A Study on the Radiography for Sharpness the Image of the Sternum Bone in X-ray Thoracic Cage

가슴우리 X-ray 촬영에서 복장뼈의 선예한 영상을 얻기 위한 촬영법 연구

Abstract

The Study studied the Inspection Method of Images to obtain a sharp image of the Costume among the bones Composed of Thoracic Using the Thoracic Cage Rando Phantom. At 80 cm of the phantom Distance at the X-ray tube focus, the position of the Phantom was Examined by Changing the Rt and Lt Posterior Oblique(LAO) and Rt and Lt Posterior Postero Oblique positions by 20°, 25° and 30°. The acquired images were Subjectively Evaluated by the Radiographer, and the Evaluation data were analyzed as SPSS ver. 3.0. The signal-to-noise ratio (SNR) was Calculated using the ImageJ Program. As a result, the Cronbach Alpha value was Significantly higher at 0.789. The results of the Signal-to-Noise Ratio (SNR) were high at 20° to 6.038 in the right posterior Transcription Direction at the time of Examination and 7.860, in the Supine Position, for images of Sternum bones. In conclusion, it is Believed that the patient position can be obtained from the Right Anterior Oblique(RAO) Position 20° if the X-ray technique is used to obtain the Sternum's advanced image, and the Left Anterior Oblique(LAO) Position 25° when filming in the Rght lying position.

본 연구는 Thoracic cage Rando Phantom을 이용하여 가슴우리 구성하는 뼈중에서 복장의 선예한 영상을 얻고자 영상의 검사방법을 연구하였다. 엑스선관 초점에서 팬톰거리는 80Cm에서 엑스선관 각도에는 수직으로 팬톰의 자세는 우측 및 좌측의 후전사방향과 우측 및 좌측 전후 사방향 자세로 20°, 25°, 30° 변경하여 검사하였다. 획득한 영상을 방사선사가 주관적으로 영상평가 하였으며, 평가 데이터를 SPSS ver. 3.0으로 분석하였다. ImageJ Program을 이용하여 신호대잡음비(SNR)를 계산하였다. 그 결과 Cronbach Alpha 값이 0.789로 유의하게 높았다. 신호대잡음비(SNR)의 결과는 갈비과 정확한 복장뼈의 영상을 얻고자 할 때는 엎드린 자세에서는 검사 시 우측 후전사방향 20°에서 6.038으로 높았으며 바로누운자세에서는 좌측 전후사 방향 25° 검사 시 에서 7.860으로 높았다. 결론으로 복장뼈의 선예한 영상을 얻고자 엑스선 촬영기법으로 엎드려서 촬영할 경우에는 환자자세를 우측후전사방향 20°에서 또한 바로누운자세에서 촬영 할 경우에는 좌측전후사방향 25°에서 촬영기법을 이용한다면 선예한 영상을 얻을 수 있으리라 사료된다.

Ⅰ. INTRODUCTION

가슴우리는 가슴벽의 뼈대이며 위로 갈수록 좁아지는 불규칙한 원통형이다. 위쪽으로 좁게 열려있는 부분으로 위가슴문이며 머리부위로 연결된다. 아래쪽으로 넓게 열려 있는 부분은 아래 가슴 문이다. 가슴우리는 등뼈, 갈비뼈, 복장뼈 등 3종류의 뼈로 이루어져 있다^[1].

