복부초음파의 기본 원리 및 초음파 기기 이해
건국대학교 의과대학 내과학교실
천 영 국
초음파 영상의 기본 원리
1. 초음파의 임상적 응용과 안정성
초음파의 원리와 성질을 이해함으로써 보다 좋은 초음파 영상을 얻을 수 있고 실제 임상에서 초음파영상을 통한 정 확한 진단을 내릴 수 있다.
초음파(ultrasound)는 인간의 귀로 들을 수 없는 높은 주파 수를 갖는 음파이다. 인간이 들을 수 있는 가청음역의 주파 수는 20-20,000 Hz 사이이며 그 이상을 초음파라 한다. 이렇 게 주파수가 높은 초음파는 공기 중에서는 거의 전달이 되 지 않고 액체나 고체 등에서는 전달이 잘 된다. 따라서 폐나 소화관 등은 초음파 전파가 잘 되지 않으며 복부장기나 연 부조직(soft tissue)에서는 초음파의 전파가 잘 된다. 영상진 단에 이용되는 주파수는 1 MHz-30 MHz 정도이다. 주파수의 단위는 Hz (Hertz)를 쓰며 1 Hz는 1 c/sec (cycle/초)와 같고 1 MHz는 106 Hz이다. 심장에서는 2-3 MHz, 복부에서는 3-5 MHz, 갑상선, 유방 등 표층장기에서는 7.5-10 MHz, 안과용 으로는 7.5-12 MHz이며 최근에 말초혈관이나 소화관 내 병 변 관찰용으로는 15-30 MHz를 사용하고 있다. 그 외 치료목 적으로도 초음파가 이용되는데 결석의 체외충격파쇄석장치 에는 수십 KHz, 온열요법에는 수백 KHz, 의료용기 세척용 장치로는 수십 KHz의 초음파가 이용되고 있다.
2. 초음파의 성질
초음파는 직진, 투과, 굴절, 반사, 산란, 감쇠 등 여러 가지 성질을 지니고 있다.
1) 전파(propagation)
물질 속을 통과하는 음파의 전파속도를 음속이라 부르며 C (m/sec)로 나타낸다. 초음파는 생체 내에서 평균 1,540 m/sec 의 음속으로 전파된다. 초음파가 서로 다른 2개의 어떤 매질 을 통과할 때는 그 매질의 음향저항(acoustic impedance), 각 매질에는 고유한 음의 저항치를 갖는다. 초음파는 음향저항 에 따라 확산, 산란, 흡수 등에 의해 경계면에서 감쇠되는 경 향이 있다. 초음파의 감쇠는 주파수가 높을수록 심해지며 심 부로 갈수록 초음파가 도달하기 힘들게 된다. 따라서 안과용 이나 갑상선, 유방 등에서 사용되는 초음파검사용 주파수는 높고 복부초음파검사에 사용되는 주파수는 낮은 것을 이용 하고 있다.
2) 반사(reflection)와 굴절(refraction)
음파는 생체 내의 음향저항치가 다른 조직 간의 경계면에 서 반사를 일으킨다. 이 저항치를 음향저항(impedance, Z)이 라 부르고 매질의 밀도와 음속 C의 곱(Z=C)으로 표시한다.
즉 생체내부의 밀도나 음속이 다른 조직이나 장기의 경계면 에서는 음향저항치의 값에 따라 강한 반사가 보인다. 그림 2-2에서와 같이 매질 I에서 매질 II에 수직으로 초음파가 입 사하면 그 일부는 반사하고 일부는 투과한다. 한편 경계면에 경사지도록 초음파가 입사한 경우에는 입사각 1과 반사각은 같게 되고 굴절각 2는 Snell의 법칙 C1/sin 1=C2/sin 2에 따르 게 된다. 이러한 반사에 의해서 초음파가 탐촉자로 되돌아오 면 영상이 맺혀진다.
초음파음속(beam)에 대해 수직으로 위치하는 경계선으로 부터 탐촉자를 향해오는 초음파는 강하게 반사되기 때문에 수신에너지도 강하고 경계선도 명료하게 나타난다. 수직 이 외의 경계선으로부터 오는 반사파는 이론적으로 탐촉자에
되돌아오지 않기 때문에 상이 맺혀지지 않지만 생체 내의 경계선은 표면이 고르지 않아 일부 초음파가 탐촉자를 향해 반사되어 오기 때문에 영상이 맺히게 된다.
