Earticle

본 연구의 목적은 혈관조영 검사 및 시술시 사용하는 Cone-Beam Computed Tomography(이하 CBCT) 검사 시 합리적인 수준의 해상력을 유지하며 선량 감소를 위함 이다. 해상력 평가의 결과를 바탕으로 합리적이 수준의 선량을 선정하여 Guide line을 제시하고자 한다. 혈관해상도 평가는 microvessel phantom(Embovision, 2!0.12 mm)을 사용하였고 혈관조영장비는 Siemens사의 Artis Q와 Philips사의 Azurion 7M20을 대상으로 하였다. CBCT는 선량(high, standard 및 low), PMMA 두께(15, 20, 25 cm)에 따른 혈관해상력을 평가하고 비교 분석하였다. 혈관해상력 평가는 MIP와 Coronal영상에서 방사선사 2명 영상의학과 전문의 2명이 정성적 평가를 하였다. 최고 혈관해상도와 그 조건을 평가하였다. 조건에 따라 CBCT 혈관해상도는 Siemens 0.16~0.5 mm, Philips 0.25~0.5 mm의 범위를 보였다. Siemens CBCT 혈관해상도는 선량(high: standard: low, 0.168±0.001: 0.235±0.034: 0.292±0.093)에 따라 큰 차이를 보였고, PMMA 두께(25: 20: 15,0.248±0.085: 0.233±0.091: 0.213±0.044)와 CBCT image(MIP: Coronal, 0.248±0.098: 0.215±0.002)의 영향은 미미하였다. Philips CBCT 혈관해상도는 선량(high: standard: low, 0.275±0.043: 0.313±0.048: 0.394±0.008)과 CBCT image(MIP: Coronal, 0.371±0.083: 0.283±0.002)에 따 라 큰 차이를 보였고, PMMA 두께(20: 15, 0.342±0.084: 0.313±0.074)의 영향은 미미하였다. 2~0.12 mm 범위의 미세도관으로 구성된 microvessel phantom으로 CBCT 혈관해상도 평가가 가능하다. 시술에 필요한 혈관 직경별 low dose 프로토콜을 사용한다면 피폭선량을 줄이면서 정확한 혈관 영상을 얻을 수 있다.

In this study is to maintain a reasonable level of resolution and reduce doses during the Cone-Beam Computed Tomography (CBCT). CBCT were evaluated and compared to the vessel resolution according to dose, PMMA thickness and CBCT imange. Siemens: Philips CBCT vessel resolution showed significant difference depending on dose: dose and CBCT image however, no significant difference depending on PMMA thickness and CBCT image: PMMA thickness. Using the low-dose protocol by vessel diameter required for the procedure, accurate vascular images can be obtained while reducing exposure doses of exposure.

인터벤션 중재시술 시 영상기준영역(MField: Measure Field) 변화에 따른 영상 화질 및 선량을 비교함으로써 임상적 효용성을 평가하였다. 시술 Table 위에 Vertebroplasty trunk (VT) 와 Anatomical vascular (AV) phantom 을 겹친 상태로 위치시키고 5가지 조건 (Type#1-5)의 MField를 각각 한 가지씩 적용하였다. Fluoroscopy 는 10초간 초당 7.5 pulse로 촬영하였고, 2D-DSA는 10초간 초당 4 frame으로 촬영하였다. 각 MField 영역에 서로 다른 피사체 (Contrast, Bone, Soft tissue)가 위치할 수 있도록 하였다. 영상 화질은 영상의학과 전문의 5명이 Likert 5점 척도로 정성적으로 평가하였고 획득 영상에서 SNR 및 CNR을 계산하여 영상 화질을 정량적으로 평가하였다. 방사선 피폭 선량의 경우, 혈관조영장비에서 제공되는 Dose-Area Product (DAP)를 기준으로 선량을 비교하였다. 선량 비교 결과, 대조군 (Type #1) 대비 가장 낮은 DAP는 soft tissue 영역에 국부적으로 조사한 경우 (Type #2)로 Fluoroscopy는 67.3%, 2D-DSA는 44.9%까지 감소하였다. 정성적 영상 화질 평가에서는, 모든 MField 사이에서 유의미한 차이를 보인 경우는 없었다 (p>0.05). 정량적 영상 화질 평가에서는 관찰하는 피사체의 종류 (contrast, bone, soft tissue)에 따라 SNR 및 CNR 값이 상이하였다. 특히, DAP 값이 가장 낮았던 Type #2의 경우 대조군에 비해 noise가 높아지면서 실험군 중 가장 낮은 CNR을 나타냈다. MField를 radiopacity가 낮은 피사체에 국한시켰을 때 선량이 감소하는 경향을 나타냈다. 특히, soft tissue에 MField를 국한시킨 경우 대조군 대비 상당한 선량 감소 효과를 얻음과 동시에, 정성적으 로는 영상 화질에 차이가 없음을 확인하였다. 따라서, 환자 및 시술자의 안전을 위해서는 선택적인 MField 적용을 통한 선량 관리가 이루어져 높은 수준의 의료 서비스를 제공할 수 있는 기회가 될 것으로 사료된다.

