소아는 방사선 감수성이 어른에 비해 높고 몸의 크기가 작아 어른과 같은 양의 방사선에 노출 되더라도 유효선량은 어른에 비해 더 높기 때문에 불필요한 피폭 방사선량을 줄이는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 소아 두부 CT 검사에 있어서 피폭 방사선량을 경감할 수 있는 방법을 모색하고자 부산지역 병원들에서 시행된 년 간 소아 두부 CT 검사에 대한 CT 선량지표(CTDI)를 국내 진단참고준위와 비교하여 분석함으로써 제안점을 도출하고자 하였다. 이를 위하여 부산시내에 설치된 CT 장비 중 소아 두부 CT 검사를 시행하며, 선량보고서를 PACS로 전송하는 24개 병원 28대 CT 장비를 대상으로 하여 소아 두부 CT 검사를 의뢰받은 10세 미만의 소아 2,043명을 후향적으로 조사하였다. 결과적으로 전체병원의 소아 두부 CT의 선량지표 CTDIvol의 평균값은 31.18 mGy, DLP는 $444.73mGy{\cdot}cm$로 나타나 진단참고준위를 초과하는 것으로 나타났다. 연령이 낮을수록 방사선에 대한 관리가 더욱 필요하다고 할 수 있는데 연구결과 6-10세 이하의 연령에 비해 더 낮은 다른 두 연령별에서 진단참고준위를 초과하는 환자수와 초과되는 비율이 높게 나타났다. 따라서 불필요한 방사선 노출을 줄이고 선량관리를 위한 노력들이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 진단참고준위를 벗어나는 선량의 정도를 파악하고 초과되는 선량지표의 원인을 분석하여 선량감소를 위한 방안을 마련하고자 한다.
본 연구는 일개병원에서 시행된 년간 소아 두부 CT 검사에 대한 CT 선량지표(CTDI)를 국내 진단참고 준위와 비교하여 분석함으로써 제안점을 도출하고 피폭 방사선량 저감화 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 2014년 1월부터 12월까지 두부 손상으로 소아 두부 CT 검사를 의뢰 받은 10세 미만의 소아 231명을 후향적으로 조사하였다. 조사 방법은 선량 보고서와 의료전자차트를 참조하여 일반적 특성, 관전압(kVp), 관전류(mA), 검사 범위, $CTDI_{vol}$, DLP를 조사하여 분석하였다. 결과적으로 $CTDI_{vol}$은 전체 연구대상자의 7.4%(17명)가 국내 진단참고준위를 초과한 것으로 나타났으며 DLP의 경우 41.6%(96명)가 초과 되어 $CTDI_{vol}$ 보다 비교적 높게 나타났다. DLP는 한국식품의약품안전처에서 제시한 CT 선량 지표보다 대부분 약 60% 이상 초과되었으며 건강보험심사평가원에서 제시한 기준 검사 범위보다 약 30%이상 증가된 검사 범위가 DLP가 높게 나타난 원인으로 분석되었다. 결론적으로 임상에서 CT 검사 시 건강보험심사 평가원에서 제시하는 소아 두부 CT 검사의 기준 검사 범위를 준수하여 검사하고 프로토콜을 적절히 조절한다면 피폭선량을 상당히 낮출 수 있을 것으로 판단된다.
모든 방사선 검사는 검사를 결정하고 실행하는 과정에서 정당성이 확보되어야하고 피폭선량과 영상의 화질에 대한 최적화가 이루어져야 할 뿐만 아니라 ALARA의 원칙에 따라 최소의 방사선을 사용하여 최적의 임상 정보를 얻을 수 있어야 한다. CT 검사는 방사선 검사 중에서 많은 피폭을 환자에게 조사하는 검사이다. 특히 방사선 민감도가 높은 소아 환자의 CT 검사 있어서는 특별한 주의가 필요하다. 임상에서 CT선량에 대한 정확한 이해와 정보는 환자에게 불필요한 방사선 피폭을 줄이고 안전한 검사를 제공하기 위해 절대적으로 필요하다. 이에 본 연구에서는 여러 선행 연구의 고찰을 통하여 CT의 피폭선량에 대한 개념을 확인하고 CT장치의 선량 저감화를 위한 각 파라미터의 이해와 American Association of Physicists in Medicine (AAPM)report 204에서 소개하고 있는 환자의 사이즈에 따른 피폭선량의 보정방법인 Size-Specific Dose Estimates(SSDE)와 XR 25의 개념을 이해하고자 한다.
