12-폐색전증(JE)

Journal of Radiation Industry 3 (4) : 323~328 (2009) Review Paper 폐색전증 MDCT 에서하지와상지의조영제주입위치에따른 Bolus Tracking System 의선량비교 권대철 동경래 1,2, * 정재은 3 류영환 4,5 정운관 2 신흥대학방사선과, 1 광주보건대학방사선과, 2 조선대학교원자력공학과, 3 남부대학교디지털경영정보학과, 4 서울의료원영상의학과, 5 한서대학교방사선학과 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 Dong 1,2, *, Jae-Eun Jung 3, Young-Hwan Ryu 4,5 and Woon-Kwan Chung 2 Department of Radiologic Science, Shin Heung College University 1 Department of Radiological Technology, Gwangju Health College University 2 Department of Nuclear Engineering, Chosun University 3 Department of Digital Management and Information, Nambu University 4 Department of Radiology, Seoul Medical Center 5 Department 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 performed 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 produces 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, CTDI vol, DLP, Dose * Corresponding authors: Kyung-Rae Dong, Tel. +82-62-958-7668, Fax. +82-62-958-7665, E-mail. krdong@hanmail.net 323

324 권대철 동경래 정재은 류영환 정운관 서 론 ROI measurement Start of injection Start of monitor scan Threshold level Monitoring delay Monitor scan Trigger CT 검사는방사선피폭이있더라도신뢰할수있어진단영역에서정확도가높아검사활용도가높다. 그러나 CT 검사는피폭을받게되므로 ALARA (as low as reasonably achievable) 원칙에의거방사선피폭을수반하는행위로인하여얻은사회적, 경제적이득과손실을비교하여순이익을얻을수있는경우에한하여합리적으로달성가능한피폭선량을낮게유지하여최대한환자피폭을줄이려는노력이필요하다. MDCT (multi-detector computed tomography) 의경우검사시간을전에비해대폭단축시킬수있고, 환자의움직임에의한아티팩트를감소하여좋은영상을획득하는장점이있다. 이러한 CT 검사는진단및치료계획영역에서정확도가높아임상의료현장에서 CT 검사의많은증가를가져왔다. 그러나 CT 검사는많은장점에도불구하고방사선피폭을많이받는다는단점을가지고있어환자들이피폭에대한우려를하고있는사항이다. 폐동맥의색전혈전증을진단하기위해서 CT가유용하게사용되기시작했다. 이전에주로사용되었던침습적폐혈관조영술 (pulmonary angiography) 과비교할때, 나선형 CT의장점은빠르고쉽게검사가가능하며, 비침습적이고 (non-invasiveness), 적은비용, 그리고동시에폐와종격동등을같이볼수있는것이다 (Heuschmid et al. 2006; Nishino et al. 2006). MDCT에서촬영시간의단축과해상력의증가라는장점이있지만각종 3차원입체영상의구성을위해촬영단면의수도증가하게되었으며이는환자가받는피폭선량의증가로이어지게되었다. 그러나진단가치있는영상을얻기위해서는필수적으로피폭선량의증가로이어지기때문에촬영시최소한의선량을이용하여유효한진단가치가있는영상을얻어야할필요성이있다 (Kalra et al. 2004). 본연구의목적은 pulmonary embolism 환자의 MDCT 의 bolus tracking system을이용한하지와상지조영제주입에서환자의피폭선량을최소화하기위해주입위치에따른선량을비교하고자한다. 1. Bolus tracking system과 CTDI 1) Bolus tracking system Bolus tracking system은정확한조영제주입을설정하기위해조영제주입후일정한규칙에따라관심영역 (ROI; region of interest) 을규칙적으로스캔하여 Hounsfield unit (HU) 을 100 (HU) 로한뒤scan delay time을 10 Fig. 1. Bolus tracking system. Dose (mgy) CTDI Fig. 2. CTDI is defined of a single scan dose profile along an infinite line perpendicular to the tomographic plane divided by the nominal slice thickness (T). 