이상과 같이 초음파 진단에 있어 결정적 정보를 주는 것 은 반사(reflection)이며 굴절(refraction)이나 산란(diffraction) 은 그다지 중요하지 않다.
3) 감쇠(attenuation)와 흡수(absorption)
초음파가 생체 내를 지나게 될 때, 액체보다 밀도가 높은 조직에서는 입사된 초음파의 일부는 흡수되고 투과된 초음 파의 강도는 약해져서 감쇠현상이 일어나게 된다. 이처럼 초 음파가 생체 내에 전파되면 흡수, 산란, 확산 등에 의해 그 강도가 약해지는 것을 감쇠라 부른다. 흡수에 의한 감쇠는 초음파가 전파될 때 그 에너지의 일부가 열에너지로 변환되 기 때문에 일어나지만 조직에 따라 달라서 액체에서는 작고 지방이나 근육 등에서는 크다. 감쇠 때문에 심부에선 초음파 강도가 약해져서 초음파진단장치에는 깊이에 관계없이 똑같 은 휘도로 조절할 수 있는 STC (sensitivity time control)에 의 해 조정이 가능하다. 산란에 의한 감쇠는 초음파가 그 파장 보다도 훨씬 작은 대상물에 도달해서 진행방향 이외의 방향 으로 진행함으로써 생기는 감쇠이다. 생체조직에서는 산란 에 의한 감쇠보다도 흡수에 의한 감소가 크다. 공기 중에서 의 감쇠는 생체 내보다 크고 폐 등의 공기가 있는 장소에서 초음파진단장치가 무력한 이유는 이 때문이다. 일반적으로 음파는 주파수가 높은 만큼 감쇠가 크고, 낮을수록 생체의 심부까지 도달된다. 따라서 고형성 종괴의 초음파상은 종괴 후부의 에코가 감쇠되어 검은 그림자로 나타나는 것이다.
4) 분해능(resolution)
생체 내에 서로 다른 두개의 반사체를 식별할 수 있는 능 력을 분해능(resolution)이라 한다. 초음파의 분해능은 거리분 해능(axial resolution)과 방위분해능(lateral resolution)으로 나 뉜다. 거리분해능은 초음파음속(beam)의 방향을 따라 전후 에 존재하는 두 점을 식별하는 능력으로, 이는 초음파의 주 파수가 높을수록 좋다. 거리분해능은 펄스폭에, 방위분해능 은 음속 폭에 의존한다. 즉 주파수가 높을수록 파장이 짧아 (음속 = 주파수 × 파장: 음속은 일정) 거리분해능은 좋아진다.
그러나 파장이 짧아지면 초음파의 감쇠가 크게 되어 심부까 지 음파가 충분히 도달하지 못하는 결점이 있다. 따라서 초
음파 검사대상 장기 중 표층에 위치한 안와, 갑상선, 유방을 검사할 때 초음파음속은 깊은 부위까지 도달시킬 필요가 없 으므로 주파수가 높은 탐촉자(5-10 MHz)를 사용하게 된다.
이에 반하여 복부초음파검사를 할 경우 음속이 어느 정도 깊이까지 도달시킬 필요가 있으므로 이론적으로는 주파수가 낮은 탐촉자를 사용하여야 하지만 분해능이 너무 떨어지지 않도록 하기 위해 보통 3.5-5 MHz의 탐촉자를 사용하게 된다.
방위분해능은 초음파음속(beam)의 진행방향에 수직으로 나란히 위치한 두 점을 식별해내는 능력으로 이는 초음파의 음속양상(beam pattern)과 관련이 있는데, 즉 초음파음속 (beam)이 가늘수록 방위분해능은 양호하고 동일한 탐촉자에 서는 초점영역에서 가장 좋은 방위분해능을 나타낸다.
5) 집속(focus)
탐촉자의 전면이 평탄한 경우는 탐촉자의 직경과 같은 두 께의 초음파음속이 발생하지만 특정거리를 지나면 음속이 넓어지기 시작한다. 여기에서 탐촉자와 가까운 평행한 부분 을 근거리음장(near field)이라 하고 초음파가 확산되기 시작 하는 부분을 원거리음장(far field)이라 하는데 검사대상부위 가 근거리음장 내에 있을 때 가장 좋은 영상을 얻을 수 있다.
