 ± 53.2 < 0.01 68.5
Arterial 518.3 ± 157.4 201.4 ± 74.2 < 0.01 61.1
Portal 576.3 ± 224.0 391.3 ± 125.7 < 0.01 32.1
Equilibrium 522.8 ± 154.6 209.9 ± 99.5 < 0.01 59.9
Total 2144.4 ± 720.3 979.0 ± 359.2 < 0.01 54.3
Uterus CT CTDIvol (mGy) Pre 18.7 ± 5.2 6.2 ± 1.1 < 0.01 66.8
Portal 15.3 ± 3.3 6.7 ± 2.00 < 0.01 56.4
DLP (mGycm) Pre 575.5 ± 183.0 181.7 ± 36.2 < 0.01 68.4
Portal 826.2 ± 203.8 356.50 ± 113.6 < 0.01 56.8
Total 1405.6 ± 354.8 544.1 ± 148.4 < 0.01 61.3
Stomach CT CTDIvol (mGy) Pre 13.7 ± 2.9 100
Portal 12.8 ± 1.7 5.5 ± 1.3 < 0.01 57.0
DLP (mGycm) Pre 484.4 ± 92.8 100
Portal 598.4 ± 229.5 289.1 ± 79.2 < 0.01 51.7
Total 1077.6 ± 250.5 297.2 ± 87.3 < 0.01 72.4
Note.-The p-values were calculated using the paired t-test. Reduction rate (%) = reduction rate of radiation doses of 2011 CT compared to those of 2008 CT.
CTDIvol = volume CT dose index, DLP = dose length product
영상잡음은 0.558(95% 신뢰구간 0.497~0.619), 대조도는 0.272(95% 신뢰구간 0.165~0.379), 진단적 용인성은 0.328 (95% 신뢰구간 0.225~0.431)로 전부 약한 일치도 이상의 결 과를 보였다.
고찰
CT로 인한 환자의 방사선피폭은 흉부단순촬영 등과 같은 다 른 진단용 방사선검사에 비해 매우 높은 수준이며, 검사 건수의 비약적인 증가로 인해 진단적 영역의 방사선에 의한 방사선 위해 의 우려가 점점 커지고 있다(10). CT로 인한 방사선 피폭을 줄 일 수 있는 저감화 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 첫 번 째는 CT 검사의 위험성을 감수할 만한 이득이 있는지 따져보고 다른 대체 가능한 검사방법이 가능한지 살펴보아 불필요한 검사 는 막고 꼭 필요한 경우에만 시행하는 정당화(10, 11)와 불가피 하게 검사를 시행할 경우 진단 가능한 적정한 화질을 얻을 수 있 는 최소한의 방사선을 이용하는 방법, 즉 최적화로, 최적화는 소위 as low as reasonably achievable (이하 ALARA) 원칙에 입 각하여 검사를 시행하는 것이다(12). 최적화를 이루기 위하여 진단적인 영상을 얻을 수 있는 범위 안에서 CT에 의한 방사선 량을 줄이려는 여러 방법들이 제시되어 왔고, 이러한 최적화의 방법들은 크게 환자의 체형에 따라 관전압과 관전류를 다르게 적용하는 방법(6, 8), 자동관전압변화를 사용하는 방법과(7) 영상 획득 인자를 변경하는 방법, 최소한의 필요한 스캔범위를 설정하며 되도록 반복적인 스캔을 피하는 방법, 그리고 새로운 영상 재구성 알고리즘을 사용하는 방법 등이 있다(9).
이 중 x-y plane, z-axis 또는 이 둘 모두에서 환자 신체의 방사선 흡수 정도에 따라 관전류를 조절하는 자동관전압변화 기법은 많은 연구에서 방사선량의 저감 효과가 증명되어 많은 장비에서 기본으로 장착되고 있으며 폭넓게 임상적 이용이 이루 979.0 ± 359.2(mGycm)로 54.3%의 감소율을 보였다.
영상의 질: 객관적 지표
영상잡음은 liver CT, uterus CT, stomach CT 모두에서 2011 년의 CT가 2008년보다 모두 유의하게 높았다(p ＜ 0.001). 또 한 신호대잡음비 및 대조도대잡음비 역시 대부분의 경우 2011년 에서 유의하게 악화된 결과를 보였으나 예외적으로 stomach CT의 대조도대잡음비는 유의한 차이를 보이지 않았다(p = 0.086)(Table 4).