초후에 2.5 초간격으로스캔한다 (Kirchner et al. 2000). 2) CTDI Pre-monitoring 10~15 sec Inter-scan delay Peak Monitoring Area=T CTDI (mgy mm) Area CTDI=mmmmmm (mgy) T Tails Actual Ideal CTDI란공칭슬라이스두께로 T로분리된 single slice scan에서 dose profile의 Z-축방향의적분값이다. CTDI는일반적으로 CT 촬영의선량을측정하는기준이되는지표는 CTDI (CT dose index), CTDIw (weighted CT dose index), CTDIvol (CT dose index volume), DLP (dose length product) 등이있다. CTDI는 single 슬라이스스캔에서 Z-축방향의적분값을슬라이스두께 T로나눈값 을뜻한다 (Fig. 2). 여기서 T는공칭슬라이스두께로 mm 로표시하고, n은 conventional scan에서의슬라이스수, 나선형스캔에서는 revolution 수를의미한다. 또한 irradiated length는나선형스캔에서는일반적으로 irradiated length보다길다는것을염두에두어야한다. 일정한해부학적부위에서 high pitch helical scan을적용하면, revolution의수가감소함으로 DLP가감소된다. 또한 DLP는주어진프로토콜에서환자선량을반영하며, 유효선량의계산에서도사용된다. CTDIw는환자선량의평가를더욱정확히하기위해도입되어사용되는스캔축에서의선량지표이고, CTDIvol 은스캔축에서의평균국소선량이다. CTDIw는 single T Z-axis (mm)

폐색전증 MDCT 에서조영제주입위치에따른 Bolus Tracking System 의선량 325 슬라이스스캔의평균선량을측정하기위한지표로써스캔축에서의선량지표로피사체중앙부에서 CTDI의 1/3 값과주변부의 CTDI 2/3값의합으로나타낸다. CTDIvol은여러개의슬라이스스캔에서의선량을나타내기위해서는각스캔마다의차이와중복을고려해주어야하며이를 CTDIvol으로나타낸다. 이는 CTDIw를 pitch로나누어준값이다. DLP는일련의모든영상에대한총선량의측정값이다. DLP는 CTDIw 에스캔된거리를곱한값으로나타낸다. DLP란 CTDIvol에서슬라이스두께를곱한값으로즉피사체에조사된총선량의값을의미한다. 연구에서는 CTDIvol 과 DLP를이용하여결과를산출한다. 정하였다 (Fig. 3). CT의운영자콘솔모니터에표시되는선량을기록하였다. 환자의나이와부위에대한 kvp, mas, CTDIvol, DLP, increment, thickness, triggering 횟수를측정하였다. 본연구에서선량측정은임상에서선량의중요한척도로국소선량을표시하는 CTDIvol과전체스캔선량을표시하는 DLP를이용하여측정하여비교하였다. CT의선량은운영자콘솔의모니터에표시되는선량을기록하였다 (Fig. 4). 상지및하지의 CTDIvol, DLP 및 triggering 횟수를측정하여비교하였다. 선량의비교를위해 SPSS (Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를사용하여통계적 t-test를실시하여유의성검정을하였다. 연구및방법 1. CT 선량측정 CT 검사를위해내원한성인환자 75명으로하지조영술 (35명), 상지조영술 (40명) 을대상으로하였다. CT 검사에서의환자에대한선량을감소하기위한방법으로 Z-축자동변동에의한기법과조영제주입시의최적의조영증강시간으로스캔시간을조절하는 bolus tracking system (CARE-Dose) 을사용한다. 실험장비 CT (Somatom Sensation 16; Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany) 을이용하여각검사에서최적의진단영상을묘출하기위해 CTDIvol, DLP를비교하였다. 2. 검사방법 조영제주입속도는 4.0 ml sec -1 로하였고, 조영제는 90~100 ml로하여자동주입기를이용하여상지및하지정맥에주입하였다. 자동노출제어로설정된조건을사용하는데 Germany Somatom sensation 16 (Siemens) 기기를이용하였다. 폐동맥에 ROI를설정하고 bolus tracking system을이용하여규칙적으로스캔하여선량을측 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 milliamperage, TI: rotation time.