복장뼈는 길고 편평한 뼈로 가슴우리의 앞쪽면, 정중선상에 붙어 있다. 위쪽 끝은 양쪽 빗장뼈를 받치고, 복장빗장관절을 형성하며 가쪽방향은 7쌍의 위쪽 갈비뼈의 갈비연골이 부착해 있다. 복장뼈는 복장뼈 자루, 복장뼈몸통 및 칼돌기의 3개 부분으로 형성되어 있다. 복장뼈자루는 셋째등뼈, 넷째 등뼈의 높이에 위치한다. 위쪽 모서리는 두껍고 중앙은 복장뼈 위패임이 있다. 이 패임의 양쪽에 빗장 패임이 있다. 아래쪽 모서리는 폭이 좁아지고 몸통 위 모서리와 관절하고 있으며, 복장뼈각을 이루고 있다. 복장뼈각은 넷째, 다섯째등뼈 척추사이안의 높이에 위치한다. 복장뼈몸통은 3개 부분 중 가장 길고 다섯째 등뼈에서 아홉째등뼈의 범위에 있다. 몸통의 양측에는 4개의 완전한 패임이 있어 셋째 갈비뼈에서 여섯째갈비뼈까지의 관절면을 이룬다. 몸통의 위쪽 모서리는 계란형이며 복장뼈자루와 복장뼈 관절을 이루고 있고, 아래쪽 모서리는 좁고 칼돌기와 관절하고 있다. 칼돌기는 아홉째, 열째등뼈의 높이에 위치한다. 이것은 복장뼈 중에서 가장 작고 위의 앞쪽에 위치한다. 칼돌기의 골화가 진행하는 경우는 드물고 개인차에 따라 일정하지 않다^[2]. 갈비뼈 골절 및 복장뼈을 진단하기 위한 1차적 검사는 X-선 검사이다. 갈비뼈 X-선 검사는 구조물 등의 겹침, 가슴 자체의 두께와 부피로 인한 기하학적 불선예도가 증가할 수 있는 요소가 상존하기 때문에 이의 정밀한 묘사에 다소 어려움이 있다^[3]. 영상의 평가에서 복장뼈 잘 나타내기 위해서는 심장 음영 위에 겹쳐서 나타나야 하며 올바른 촬영법은 몸체 회전을 복장뼈와 척추의 겹침 없이 척추의 장축 옆으로 복장뼈가 나타난다. 복장뼈를 잘 나타나기 위해서는 촬영기법에서 근접 촬영 이용하여 겹쳐진 뒤쪽 가슴우리구조물의 확대와 흐름을 일으켜 촬영하고 콜리메이터와 피부 표면 사이의 거리가 최소한 15 cm이 되어야 한다^[4]. 임상에서 복장뼈 촬영은 일반적으로 누운 자세에서는 좌측 전후사방향 촬영을 하며 엎드린 자세에서는 우측후전사방향 촬영을 하고 있다^[5]. 본 연구는 복장뼈 X-선 검사에서 선예한 영상을 위하여 Sternum Rando Phantom를 사용하여 주관적 평가와 객관적 평가를 실시하였다.

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

1. 실험기기 및 재료

주관적 평가는 복장뼈촬영 영상을 검사하기 위하여 Fig. 1과 같이 일반촬영장치(DKⅡ-525)를 이용하였으며, Sternum Rando Phantom을 사용하여 60 kVp, 40 mAs 촬영조건으로 영상을 획득하였다. 엑스선관과 검출기의 촬영 거리는 100 cm로 설정하였다. 영상획득 장치로는 Model AGFA CR 85-X를 사용하였다.

Fig. 1. Experimental Instruments and Materials.

객관적 평가는 획득된 영상의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 평가하기 위해 Fig. 2와 같이 Image Program을 이용하였다. 통계적 분석은 주관적 평가를 통하여 수집된 데이터를 SPSS ver. 3.0을 사용하여 ICC test를 시행하였다^[6].

Fig. 2. Image J Program.

급내상관계수(Intraclass Correlation Coefficient, ICC)는 반복성과 재현성을 평가하는데 일반적으로 사용되는 지표이며 연속 측정법에서 신뢰도는 변수분석을 통한 Cronbach Alpha 값으로 획득된다.

Table 1. Cronbach Alpha Value

2. 실험방법

2.1 주관적 평가

복장뼈 영상은 엎드린 자세에서는 오른쪽후전사위(RAO)와 왼쪽후전사위(LAO) 20º, 25º, 30º 체위를 변경한 후 각각 4매씩 12매 영상을 얻었다. 바로 누운 자세는 오른쪽전후사위(RPO) 왼쪽전후전사위촬영(LPO)은 각각 4매씩 총 12매 총 24매 영상을 얻은 후 대학병원 소속 영상의학과 5명의 방사선사가 평가하였다.