본 연구에서는 소아 두부 CT 검사에 있어서 피폭 방사선량을 경감할 수 있는 방법을 모색하고자 부산지역 병원들에서 시행된 년 간 소아 두부 CT 검사에 대한 CT 선량지표(CTDI)를 국내 진단참고준위와 비교하여 분석함으로써 제안점을 도출하고자 하였다. 결과적으로 병원별 분류에서는 병원, 종합병원, 상급종합병원 순으로 권고량이 초과하는 것으로 나타났으며 연령별 분류에서는 2-5세 이하, 1개월-1세 이하, 6-10세 이하 순으로 권고량이 초과하는 것으로 나타났다. 스캔방식별 분류에서는 Helical, Axial, Volume방식 순으로 권고량이 초과하고 있었으며 스캔범위를 진단참고준위에 맞게 재설정한 결과 상급종합병원에서 재설정으로 인한 감소율은 11.68%, 종합병원에서 15.79%, 병원에서 20.66%로 초과율이 높게 나타났다. 그리고 환자선량 권고량 가이드라인을 벗어나지 않는 환자의 평균 스캔범위의 분석결과 1개월-1세 이하에서 $103.2{\pm}11.8mm$, 2-5세 이하에서 $110.5{\pm}14.5mm$, 6-10세 이하에서는 $117.8{\pm}17.2mm$로 나타났다.
컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)은 환자의 정확한 진단을 위해 진단참고준위인 전산화 단층촬영 선량지표 (CTDI: Computed Tomography Dose Index)와 (DLP:Dose Length Product)의 정보를 제공한다. 그러나 CT 장비가 제공하는 진단참고준위는 테이블 높이에 따른 선량의 변화를 제공하지 않는다. 이번 연구는 컴퓨터단층촬영 검사 시 최적화된 이미지와 최소선량을 찾기 위하여 컴퓨터단층촬영 테이블 높이 변화에 따른 이미지와 선량을 팬텀(PMMA: Polymethyl Methacrylate)을 사용하여 비교 평가하였다. 성인의 복부와 같은 두께인 32 cm PMMA 팬텀을 촬영할 경우 테이블 높이에 따른 선량 변화는 거의 없었다. 그러나 이미지의 노이즈(Noise) 평가에서는 테이블 높이에 따라 노이즈 변동 폭이 크게 발생되었다. 그리고 16 cm PMMA 팬텀인 경우는 노이즈의 변화는 작지만 선량변화는 약 30 % 발생하였다. 결론적으로 컴퓨터단층촬영 (CT:Computed Tomography)의 검사 시에는 환자의 두께에 중심에 정확하게 일치시켜야 한다. 또한 최적화된 이미지와 최소선량으로 검사하기 위해서는 테이블 높이 설정이 중요할 것으로 사료된다.
환자가 두부, 흉부, 복부 MDCT 검사에서 피폭되는 선량을 평가하였다. 선량의 지표는 CTDIvol, DLP, 유효선량을 평가하여 환자의 체중과 선량과의 상관관계를 분석하였다. CT 검사에서 검사 조건을 동일하게 하여 연속적으로 두부(520명), 흉부(531명), 복부(724명) 환자를 대상으로 하였다. CTDIvol과 DLP 평균선량은 두부검사에서 CTDIvol (48.6 mGy), DLP (1,604 $mGy{\cdot}cm$), 흉부검사에서 CTDIvol (6.9 mGy), DLP (250 $mGy{\cdot}cm$), 복부는 CTDIvol (10.5 mGy), DLP (575 $mGy{\cdot}cm$), 유효선량은 두부, 흉부, 복부에서 3.6, 4.2, 8.6 mSv로 분석되었다. 환자의 체중과 선량과의 상관분석에서 두부, 흉부, 복부에서, 두부는 상관관계가가 보이지 않았고, 흉부는 CTDIvol ($r^2$=0.62), DLP ($r^2$=0.694), 복부는 CTDIvol ($r^2$=0.691), DLP ($r^2$=0.741)와 양의 상관관계를 나타내냈다. 검사에 따른 체중과의 상관관계를 이해하고 검사 하면 방사선 피폭에 의한 선량을 평가하고 관리하는데 기여 할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 소아 CT검사에서 환자의 크기를 고려한 보정을 위해 검상돌기부위, 장골능부위, 대퇴골두가 처음으로 보이는 부위의 스캔영상과 전체 스캔영역의 중간 부위에서 산정된 크기보정선량을 비교하였다. 각 위치에서 측정한 size specific dose estimates(SSDE)와 $CTDI_{vol}$ 값의 평균오차는 스캔영역 중간에서 산정한 보정선량 값에서 107.63%로 가장 큰 차이를 보였으며 검상돌기 영역에서 산정한 평균오차는 92.91%로 가장 작은 차이를 보였다. 또한 스캔영역의 중간 부위에서 산정한 SSDE와 골반의 장골능 부위에서 산정한 SSDE의 오차는 최대 7.48%의 오차를 나타냈고, 검상돌기 부위에서 산정한 SSDE와는 17.81%, 대퇴골두 부위와는 14.04%의 차이를 나타냈다. 이와 같이 SSDE는 산정부위에 따라 상당한 오차를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서 임상에서 SSDE의 산정을 위해서는 환자의 신체적 형태를 파악하고 각 부위에서 SSDE를 산정하여 최대값을 사용하는 것이 방사선 방어의 입장에서 옳을 것으로 생각된다.