326 권대철 동경래 정재은 류영환 정운관 Table 1. Characteristic scan parameter for bolus tacking system Monitoring Parameter Pre-monitoring Upper limbs Lower limbs p value 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 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 결과및논의폐색전증환자에대한 bolus tracking system을이용하여 Fig. 5와같이하지및상지의정맥에조영제를주입하여 CTDIvol, DLP의 CT 선량을측정하였다. 폐동맥에 ROI를설정하기위해조영제주입전의스캔에서는 CTDIvol 2.67 mgy, DLP 1 mgy cm, 상지정맥에서의선량은 CTDIvol 4.7 mgy, DLP 2 mgy cm이었고 triggering 횟수는평균 1.8이었다. 하지정맥에서는 CTDIvol 24.88 mgy, DLP 11.22 mgy cm, triggering 횟수는평균 9.3회로상지정맥에비해증가하였다 (Table 1). 조영제주입전에 ROI설정을위한 CT 선량이가장낮게조사되었고, 상지는빠른시간에조영제주입하여스캔하여하지정맥에비해 CTDIvol은 81.1% 감소하였고, DLP는 82.1% 가선량이낮게측정되었다 (Table 2). 스캔의 triggering 횟수도 80.6% 가감소하여조영제주입에따른선량은하지정맥에비해상지정맥에주입하는것이선량감소효과가있었다 (Fig. 5). 조영제주입위치에따른상지및하지의 triggering 횟수 (Table 1) 및 CTDIvol, DLP (Table 2) 에서모두유의한차이가있었다. 국민들의건강에대한관심이많이증가되고있는추세에서방사선의유해성에대한관심또한많이확대되고있다. 간단한 X선촬영으로진단을하던상황에서정밀하고정확한진단을위해 CT 검사가이용되고있어, 방사선피폭량이증가하게되었으며각종 3차원영상을형성하기위해서더욱많은방사선량을사용하고조영제 30 25 20 15 10 5 0 CTDIvol DLP Triggering time Pre-enhancement Upper limbs Lower limbs Fig. 5. Compared with bolus tracking system, upper limb injected of contrast media resulted in the CTDIvol and DLP. 를주입하는검사의경우조영제의흐름을관찰하기위해스캔횟수를증가시켜야하기때문에환자가피폭방사선량또한자연스럽게증가하게된다. 이처럼진단가치높은영상의형성을위해서는그에상응하는선량이설정되어야하며이는방사선에의한장애를초래하게되는원인이될수도있다. 방사선피폭에관한유해성에도불구하고 CT는진단영역에서많은비중을차지하고있다. 또한일반적인 X선보다월등히좋은진단영상의형성이가능하다는점과 MRI에비해서더욱빠른스캔시간과저렴한가격등의이점이있다. 방사선방어는방사선장해로부터방사선작업자와일반인을보호하는것으로, 방사선에대한이해가증진되

폐색전증 MDCT 에서조영제주입위치에따른 Bolus Tracking System 의선량 327 고, 일부심각한장해사례가알려짐에따라 1920년대초부터체계적인방사선방호노력이가시화되었고, 1928년결성된국제방사선방호위원회 (ICRP) 는현재까지국제적인방사선방호기준의정립등을선도해나가고있다. 방사선방호의목적은비확률론적영향을방지하고, 확률론적영향의발생가능성은합리적으로달성가능한한최소로유지하는것으로행위의정당화, 방호의최적화, 개인의선량및위험한도의 3가지원칙으로이루어진다. 아주낮은선량의방사선피폭이인체에미치는영향은아직제대로규명되지않았다. 그러나현재적용되고있는방사선방호의개념은 방사선피폭은아무리작은양이라도인체에해롭다 는기본철학을바탕으로한다. 실제 ICRP에서는환자에게의료영상화업무에서진료적인목적에도움이되지않는피폭선량을제한하기위한목적으로 DRL (diagnostic reference levels) 의사용을권장하고있으며, 미국의식품위생국에서는별도의 CT 선량지표 (CT dose index) 를사용하여장비제조회사에서흡수선량의정보를사용자에게제공할의무를신설하였다. CT 검사에서 DLP 감시는직렬스캐닝에서슬라이스수나나선형 CT에서획득시간에의해결정되는조사체적과그검사에서행해지는스캔과정의수를고려한다 (Shope et al. 1981). CT 촬영장치를이용한검사가비교적다른 X-선장비를이용한검사보다방사선피폭이많다고하더라도병변의검출능력이신뢰할수있을만큼정확하기때문에진단영역에서활용범위가점점더확대되고있다. ICRP에서권고되고미국의 CT 선량지표로부터소아의 CT 촬영의방사선량축적에대한관심은검사부위별촬영조건에대한프로토콜을결정하는데보다큰영향을미친다. 폐색전혈전증진단에대한높은정확도가알려지게되면서나선형 CT는폐동맥의색전을진단하는데가장먼저사용되는검사방법으로자리잡게되었다. 이러한폐색전증진단을위해서는조영제주입시간을적절하게설정하여주입하여야한다. 그러므로최대한 bolus tracking 기법은 triggering 횟수를줄여스캔하여야한다. Karla et al. (2004) 은선량감소를위한방법으로영상의질을유지하면서선량감소를위한여러방법을전략적으로접근하여야한다고보고하였고, 환자개개인에따라크기가다르고, 영상의질을높이기위해서는촬영조건설정을조절하여최적의촬영조건으로최대한의효과를얻는것이물론가장이상적인선량감소방식으로자동으로관전류를변동방법을적절하게적용하여야한다 (Fricke et al. 2003; McCollough et al. 2006; Yoo et al. 2007; Roggenland et al. 2008). Bolus tracking 기법을이용하여조영제주입전에 ROI 설정을위한 CT 선량이가장낮게조사되었고, 상지는빠른시간에조영제주입하여스캔하여하지정맥에비해 CTDIvol 및 DLP 선량이낮게측정되었다. 