영상의 질: 주관적 지표
영상의 질의 주관적 지표는 Table 5에 정리되어 있다. 두 명의 판독자에 의해 점수화된 주관적 지표 중 영상잡음은 2011년의 CT가 2008년보다 모든 검사에서 악화되었다(p ＜ 0.01). 하지 만 대조도와 진단적 용인성의 경우 환자군 및 판독자별로 다양 한 결과를 보였다. 판독자 1의 경우 liver CT와 uterus CT의 대 조도는 2008년과 2011년 CT 검사 간에 유의한 차이가 없었고, stomach CT는 2011년 검사가 통계적으로 우수했다. 또한 진단 적 용인도의 경우, stomach CT는 2011년 검사의 평균 점수가 유의하게 높았으며 liver CT와 uterus CT는 2008년 검사의 평 균이 더 높았다. 판독자 2의 경우 liver CT의 대조도는 2008년 과 2011년 간에 유의한 차이가 없었으나 stomach CT 및 uterus CT에서는 2008년 검사가 더 우수했다. 또한 진단적 용인성의 경우 uterus CT에서는 2008년 검사의 평균값이 더 높았지만, liver CT와 stomach CT는 통계적인 차이를 보이지 않았다.
주관적 지표들의 최빈값 및 최소값을 분석해 보았을 때, 대 부분의 검사 프로토콜에서 최빈값은 3 이상이었으며, 최소값은 2 이상으로 진단적이지 못한 불량한 영상 화질을 보이는 경우 는 없었다.
가중카파분석을 이용한 두 판독자 간의 관찰자 간 일치도는
Table 4. A Comparison of the Quantitative Measuring Attenuation Parameters
Parameters 2008 2011 p-Value
Liver CT Image noise (HU) 12.3 ± 1.9 15.6 ± 1.4 < 0.001
SNR 9.7 ± 1.9 6.8 ± 1.0 < 0.001
CNR 4.2 ± 1.8 2.4 ± 1.3 < 0.001
Uterus CT Image noise (HU) 11.3 ± 2.5 16.8 ± 2.1 < 0.001
SNR 12.6 ± 3.0 7.9 ± 1.5 < 0.001
CNR 4.8 ± 1.7 3.7 ± 1.5 < 0.001
Stomach CT Image noise (HU) 10.6 ± 1.8 15.8 ± 2.0 < 0.001
SNR 11.6 ± 2.3 7.1 ± 1.1 < 0.001
CNR 4.7 ± 2.2 4.2 ± 1.3 0.086
Note.-The p-values were calculated using the paired t-test.
CNR = contrast to noise ratio, HU = Hounsfield unit, SNR = signal to noise ratio
Table 5. Mode and Minimum of the Subjective Image Quality
2008 2011 p-Values
Reviewer 1 Liver CT Image noise Mode 3 3
Minimum 2 2
Mean 2.9 2.4 < 0.01
Contrast Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.3 3.2 0.58
Diagnostic acceptability Mode 4 4
Minimum 3 3
Mean 3.8 3.3 < 0.01
Uterus CT Image noise Mode 4 3
Minimum 2 2
Mean 3.5 2.4 < 0.01
Contrast Mode 4 4
Minimum 3 2
Mean 3.6 3.7 0.28
Diagnostic acceptability Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.7 3.4 < 0.01
Stomach CT Image noise Mode 4 3
Minimum 2 2
Mean 2.7 2.1 < 0.01
Contrast Mode 4 4
Minimum 3 2
Mean 3.2 3.7 < 0.01
Diagnostic acceptability Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.1 3.7 < 0.01
Reviewer 2 Liver CT Image noise Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.8 3.3 < 0.01
Contrast Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.9 3.8 0.13
Diagnostic acceptability Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.9 4.0 0.14
Uterus CT Image noise Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.8 2.8 < 0.01
Contrast Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.9 3.2 < 0.01
Diagnostic acceptability Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.9 3.1 < 0.01
Stomach CT Image noise Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.7 3.3 < 0.01
Contrast Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.8 3.6 < 0.01
Diagnostic acceptability Mode 4 3
Minimum 3 2
Mean 3.9 3.9 0.71
Note.-p-values were calculated using the Wilcoxon signed rank test.