A clinical usefulness of Measuring Field (MField) was assessed during Fluoroscopy and 2-dimensional digital subtraction angiography (2D-DSA) by comparing image quality and radiation dosage. An anatomical vascular phantom for injecting contrast medium and vertebroplasty trunk phantom mimicking bone, tissue are used. Images acquired from 4 various MField conditions (Type #2-5) are compared with the ones from the default MField (Type #1). Each MField area is located for targeting each object (contrast medium in Type #2, bone in Type #3, soft tissue in Type #4). An image quality with various MField is assessed qualitatively and quantitatively. For the radiation dosage, dose-area product (DAP) and air-kerma (AK) acquired from the angiography machine is used. In a radiation dosage comparison, MField #2 which is targeting to the soft tissue area has the most reduced DAP down to 67.3% in Fluoroscopy and 44.9% in 2D-DSA. A subjective assessment results show no significant difference compared to the default MField. In a quantitative image quality assessment, Type #2 (soft tissue) has less SNR and CNR in both Fluoroscopy and 2D-DSA. This study demonstrated that DAP could be dramatically reduced when MField is focally targeting to the object with less radiolucency (MField #2). In conclusion, an adaptive use of MField for the radiation exposure control might be able to provide the high-quality medical service to patients and medical staffs.

현대의학 기술이 발달해 갈수록 환자를 진단할 때 방사선 사용이 잦아지고 있어 개인이 받는 의료 방사선 피폭과 차폐에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 납을 대체할 수 있는 텅스텐(W), 비스무스(Bi)와 같은 대체물 질을 경량화-나노화하여 착용과 설치가 용이한 방사선 차폐 신소재 형태의 차폐체 개발에 관한 기초 연구를 계획하였고 그 물리적 특성에 따른 의료 방사선에 대한 차폐율을 비교 분석 하였다. 가공 공정에 따른 차폐율 측정과 Pb, W, Bi의 차폐 효과 비교, 차폐체에 따른 영상 비교를 실험하였으며, 결과는 W과 Bi 모두 열 가공을 하지 않은 차폐체보다 열 가공이 된 차폐체가 차폐율이 더 우수한 것으로 나타났다. 그 결과 첫째, 나노 텅스텐은 납과 비교하였을 때 저선량 구간에서 비슷한 차폐율을 가진다. 따라서 저선량을 이용하여 진단하는 소아 방사선 진단에 기대효과가 있을 것으로 사료 된다. 둘째, 납을 제외한 나노화된 비스무스를 이용된다면 친환경 소재로 향후 차폐체의 경량화 및 다양한 방사선 방어 제품군 개발에도 기여할 것으로 보인다. 또한 열처리 공정에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보이며, 금속가루 를 실리콘과 배합할 경우 질량차로 인해 나노분말이 침전되는 현상도 이해할 필요가 있으며, 이는 차폐체와 차폐섬유 제작 시 불균질성을 띄게 되는 원인 해소에 도움을 줄 것으로 보인다, 이러한 방향성 설정 후 연구를 계속적으로 한다면 경량화된 차폐 섬유 개발에 있어 도움이 될 것으로 생각된다.

As modern medical technology develops, the use of radiation in diagnosing patients becomes more frequent, and there is an increasing interest in medical radiation exposure and shielding received by individuals. Therefore, in this research, we are planning basic research on the development of lightweight and nano-sized substitute materials such as tungsten(W) and bismuth(Bi) that can replace lead, and developing shields in the form of new radiation shielding materials that are easy to wear and install. , the shielding rate against medical radiation by its physical characteristics was comparatively analyzed. Shielding rate measurement by processing process, shielding effect comparison of Pb, W, and Bi, and image comparison by shielding were tested. It was found that the shielding rate was better. As a result, first, nanotungsten has a similar shielding factor at low dose intervals when compared to lead. Therefore, it is expected that pediatric radiodiagnosis using low doses will have an expected effect. Secondly, if we use nano-sized bismuth excluding lead, it is an environmentally friendly material, and we believe that it will contribute to the development of lighter weight shields and various radiation protection products in the future. In addition, additional research on the heat treatment process is necessary, and it is also necessary to understand the phenomenon that nanopowder precipitates due to the difference in mass when metal powder is mixed with silicon, which is an inconvenience when fabricating shields and shielding fibers. Helps eliminate the cause of homogeneity. Continuing research after setting such a direction will help develop lighter shielding fibers.