2.2 객관적 평가

정량적 화질을 평가하기 위하여 Image J Program을 이용하여 신호대잡음비(SNR)를 계산하였다. 복장뼈가 척추와 심장 사이에서 선예하게 나타났는지 복장뼈 부위에 ROI를 설정한 후 ROI 영역 내의 영상신호 평균값(Mean)과 표준편차(SD)를 측정하여 신호대잡음비(SNR)를 평가지표로 활용하였다.

3. 평가방법

3.1 주관적 평가

대학병원 소속 영상의학과에서 10년 이상 근무한 방사선사 5명이 평가하였으며 평가 기준으로는 복장뼈 전체가 IR 중앙에 위치하고 있는가, 복장뼈는 심음영안에 나타났는가, 복장뼈는 척주와 겹치지 않게 나타났는가, 복장뼈는 가슴우리를 통하여 선명하게 나타났는가, 칼돌기가 포함한 전체 복장뼈가 나타났는가, 적절한 촬영조건은 갈비뼈 위에 복장뼈의 윤곽이 나타났는가 등의 여부를 확인하였다. 평가점수는 5점(아주 좋음), 4점(좋음), 3점(보통), 2점(나쁨), 1점(아주나쁨)으로 책정하였다^[7].

3.2 객관적 평가

아날로그와 디지털 영상에서 신호대잡음비(SNR) 는 신호대 잡음의 상대적인 크기를 측정하는 것으로 데시벨(dB)이라는 단위가 사용되며 Eq. (1)을 이용하여 구한다.

\(S N R=\frac{R O I_{\text {Mean }}}{R O I_{S D}}\)       (1)

기준 영상보다 비교영상의 신호대잡음비(SNR)가 클수록 잡음이 적고 신호량이 많아 영상의 해상력이 좋다.

Ⅲ. RESULT

본 연구는 흉곽(가슴우리)를 구성한 복장뼈 엑스선 촬영에서 선예한 영상을 얻어 진단하고자 복장뼈 인체팬톰(Sternum Rando Phantom)과 일반촬영장 치(DKⅡ-525)를 이용하여 Fig. 5, 6과 같은 영상을 획득하였다.

Fig. 5. Right PA oblique Projection Sternum Image.

Fig. 6. Left AP oblique Projection Sternum Image.

주관적 평가를 위하여 임상경력 10년 이상 방사선사 5명에게 평가를 요청하였으며, 복장뼈 엎드린 자세에서 촬영 시에는 몸통을 우측후전사방향 (RAO)으로 20º 촬영 시 19점을 얻어 가장 높은 점수를 받았으며 Table 2, Fig. 3로 나타내었다.

Table 2. Right PA oblique Projection sternum Evaluation score of Radiological Technologists

Fig. 3. Right PA oblique Projection sternum Evaluation score of Radiological Technologists.

또한 바로 누운 자세로 촬영 시 몸통을 좌측전후사 방향(LPO)으로 25º IP에 접촉하고 촬영한 평가점수가 19점으로 가장 높은 점수를 얻어 Table 3, Fig. 4로 나타내었다.

Table 3. Left AP oblique Projection sternum Evaluation score of Radiological Technologists

Fig. 4. Left AP oblique Projection Sternum Evaluation score of Radiological Technologists.

객관적 평가를 위하여 Fig. 5, 6을 이용하여 Fig. 7, 8과 같이 신호대잡음비(SNR)를 산출했다. 영상신호 평균값(Mean 값)과 표준편차(SD 값)를 획득하기 위하여 1664 mm² ROI를 설정하였다. 갈비뼈 앞쪽의 경우 엑스선관을 머리쪽으로 5º 기울여 검사시 신호대잡음비(SNR)가 6.038로 가장 높았으며 Table 4로 나타내었다. 갈비뼈 뒤쪽의 경우 엑스선관을 다리쪽으로 5º 기울여 검사 시 신호대잡음비 (SNR)가 7.860으로 가장 높았으며 Table 5로 나타내었다.

Table 4. Right PA oblique Projection Sternum SNR

Fig. 7. Right PA oblique Projection Sternum ROI.

Fig. 8. Left AP oblique Projection Sternum ROI.

Table 5. Left AP oblique Projection Sternum SNR

통계적 분석 결과 Table 6과 같이 Cronbach Alpha 값이 0.789로 산출되었다. 0.7 이상이므로 신뢰도가 '매우좋음'으로 평가할 수 있다.