대표성을 갖고 있는 것을 고려할 때, 2011년 CT 영상의 최빈값 이 영상잡음, 대조도 및 진단적 용인성 항목 전부에서 3 이상으 로 높은 결과를 보인 것은 대부분의 영상의 질이 주관적으로 용 인할 만한 수준이라는 점을 나타낸다.
일반적으로 64채널 CT에서 잡음지수는 포아송 분포에 따라 방사선량의 역제곱에 비례하기 때문에, 약간의 잡음지수 변화 도 방사선량에 미치는 영향이 크다(19). 영상의 질을 유지하는 범위 내에서 최적의 잡음지수를 찾기 위한 이전 연구에서 16채 널 CT에서 잡음지수를 기존의 10.5에서 12.5, 15까지 높였을 경우 조영증강 영상에서 잡음지수 12.5까지는 주관적, 객관적 으로 영상의 질이 저하되지 않는다고 보고되었다(13). 또 다른 연구에서는 크론병 환자에게서 잡음지수를 18~35까지 적용하 여 25까지는 진단적 가치를 유지하면서 방사선량을 줄일 수 있 음을 보고하였다(20). 이번 연구에서는 조영증강 전과 조영증강 후의 잡음지수를 다르게 설정하였고 이는 암환자의 추적검사를 위한 다중조영증강 영상에서 각기 다른 잡음지수를 제시한 이전 의 다른 연구를 참조한 것이며, 구체적인 잡음지수는 판독을 하 며 시행한 1년여의 조정 끝에 얻은 결과물이었다(21).
본 연구에서 stomach CT의 경우 객관적 지표 중 대조도대잡 음비가 통계적인 차이가 없었다. 대조도대잡음비의 경우 문맥기 영상에서 계산하였는데, 문맥기 영상에서는 관전압을 120 kVp 로 유지하였으며, 관전류는 잡음지수를 증가시키며 2011년에 더 낮은 값을 사용하였다. 일반적으로 대조도는 관전압과 관계가 있고 관전류에는 영향을 받지 않으며, 잡음은 관전류가 감소할 수록 증가한다. 따라서 이론적으로는 stomach CT의 대조도대 잡음비가 2011년 CT에서 악화되어야 하나 본 연구 결과는 그렇 지 않았다. 이는 설명하기 어려운데, 비록 통계적인 차이가 없었 더라도 2008년과 2011년의 대조도대잡음비는 각각 4.7과 4.2 로 2008년이 더 우수한 경향을 보이기는 해서 전체 결과에 큰 영향을 미치지는 않을 것으로 생각된다. 또한 주관적 지표 중 대 조도 역시 일부 검사에서 차이가 없었는데, 이는 영상잡음 증가 에 의한 효과에 판독자가 영향을 받아서 생긴 현상일 수 있다.
가중카파분석을 사용한 관찰자 간 일치도 분석 결과는 주관 적 지표의 정확성을 예측할 수 있는 중요한 요소이다. 하지만, 본 연구에서 가중카파분석 결과는 약한 일치도 이상의 결과를 보였지만 대체로 낮은 값이었다. 이는 본 연구의 주관적 지표의 결과가 두 명의 판독자에서 모두 대부분 3점 혹은 4점의 높은 점수쪽으로 치우쳐 있기 때문에 자료의 비대칭성이 발생하고, 자료가 비대칭인 경우 수학적으로 카파값이 과소평가되는 카파 역설에 의한 것으로 보인다(22).