한편 탐촉자의 전면을 오목하게 가공시킨 경우 요면진동자 에 발생되는 초음파는 가늘게 집속되어 초점영역(focal zone) 에서 아주 가는 음속을 형성하고 그 후에는 확산된다. 또한 탐촉자의 전면에 특수한 음향렌즈(acoustic lens)를 장착시켜 똑같은 집속효과를 얻을 수 있다. 일반적으로 탐촉자의 직경 이 크면 클수록 초점거리와 초점영역이 길어지고 초음파의 주파수가 높을수록 가는 초점영역을 얻을 수 있으므로 최상 의 영상을 얻을 수 있는 범위인 근거리음장(near field)을 길 게 하려면 주파수를 높이거나 탐촉자의 크기를 증가시켜야 한다.
3. 초음파진단장치
1) 초음파의 발신과 수신
초음파진단장치에서 초음파를 발신하는 부분을 진동자 또는 압전소자라 부른다. 이는 진동자에 전압을 가하면 고유 의 진동을 해서 초음파를 발생하는 압전효과가 있기 때문이 다. 초음파신호의 수신은 역시 같은 진동자에 의해 이루어진 다. 초음파를 진동자에 연결시키면 반대로 전압이 발생한다.
발신할 때와 수신할 때의 이러한 양면의 기능을 갖고 있기
때문에 진동자를 변환기, 영어로는 transducer라고 부른다.
한편 초음파진단장치의 진동자를 포함하여 검사 시 우리 몸 에 접촉하는 부분을 탐촉자(probe)라 부른다.
2) 화상의 표시법
생체에서 수신된 반사파의 표시방법으로는 다음과 같은 3가지 방식으로 모니터에 표시된다.
A mode:
amplitude (진폭)의 머리글자 A를 따서 A mode라 칭함.
반사부위를 탐촉자에서의 거리(시간)로 표시, 반사의 강조를 파형의 높이(진폭)로 표시하는 방법.
현재는 거의 사용치 않음.
B mode:
brightness (휘도)의 머리글자 B를 따서 B mode라 칭함.
반사파의 강조를 점의 밝기로 바꿔, 진폭에 따라 흑색 에서 백색까지의 농도로 표시.
현재 사용하고 있는 복부초음파진단장치의 대부분이 본 방법임.
M mode:
motion (운동)의 머리글자 M을 따서 M mode라 칭함.
이는 휘도를 변조시킨 B mode를 모니터상에서 움직이 고 있는 에코원까지의 거리를 시간축 상의 움직임으로 표시하는 방법.
주로 심장에코에 사용하는 방법임.
전처치 및 환자 유의사항
1. 준비
상복부 검사 시에는 최소한 12시간 정도의 공복이 필요하 다. 공복을 요구하는 이유는 섭취한 음식물이 장애가 되기 때문이 아니고 음식을 삼킬 때 같이 들어가는 공기 때문이 다. 공기가 위나 장관에 차 있으면 췌장이나 하부 담관 혹은 담낭까지도 검사에 지장을 받을 수가 있다. 정상 성인에서 5-6시간만 되면 위장과 상부소장은 대개 비워지므로 아침을 먹었다 하더라도 점심을 굶으면 늦은 오후부터는 큰 지장을 받지 않고 상복부 초음파를 할 수 있다.
2. 소화관 가스의 방해를 줄이는 방법
1) 가스가 찬 장관부를 탐촉자로 압박하여 검사부위의 가 스를 밀어낸다.
2) 췌장검사 시 위를 물로 충만시켜 가스를 밀어낸다.
3) 배뇨시키지 말고 방광이 찬 상태에서 검사하여 방광 및 방광 주위 장기를 잘 관찰한다.
4) 환자의 체위를 우측와위로 하거나 두부를 아래로 향하게 하거나 환자를 앉혀서 검사한다.
5) 이상의 수기가 도움이 안 될 경우 시간을 두고 재검사 하는 것이 좋다.
3. 호흡 변화
일반적으로 상복부 검사를 할 때는 환자로 하여금 심호흡 을 들여 마시게 하는데 그 이유는 횡격막이 아래로 내려오 고 간이 갈비뼈 아래로 내려오는 효과를 얻기 위함이다. 그 러나 환자에 따라서는 심호흡을 할 때에 횡격막은 내려오지 만 배가 오목해져서 오히려 검사가 어려워지는 경우가 있기 때문에 복식 호흡을 환자에게 특별히 주문을 해야 한다. 배 를 내밀면서 호흡을 들이마시게 하는 방법을 사용해야 한다.