ConeBeam Computed Tomography (CBCT) 영상을 기반으로 한 선량계산에서는 Fanbeam Computed Tomography (FBCT)와 비교하여 산란에 의한 영향이 크고 그 양상이 다양하게 나타나 오차의 주요한 요인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 골반 방사선 치료에서 산란이 CBCT 기반으로 한 선량계산에 미치는 영향을 평가하여 오차를 최소화 할 수 있는 조건에 대하여 연구하였다. 다양한 산란조건에서의 CBCT 영상 취득을 위하여 전자밀도 교정용 팬텀에 크기가 각기 다른 산란물질을 추가하여 "산란부족", "산란과다", 그리고 "산란충분"의 3가지 조건을 정하였다. 산란조건에서 취득된 CBCT 영상에서 팬텀 중심부와 주변부의 위치에 따른 CT number값의 차이와 분포를 분석하여 균질도를 평가하였으며 FBCT 영상 기반의 선량 분포를 기준으로 하여 다양한 산란조건에서의 전자밀도 교정관계를 적용하였을 때 팬텀 및 전립선암 환자 5명의 CBCT 영상에서 계산된 선량분포의 감마합격률 및 상대적 오차를 구하였다. 팬텀 CBCT 영상에 대한 CT number들의 히스토그램에서의 분포에서 물 등가 물질에 해당하는 피크의 폭(FWHM)은 산란부족(685 HU)이나 산란과다(264 HU)보다 산란충분(146 HU)의 조건에서 가장 작게 나타나 균질도가 제일 좋은 것으로 평가되었고 팬텀의 중심부와 주변부에서 동일 성분에 대한 CT number의 차이 역시 같은 결과를 나타내었다. 또한 팬텀의 CBCT 영상을 취득할 때와 동일한 산란조건에서의 교정조건을 적용한 경우 선량계산이 가장 정확하였으며 산란충분의 교정곡선 조건을 적용하였을 때 5명의 전립선암환자(평균 등가지름 27.2 cm)의 CBCT 영상 기반의 선량분포는 FBCT의 경우와 대비하여 1%/3 mm의 감마지표에서 감마합격률 98% 이상을 나타내었다. 이때 FBCT 선량에 대한 CBCT 선량오차는 처방선량 대비 2% 이하(평균 0.2%, -1.3%~1.6%)로 평가되었다. CBCT 골반 촬영을 할 때 일반적인 성인 골반의 원통 등가지름(ECD, Equivalent Cylindrical Diameter)의 산란조건에서 동일 성분에 대한 HU 값이 가장 균질하게 나타나 골반 촬영모드가 최적화되었음을 확인하였으며 일반적인 골반부위와 ECD가 유사한 산란조건, 즉 산란충분조건에서 취득된 전자밀도 교정관계를 적용하여 골반 CBCT 기반에서 선량을 계산하였을 때 최적의 선량 정확성을 확보할 수 있었다.
본 연구에서는 저선량 흉부 CT 영상을 이용하여 VGGNet을 학습시키고 폐기종 검출 모델을 구현하고 성능을 확인하고자 한다. 연구에 사용된 저선량 흉부 CT 영상은 정상 진단 8000장, 폐기종 진단 3189장이며, 모델 학습을 위해 정상 데이터와 폐기종 데이터를 train, validation, test dataset으로 각각 60%, 24%, 16%로 무작위 추출하여 구분하였다. 학습을 위한 인공신경망은 VGGNet 중 VGG16과 VGG19를 사용하였으며, 학습이 완료된 모델 평가를 위해 정확도, 손실율, 오차 행렬, 정밀도, 재현율, 특이도, F1-score의 평가지표를 사용하였다. 폐기종 검출 정확도와 손실율은 VGG16과 VGG19 각각 92.35%, 95.88%, 0.21%, 0.09%, 정밀도는 91.60%, 96.55%, 재현율은 98.36%, 97.39%, 특이도는 77.08%, 92.72%, F1-score는 94.86%, 96.97%였다. 위의 평가지표를 통해 VGG19 모델의 폐기종 검출 성능이 VGG16 모델에 비해 우수하다고 판단된다. 본 연구를 통해 VGGNet과 인공신경망을 이용한 폐기종 검출 모델 연구에 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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