본 연구의 제한점으로는 첫째, 연구의 대상이 만성간질환 환 자 혹은 암 수술 후 추적검사 중인 환자로 비교적 중년 이상의 어지고 있다(4, 5, 13). 또한 최근에 소개된 새로운 영상 재구
성 알고리즘인 반복적 재구성법(iterative reconstruction)은 기 존에 사용되던 여과중첩재구성법과 비교할 때, 더 적은 방사선 량으로 낮은 영상잡음을 얻을 수 있어 결과적으로 영상의 질은 유지하면서도 방사선량을 저감할 수 있는 효과적인 방법이다 (14-18). 하지만 이러한 기술들, 특히 최근에 개발된 반복적 재 구성법은 최신, 고가의 장비 및 소프트웨어를 필요로 하기 때문 에 기존의 CT 장비에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 반면 CT 검사의 다양한 변수를 변경하여 방사선량 저감을 시도할 수 있 는 스캔 프로토콜 조정은 대부분의 의료기관에서 즉시 시행할 수 있는 방법이다.
이 연구에서는 스캔 프로토콜을 변경하여 방사선량을 최대 72.4%까지 감소시키는 효과를 확인할 수 있었다. 특히 stom- ach CT는 앞서 언급한 방사선 방호 원칙 중 하나인 정당화에 근거하여 경험상 진단적 가치가 높지 않다고 생각되는 조영증 강 전 스캔을 프로토콜에서 삭제함으로써 72.4%의 가장 큰 폭 의 선량 감소효과를 보였다. 불필요한 조영증강 전 스캔을 시행 하지 않는 것은 선량 감소를 위해 가장 먼저 취해야 할 조치이 나 많은 의료기관에서 관행적으로 조영증강 전 영상을 얻고 있 다. 담석이나 신석의 발견 등 조영증강 전 영상이 꼭 필요하지 않은 경우, 이를 삭제하는 프로토콜 조정은 선량 감소에 큰 공 헌을 할 수 있다.
또한 liver CT, uterus CT에서 조영증강 전 검사에서 관전압 을 100 kVp로 낮추어 방사선량 절감을 시도하였는데, 이는 조 영증강 전 CT에서 병변과 주변조직 간의 대조도의 차이는 거 의 없기에 관전압을 낮춰서 대조도를 증가시키는 것이 도움이 될 수 있으며, 반대 급부로 생기는 영상잡음의 경우 조영증강 전 검사에서는 진단에 미치는 영향이 미미하기에 적절한 조치 라고 할 수 있다. 최근에는 반복적 재구성법을 이용하여 관전압 을 80 kVp까지 낮추는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 마른 체형의 환자에서는 방사선량 감소와 대조도 증가의 두 가 지 긍정적인 효과가 모두 기대된다(5, 14).
잡음지수의 경우 조영증강 전 CT에서 기존 11.57에서 14.00 으로, 조영증강 후 scan의 11.57에서 28.28로 변경하였는데, 이런 조정은 방사선량의 감소를 얻을 수 있지만 영상의 질이 객 관적 및 주관적으로 저하되게 된다. 하지만, ALARA 원칙에 의 하면, 최고의 영상의 질을 얻는 것이 좋은 검사가 아니고 가능 한 적은 방사선량으로 약간 질은 떨어지더라도 진단이 가능한 영상을 얻는 것이 최적의 검사라고 할 수 있다(12). 객관적, 주 관적 지표에서 영상잡음이 확연히 증가하였으나, 대조도 및 전 체적인 진단적 용인성은 다양한 결과를 보였고, 특히 순위자료 인 주관적 지표의 분석에 있어서는 평균치보다 최빈값이 더욱
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방사선에 민감한 소아나 젊은 환자에 비하여 떨어진다는 점이 다. 하지만 연구 디자인 단계에서, 동일 체형의 같은 환자에서 반복적으로 시행한 검사를 분석할 때 얻을 수 있는 이점을 고려 할 때, 주기적인 추적을 시행하고 있는 암환자 및 만성간질환 환자를 선택할 수 밖에 없었다. 하지만 본 연구의 환자들은 대 부분 조기암을 수술적 치료를 받고 완치된 환자들로서, 일반적 인 인구군과 비교할 때 피폭의 중요성이 크게 떨어지지는 않는 다. 또한 최근 중년 이상에서의 방사선 피폭 또한 그 이전의 방 사선 피폭보다 암 발생에 미치는 영향이 적지 않다는 연구 결과 도 보고되어, 반복적인 추적 CT 검사를 시행해야 하는 필요가 있는 고령의 환자들에게도 방사선량의 절감은 필요하다(23).