때로는 많은 환자들이 이것을 잘못 이해해서 협조가 어려운 경우도 있다. 또한 호흡을 종괴의 위치결정에 이용하는데 예 를 들면 우상복부에 종괴가 있을 때 이것이 신장종괴인지 간에서 나온 종괴인지 감별을 위해서는 환자로 하여금 호흡 을 들이마시고 내쉬게 하여 이 종괴가 어떤 장기와 같이 움 직이는가를 확인하여 그 종괴의 정확한 위치 파악에 사용한 다. 또한 하대정맥의 신축성(compliance)을 보기 위해서 호흡 을 변화시키면 일반적으로 흡인(deep inspiration)할 때 하대 정맥이 축소(collapse)되고 내쉴 때 하대정맥이 확장(disten- sion)되는데 Budd-Chiari 증후군일 경우나 하대정맥이 혈전으 로 차 있을 경우에 호흡에 따른 내경의 변화를 볼 수 없는 것 등이다.
4. 압박법
초음파 검사를 할 때 트랜스듀서를 이용한 압박법은 흔히 사용하는 방법의 하나이다. 압박을 하면 두 가지 효과가 나 타나는데, 첫째, 심부의 장기를 트랜스듀서에 가까이 함으로 써 더 좋은 검사를 할 수 있고, 둘째로는 트랜스듀서와 우리 가 보고자 하는 장기, 예를 들면 전복벽과 췌장사이에 있는 위장관 혹은 위장관 내의 가스를 밀어버림으로써 좋은 음창
Table 2. 실시간(real time) 스캔과 접촉복합(contact compound) 스캔의 비교
실시간 스캔 접촉복합스캔
1. 탐촉자의 길이에 한정된 단면의 화상만 표시됨 1. 광범위한 단면상의 표시가 가능 2. 정상, 비정상, 초음파상의 즉각적인 판단이 필요 판단 가능 2. 전체적인 단면상의 얻어진 후 병변
3. 해부학적 구조물의 동적상태 파악 가능 3. 해부학적 동적상태 파악이 불가능
4. 진단장치의 이동이 용이 4. 진단장치의 이동이 불편
5. 비교적 짧은 검사시간이 소요 수기가 필요 5. 비교적 더 오랜 검사시간과 숙련된
Table 1. 여러 가지 매질에서의 초음파의 음향저항(acou- stic impedance)
매질(materials) 음향저항(kg/m-2 sec) (10-6)
공기(air) 0.0004
알루미늄(aluminum) 17
혈액(blood) 1.61
뼈(bone) 7.80
뇌(brain) 1.58
지방(fat) 1.38
신장(kidney) 1.62
간(liver) 1.65
근육(muscle) 1.70
기름(oil) 1.43
폴리에틸렌(polyethylene) 1.88
연부조직(soft tissue) 1.63
물(water) 1.48
(sonic window)을 얻을 수 있기 때문이다. 또한 압박을 해서 통증이 있는지, 있으면 어떤 장기 혹은 어떤 병변위에 있는 지 알 수가 있다. 대표적인 예로 담낭염의 진단에 중요한 담 낭부위를 트랜스듀서로 압박했을 때 통증이 유발되는 sono- graphic Murphy's sign이 있다. 또한 초음파로 급성충수염을 진단하기 위해서는 점진적 압박(gradual compression) 방법을 사용하게 되는데 압박을 함으로써 충수돌기가 트랜스듀서에 가까이 오게 되어 고주파수의 트랜스듀서로도 충수돌기가 보이고 다른 장관은 압박되는데 반해서 염증을 일으킨 충수 돌기는 압박되지 않으므로 상대적으로 잘 보이고 이런 압박 안 되는 충수돌기 자체가 충수염의 진단의 근거가 된다. 또 다른 예로 정맥혈전이 있을 때 혈전으로 찬 정맥은 압박으 로 눌리지 않는데 반해서 혈전이 없는 정맥은 압박으로 눌 리는 것을 진단에 이용하게 된다. 그러나 압박법은 사용할 경우 조심해야 하는데 예를 들면 농양을 의심하는 병변이 있을 경우 너무 세게 눌러서 농양이 터진다던지, 대동맥에 생긴 동맥류를 잘못 세게 눌렀을 경우에는 파열될 수도 있 으므로 주의할 필요가 있다.