최소의선량으로진단적으로가치있는영상의질을묘출하기위해서는 bolus tracking system을이용하여선량을감소하기위해최소의스캔방법을선택하여검사하여야한다. CT 검사에서 bolus tracking의선량의비교를통해검사에서선량을줄여검사의목적에적용할수있다. 결 CT 선량은합리적으로획득가능한범위내에서가능한낮게지켜져야한다. 환자의 CT를촬영할때 CARE Dose 기법으로 bolus tracking system을이용하여데이터를획득하였다. Bolus tracking 기법을이용하여조영제주입전에 ROI설정을위한 CT 선량이가장낮게조사되었고, 상지는빠른시간에조영제주입하여스캔하여하지정맥에비해 CTDIvol 및 DLP 선량이낮게측정되었다. CTDIvol 값에따라 DLP 값이달라졌는데 CTDIvol 값이클수록 DLP 값이커졌고, CTDIvol 값이작을수록 DLP 값이작아졌다. 상지는빠른시간에조영제주입하여스캔하여하지정맥에비해 CTDIv은 81.1% 감소하였고, DLP는 82.1% 가선량이낮게측정되었다. 스캔의 triggering 횟수도 80.6% 감소하여조영제주입에따른선량은하지정맥에비해상지정맥에주입하는것이선량감소효과가있었다. 따라서폐색전증환자에서는하지보다는상지에조영제를주입하여 CT 스캔하여방사선피폭을줄일수있다. 론 참고문헌 Fricke BL, Donnelly LF, Frush DP, Yoshizumi T, Varchena V, Poe SA and Lucaya J. 2003. In-plane bismuth breast shields for pediatric CT: effects on radiation dose and image quality using experimental and clinical data. Am. J. Roentgenol. 180(2):407-411. Heuschmid M, Mann C, Luz O, Mahnken AH, Reimann A, Claussen CD and Kopp AF. 2006. Detection of pulmonary embolism using 16-slice multidetector-row computed tomography: evaluation of different image reconstruction parameters. J. Comput. Assist. Tomogr. 30(1):77-82. Kalra MK, Maher MM, Toth TL, Kamath RS, Halpern EF and

328 권대철 동경래 정재은 류영환 정운관 Saini S. 2004. Comparison of Z-axis automatic tube current modulation technique with fixed tube current CT scanning of abdomen and pelvis. Radiology. 232(2):347-353. Kalra MK, Maher MM and Toth TL. 2004. Strategies for CT radiation dose optimization. Radiology. 230:619-628. Kirchner J, Kickuth R, Laufer U, Noack M and Liermann D. 2000. Optimized enhancement in helical CT: experiences with a real-time bolus tracking system in 628 patients. Clin. Radiol. 55(5):368-373. McCollough CH, Bruesewitz MR and Kofler JM. 2006. CT dose reduction and dose management tools: overview of available options. Radiographics. 26(2):503-512. Nishino M, Kubo T, Kataoka ML, Gautam S, Raptopoulos V. 2006. Hatabu evaluation of pulmonary embolisms using coronal reformations on 64-row multidetector-row computed tomography: Comparison with axial images. J. Comput. Assist. Tomogr. 30(2):233-237. Roggenland D, Peters SA, Lemburg SP, Holland-Letz T, Nicolas V and Heyer CM. 2008. CT angiography in suspected pulmonary embolism: impact of patient characteristics and different venous lines on vessel enhancement and image quality. Am. J. Roentgenol. 190(6):351-359. Shope TB, Gagne RM and Johnson GC. 1981. A method for describing the doses delivered by transmission X-ray computed tomography. Med. Phys. 8:488-495. Yoo BC, Kweon DC, Lee JS, Jang KJ, Jeon SH and Kim YS. 2007. Comparison radiation dose of Z-axis automatic tube current modulation technique with fixed tube current multidetector row CT scanning of lower extremity venography. J. Radiat. Prot. 32(3):123-133. Manuscript Received: December 11, 2009 Revision Accepted: December 21, 2009