Table 6. Reliable Statistics

Table 7과 같이 유의확률(p)이 0.044로 통계적으로 유의하다.

Table 7. Intraclass Correlation Coefficient (ICC)

Ⅳ. DISCUSSION

복장뼈의 외상에 의한 골절 등 병변 유무를 관찰한다. 환자는 선 자세나 반쯤 엎드린 자세로 한다. 환자는 수직격자장치 앞에 후전방향으로 하여 체중은 양발에 균등하게 분산시켜 선 후 정중시상면을 IR면 중심선과 일치시킨다. 복장뼈 중앙이 IR면 중심이 되도록 조정한다. 환자의 오른쪽 앞가슴을 격자 장치에 밀착시키며 왼쪽을 12~22º 떨어지게끔 돌려 위치한다^[8]. 복장뼈 측방향촬영에서는 복장뼈 자루에서 칼돌기 아래 끝까지 갈비뼈와 겹침 없이 선명하게 나타나야 한다. 복장빗장관절과 빗장뼈 몸쪽은 겹쳐져 나타난다. 유방이 크고 늘어진 여성 환자는 유방을 양 가쪽으로 밀어 붕대로 감아 고정하여 촬영한다. 흉골 측방향 촬영은 피사체와 IR 면이 떨어져 있기 때문에 확대방지와 선명한 영상을 나타내기 위해 초점과 영상면 거리(SID)를 180cm (원거리 촬영)로 한다^[8]. 가슴우리가 두꺼운 환자는 척추의 윈쪽으로 심장음영에 겹쳐지려면 얇은 가슴 우리 환자보다는 적게 회전해야 한다. 적절한 회전 정도는 복장뼈와 가시돌기의 두 점이 엑스 선관 위치에 따라 겹쳐지지 않도록 한다. 근접 촬영 방법은 복장뼈만을 잘 나타내기 위해 겹쳐진 뒤쪽 가슴 우리 구조물의 확대와 흐림을 일으킨다. 그러나 이는 피부선량을 증가시켜므로 콜리메이터와 피부 표면 사이의 거리가 최소한 15cm이 되어야 안전하다. 또한 심한 외상에서 반엎드린 자세에서 촬영할 수 없다면 좌우사위(LPO)로 촬영할 수 있다^[9].

본 논문은 Sternum Rando Phantom을 이용하여 연구한 것으로 실제 임상에선 이뤄지는 복장뼈 검사는 환자의 호흡, 비만도(BMI) 및 가슴둘레와 밀접한 관계가 있기에 이를 고려하지 않고 평가한 점은 아쉬움이 많다. 향후 위의 사항들에 대하여 추가로 연구할 필요가 있을 것으로 판단된다.

Ⅴ. CONCLUSIONS

본 연구는 복장뼈 X-선 검사에서 선예한 영상을기 위해 Sternum Phantom을 이용하여 자세 각도를 변경하여 검사 후 영상을 대학병원 영상의학과에서 10년 이상 근무한 방사선사 5명에게 의뢰하여 주관적 영상평가한 결과 복장뼈 촬영 엎드린 상태에서는 오른쪽후전사방향 20º 자세에서 평가점수 19점과 바로누운자세 윈쪽전후사방향으로 높은 평가를 받았다. 평가한 점수 유의성을 검증하였으며 Cronbach Alpha 값이 0.789로 유의하게 높았다. 또한 영상의 관심 영역(ROI)을 설정하여 SNR를 산출한 결과 오른쪽후전사방향 20º 기울여 검사 시 6.038로 가장 높았고 바로누운자세 좌우사위방향 25º 기울여 검사 시 7.860으로 가장 높았다. 복장뼈 엑스선 촬영에서 환자의 상태에 따라 엎드린 상태에서 촬영을 한다면 오른쪽후전사방향(RAO) 20º주고 촬영하며 바로누운자세에서는 윈쪽전후사방향(LP0) 25º에서 촬영하면 복장뼈와 척추의 겹침 없이 척추의 장축 옆으로 나타나며 또한 심장 음영 위에서 선예한 영상을 얻을 수 있으리라 사료된다.