각종 스캔방법 및 스캐너의 원리와 특징
현재 복부질환진단에 이용되는 초음파진단장치는 선형 스캐너(linear electronic scanner or real time scanner)가 주로 이용되고 있지만 20년 전까지는 접촉복합스캐너(contact compound scanner)가 주로 이용되었다. 현재 많이 이용되고 있는 스캔방법 및 B mode 장치의 간단한 원리와 특징은 다 음과 같다.
1. 접촉복합스캔(contact compound scan)
접촉복합스캔은 초음파기기의 선단(tip)에 부착된 탐촉자 를 체표면에 접촉시키면서 움직여 연속적으로 스캔하는 것
으로, 주요한 특징은 다음과 같다.
1) 광범위한 단면상을 얻을 수 있어 주위 장기와의 위치 관계를 명확히 알 수 있고 복부전체의 횡단면상도 표 시할 수 있으며 전산화단층촬영술(computed tomography) 상과의 비교에도 도움이 된다.
2) 선형 전자스캔(real time scan)에 비해 탐촉자가 작기 때 문에 스캔하기 힘든 부분, 예를 들어 늑간스캔(intercostal scan) 등을 시행하기 쉽다.
3) 입사각이 다른 화상의 합성이 가능하다(Table 1).
2. 선형 전자스캐너(linear electronic scanner)
길이 5-12 cm의 스캐너 내부에 백 개 이상의 진동자(piezo- electric ceramic)가 직선상으로 배열되어 있고, 이들 진동자가 직선적(linear)이고 고속으로 전기적 교환(electronic switch- ing)이 이루어진다. 선형 전자스캐너의 최대의 장점은 스캔
속도가 빠르기 때문에 실시간(real time)으로 상을 얻을 수 있다는 것이다(Table 2). 한 번의 스캔, 즉 1매의 화상을 얻는 데 소요되는 시간은 1/25-1/30초로 1매의 화상은 100개 이상 의 주사선으로 형성되어 있다. 한편, 시야가 스캐너의 길이 에 의해 결정되기 때문에 스캐너의 길이만큼의 화상 밖에는 얻을 수 없는 단점과 접촉면적이 커서 간우엽의 횡격막 아 래 부분의 검사에는 좋지 않다.
3. 부채꼴 전자스캐너(sector electronic scanner)
부채꼴 스캐너는 기본적으로 선형 스캐너와 같은 원리로 구경이 작은 스캐너에서 부채살 모양으로 초음파음속이 나 타난다. 원래 심장의 검사용으로 개발되었지만 탐촉자의 구 경이 작고 초음파음속이 넓어서 늑간 사이로 간을 검사할 때 매우 도움이 된다. 특히 선형방식 탐촉자의 맹점이 되는 부위인 횡격막 바로 아래의 병변을 관찰하는 데 유용하고 난소, 자궁, 전립선, 방광 등의 검사에도 이 부채꼴방식이 대 단히 편리하다. 단점으로는 근거리 영역에 있는 부위나 장기 에는 부적합하다.
4. 볼록 전자스캐너(convex electronic scanner)
볼록 전자스캐너는 선형 전자스캐너의 전면을 볼록한 (convex) 모양으로 변형시킨 것으로, 초음파음속이 항상 진 동자(transducer)에서 수직으로 나오는 점이 부채꼴방식과 다 르나, 선형방식의 회로로 부채꼴방식에 가까운 시야를 얻을 수 있는 이점이 있다. 즉 넓은 시야와 자유로운 주사각도로 검사에 도움이 된다. 이 스캐너는 최근에 복부초음파검사용 으로 가장 많이 사용되고 있으며 스캐너가 체표면에 접촉하 는 길이가 부채꼴방식보다 좋으나 늑간 스캔 시 늑골의 주 행에 직각인 방향에서는 스캔이 곤란한 점과 체표면이 볼록 튀어나온 부위는 탐촉자와 밀착되지 않는 결점이 있다.
5. 기계식 부채꼴 스캐너(mechanical sector scanner) 부채살 모양의 실시간 영상을 얻는 방법으로는 회전체의 주위에 진동자(transducer)를 3, 4개 붙여 회전운동 시키거나 왕복운동을 시키는 두 가지 방법이 있다. 부채꼴 전자스캐너와 비교할 때 가격이 저렴하고 진동자의 운동에 따른 가벼운 진동이 손에 느껴지지만 초점거리는 전자방식과 같이 변화 시킬 수 없다.