둘째, 영상 자체의 객관적, 주관적 지표에 따른 질 비교뿐만 아 니라 실제로 재발이 일어났을 경우 이를 발견할 수 있는 능력을 비교해야 하나, 거의 대부분의 환자에게서 재발이 일어나지 않 아 분석이 어려웠다. 또한 만약 재발 환자가 있다면, 3년간 CT 소견의 변화가 있어 영상의 질을 비교하기가 어려워지는 단점 역시 고려해야 한다. 또한, 대부분의 환자에서 재발이 없었다는 점은, 본 연구에 포함된 환자군이 과연 주기적인 CT 검사가 필 요한지 다시 한 번 생각해 봐야 하는, 정당화와 관련된 고민을 던져준다. 셋째, 프로토콜 변경을 통해 얻은 CT는 비록 진단적 이지 않은 경우는 없었지만, 전반적으로 영상의 질이 감소되는 경향이 있는데, 이 검사 프로토콜을 추적 검사에 사용하는 것과 는 다른 문제로, 암환자의 초기 진단에 사용하는 경우 진단능 이 떨어질 가능성이 있다. 하지만 이를 입증할 연구는 윤리적인 문제를 고려할 때 쉽지 않다. 마지막으로 잡음지수 조정 외에 도 스캔 범위의 최적화, 조영증강 전 영상 삭제, kVp의 조정 등 다양한 요인이 방사선량 감소에 기여했는데, 과연 어떤 요소가 어느 정도 선량 감소에 영향을 미쳤는지 독립적으로 평가할 수 없었다. 하지만, 본 연구의 의의는, 반복적 재구성 등 최신, 고 가 장비에 적용되는 기술을 이용하지 않고도 단순히 스캔 프로 토콜을 변경함으로써 매우 많은 방사선량을 감소시킬 수 있다 는 점을 증명한 것에 의의가 있겠다.
결론적으로, 다양한 방법을 사용하여 적절하게 CT 프로토콜 을 조정하면 복부 CT 검사시의 방사선량을 절감할 수 있고, 진 단적으로 용인 가능한 영상의 질 또한 유지될 수 있다. 이는 어 느 의료기관이나 즉시 시행할 수 있는 방법이며, 실제 임상 진 료에 유용하게 사용될 수 있는 방사선량 절감 노력이다.
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복부 전산화단층촬영의 스캔 프로토콜 조정 후 방사선량과 영상 품질변화에 관한 연구: 3년간의 변화에 관한 단일 기관 연구
장휘영 · 최준일 · 정승은 · 나성은 · 오순남 · 이영준 · 변재영
목적: 반복적으로 복부 CT를 시행한 환자에서 프로토콜 조정에 따른 방사선량과 영상의 질의 변화를 알아보았다.
대상과 방법: 3년 간격으로 동일 장비에서 복부 CT를 시행한 만성간질환, 조기위암, 자궁암 환자를 50명씩 무작위로 포 함하였다. 3년 사이에 방사선량을 낮추기 위해서 필요 없는 조영증강 전 영상을 삭제하였고, 관전압을 낮추었고, 영상잡음 지수를 조정하였다. 선량 보고서의 정보를 수집하였고 영상의 질의 객관적 지표로 영상잡음, 신호대잡음비, 대조도대잡음 비를 측정하였다. 주관적 지표는 영상잡음, 대조도, 진단적 용인성을 4점 척도로 평가하였다.
결과: 2011년의 dose length product는 위암 환자의 경우 2008년의 27.6%였으며 자궁암 환자는 38.7%, 만성간질환 환 자는 45.7%였다. 객관적 지표인 영상잡음, 신호대잡음비, 대조도대잡음비는 2011년의 CT에서 악화되었으며 주관적 지 표 중 영상잡음 역시 악화되었다. 하지만, 대조도 및 진단적 용인성은 다양한 결과를 보였고, 진단 불가능으로 평가된 영상 은 없었다.
결론: 적절한 CT 프로토콜의 조정을 통하여 효과적으로 방사선량을 절감할 수 있고 진단적으로 용인 가능한 영상의 질 또한 유지될 수 있다.
가톨릭대학교 의과대학 서울성모병원 영상의학과