6. 수침법 스캐너(water bath scanner)
유방(breast)이나 갑상선(thyroid) 등의 표재성 장기의 초음 파검사에는 수침법이라 부르는 방법을 이용한다. 즉, 스캐너 와 피부사이에 물주머니를 놓고 스캐너의 끝부분을 물속에 넣고 스캔하기 때문에 수침법이라 한다.
이와 같이 스캐너와 피부사이에 물주머니를 이용하는 이 유는 첫째, 스캐너의 표준초점은 6 cm 전후인데 유방이나 갑상선은 피부에서 1-2 cm 깊이에 있으므로 물주머니를 4 cm 정도 깊이로 하면 스캐너의 초점영역이 장기에 일치하게 된다. 둘째로는 갑상선이나 유방의 표면은 직선이 아니기 때 문에 직접 체표면에서 스캔하기 힘들고 또 피부에 직접 스 캐너를 접촉시키면 장기의 위치나 모양이 변화하기 쉬운데, 물속에서 스캐너를 움직이면 이러한 문제점이 해결된다. 셋 째로는 물주머니를 사이에 두면 스캐너에서 피부까지 물주 머니만큼의 거리가 생겨 흔히 나타나기 쉬운 반향(reverberation) 을 피할 수 있다. 전용장치가 없을 경우에는 물주머니를 만 들어 복부초음파검사용 스캐너를 이용할 수도 있다.
7. SonolineR Elegra 초음파 스캐너(SieScapeTM imaging)
최근에 Simens사에서 개발한 새로운 형태의 초음파 영상 을 획득할 수 있는 스캐너로 기존의 접촉복합 스캔과 유사 한 광범위한 단면상을 얻을 수 있어 주위 장기와의 위치관 계를 명확히 알 수 있고 복부전체의 횡단면상도 표시할 수 있으며 전산화단층촬영술(computed tomography)상과의 비교 에도 도움이 된다. 이 기술은 넓은 시야의 영상을 얻기 위하 여 컴퓨터로 영상을 특수처리 하여 화면을 재구축하는 방법 으로, 실시간으로 초음파를 시행하여 인체 내의 많은 장기들 을 고해상도의 한 화면으로 보여줌으로써 병변의 해부학적 구조를 이해하는 데 많은 도움을 줄 수 있다. 이 방법이 기 종의 접촉복합 스캔과 다른 점은 접촉복합 스캐너의 경우 위치를 감지하는 센서(position sensor) 및 스캐너를 이동시키 는 장치(articulated arm)가 별도로 필요한 반면 본 법은 일반 적으로 사용하는 스캐너와 마찬가지로 단순히 원하는 부위 를 스캔함으로써 필요한 영상을 획득할 수 있다는 점이다.
본 법의 장점을 요약하면 다음과 같다. (1) 종래의 초음파 방법으로는 볼 수 없었던 매우 넓은 부위의 영상을 보여줌 으로써 복부, 골반, 흉부와 손발에서 발견되는 넓은 부위의 병변의 관찰에 용이하며 주변의 장기와의 해부학적 연관성
을 파악하는데 많은 도움을 준다. (2) 커다란 장기나 종괴들 의 크기를 정확히 측정할 수 있고 복잡한 비정상적인 구조 물의 관찰에 용이하다. (3) 영상의 재현성이 높다. (4) 검사 시간을 단축할 수 있다.
그러나 본 법은 호흡이나 심장박동 등에 의하여 초음파 영상의 합성에 영향을 받을 수 있으며 또는 검사자의 숙련 도 자체도 영상에 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있다.
초음파진단장치의 조정
초음파진단장치의 계기판에는 여러 가지 조정장치가 설 치되어 있다. 이들 조정창치를 잘 이용함으로써 보다 좋은 화상을 얻을 수 있다.
1. Gain
생체로부터의 에코신호는 스캐너에 의해 전기신호로 변 환되지만, 이 상태로는 너무 약하기 때문에 화상이 맺혀지지 않으므로, 이때 모니터에 충분한 화상이 맺히도록 전기신호 를 강하게 올려주는 것이 gain이다. gain을 너무 강하게 하면 화상 전체가 하얗게 되므로, 흰색에서 검은색까지 전체의 농 도를 조절하여 좋은 화상이 맺혀지도록 한다.
2. STC (sensitivity time control)
생체의 심부까지 입사된 후 반사되어 되돌아오는 초음파 는 도중에 감쇠가 심하기 때문에 피부에 가까운 부분에서의 반사파에 비해 미약한 신호가 되고 만다. 이 경우 단순히 gain장치만을 증가시키면 피부에서 가까운 부위는 화상에서 너무 하얗게 나타나고 심부는 검은 화상이 되고 만다. 이러 한 점을 보완해서 생체내의 깊이에 따라 감도를 조절할 수 있도록 한 장치가 바로 STC이다(혹은 TGC, time gain com- pensation). 간과 같은 실질성 장기에서 간실질이 전체적으로 균등한 밝기(brightness)로 나타나도록 near gain과 far gain을 조정하는 것이 표준적인 STC의 조정법이다. STC의 장치를 여러 가지 조건으로 조정했을 때의 화상을 나타내고 있다.
3. 동적구역 dynamic range 조절
동적구역이 60 dB일 경우 초음파 신호가 가장 큰 것과 작은 것의 차가 100만 배가 된다는 것인데 이와 같은 100만 배의 차이가 있는 초음파의 신호들을 화면에 나타낸다는 뜻이고,
동적구역이 dB일 경우 화면에 나타나는 가장 밝은 신호와 가장 어두운 신호와의 차가 10,000배가 되며 일반적으로 동 적구역이 넓을수록 대조도(contrast)가 떨어지고 동적구역이 좁을수록 대조도가 올라가게 된다. 또한 동적구역은 전체적 인 동적구역만 조절할 수도 있고 어떤 특정 부위의 동적구 역만 조절할 수도 있는데, 예를 들면 높은 초음파 신호만 나 타내고 싶으면 일정한 신호 이하는 모두 검게 나오게 하고 그 이상 부위만을 나타낸다던지 반대로 높은 신호는 모두 무시하고 낮은 신호만을 나타낸다던지 하는 것으로 이것은 사전 및 사후신호조절 pre-, post-processing 의 기능에 해당한 다. 이 기능이 없는 장비도 많고 이 기능이 있는 장비는 검 사자가 동적구역을 바꿔가면서 화면을 관찰한다던지, 사전 및 사후 신호조절의 여러 선택 중 선택을 바꿔가면서 화면이 어떻게 변하는가를 봄으로써 자기의 기호에 맞게, 하고자 하는 목적에 맞게 조정할 수 있다.
4. 카메라와 모니터
화상관찰용 모니터와 화상촬영용 모니터는 독립되어 있 는데, 화상촬영용 모니터는 폴라로이드 카메라로 촬영할 수 있도록 초음파장치의 본체에 내장되어 있으며 초음파진단장 치로부터 외부의 화상신호를 받아 기록할 수 있는 multi- format 카메라도 있다. 요즘에는 흑백 프린터로 얇은 종이에 초음파영상을 깨끗하게 기록할 수 있게 되었는데, 이는 폴라 로이드 필름 가격의 1/10 정도로 비용이 적게 들고 얇은 종 이로 되어 있어 병력기록지에 붙여 보관하기 편리한 이점도 있다. 초음파 검사는 어느 정도 검사실을 어둡게 하여 실시 하는데, 검사실이 밝으면 미세한 에코의 강도의 차이를 관찰 하는데 곤란하기 때문이며 관찰용 모니터의 조정은 밝기 (brightness)와 대조(contrast)의 조정 장치를 조금씩 움직여 최 상의 조건이 되도록 조절한다. 한편, 어두운 검사실에서 조 정해 둔 장치를 밝은 병실 등으로 이동하여 사용할 경우 관 찰용 모니터의 상이 어둡게 보이는 경우가 있다. 이때 gain 을 올려 모니터를 밝게 조절하면 촬영용 모니터는 더욱 밝 아져서 촬영 시 폴라로이드 필름이 하얗게 되고 만다. 그러 므로 검사실의 밝기가 변화되었을 때는 관찰용 모니터의 조 건만 조절하는 것이 요령이다. 촬영용 모니터의 조정은 관찰 용 모니터의 조건과 크게 다르다. 따라서 촬영용 모니터는 필름에 대해 좋은 조건으로 조절해 둔다. 그러나 한번 최상 의 조건으로 정해두어도 조금씩 조건이 변화하는 경우가 있고,
또한 사용하고 있는 도중 모니터의 표면에 먼지가 끼어 화 상의 선명도가 떨어지기 쉬우므로 정기적인 점검이 필요하다.
참고문헌
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