3차원 회전 혈관 조영에서 헤드 오프 센터링을 통한 렌즈 저선량 프로토콜을 사용하면 렌즈에 대한 방사선 선량을 83% 감소시킬 수 있으며, 실제 3D-RA 검사 중 적용할 수 있다. 3차원 회전 혈관 조영(3D-RA)은 뇌동맥류를 평가하는 데 필수적인 진단 도구다. 그러나 3D-RA는 렌즈에 대한 방사 선 노출을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 백내장과 같은 방사선 위험이 증가할 수 있다. 본 연구는 3D-RA 동안 테이블 높이 조정에 의한 헤드 오프 센터링이 렌즈 선량에 미치는 영향을 연구하였다. 팬텀 연구에서, 다양한 테이블 높이 위치에서 헤드 오프 센터링이 렌즈 선량에 미치는 영향을 평가하기 위해 RANDO Head Phantom이 사용되었으며, 광발광 유리 선량계(PLD)를 사용하여 렌즈 선량을 측정하였다. 임상 연구는 뇌동맥류 로 인해 양측 3D-RA를 받기로 예정된 20명의 환자를 전향적으로 선정하였다. 각 환자에 대해 기존 프로토콜과 렌즈 저선량 감소 프로토콜을 양쪽 3D-RA에 모두 적용하였다. 렌즈 저선량 프로토콜은 테이블 높이를 올려 FOV의 전면 끝이 맥락막 음영 (Choroidal blush) 뒤쪽에 위치하도록 조정하였다. 두 프로토콜에서 PLD에 측정된 렌즈 선량과 방사선 선량을 비교하였다. 팬텀 연구는 테이블 높이가 1cm 증가할 때마다 렌즈 선량이 평균 38% 감소하였다. 임상 연구에서 테이블 높이를 평균 2.3cm 올리는 렌즈 저선량 감소 프로토콜은 기존 프로토콜(4653μGy, P <.001)에 비해 렌즈 방사선 선량(789μ Gy)이 83% 감소했다. 두 그룹 간 DAP, Air-Kerma는 유의한 차이가 없었다. 3D-RA 중 테이블 높이를 2.3cm 높이는 헤드 오프 센터링을 통해 렌즈에 대한 방사선 선량을 최대 83% 감소할 수 있다.

Background: Three-dimensional rotational angiography (3D-RA) has become an indispensable diagnostic tool for the evaluation of intracranial aneurysms. However, increased radiation exposure to the lens can increase the risk of radiation hazards such as cataracts. We investigated the effect of head off-centering by table height adjustment on the eye lens dose during 3D-RA and its feasibility in patient examinations. Material and Methods: In the phantom study, a RANDO head phantom was used to evaluate the effect of head off-centering at various table height positions on the lens dose, which was measured using photoluminescent glass dosimeters (PLDs). For the patient study, we prospectively enrolled 20 patients who were scheduled to undergo bilateral 3D-RA for unruptured intracranial aneurysms. For each patient, the conventional protocol and the lens dose reduction protocol were both applied to bilateral 3D-RA. In the lens dose reduction protocol, the table height was increased so that the front end of the 3D field-of-view was located just behind the choroidal blush. The lens dose measured by PLD and radiation dose metrics in both protocols were compared. Results: The phantom study showed that the lens dose was reduced by an average of 38% per 1-cm increase in the table height. In the patient study, the dose reduction protocol, which involved elevating the table height by 2.3 cm in average, led to 83% less lens radiation dose (789 μGy) compared with the conventional protocol (4653 μGy, P < .001). There was no significant difference in the dose area product and air kerma between the two groups. Conclusion: Head off-centering by elevating the table height by an average of 2.3 cm during 3D-RA reduced the radiation dose to the eye lens by 83%.

수술 중 발생하는 이물질 확인 검사에 있어 수술장 환경과 해부학적 위치를 고려하여 적절한 노출 조건과 그에 따른 선량에 대해 알아보고자 하였다. 수술실 상황을 구현하여 성인 인체 팬텀인 Rando Phantom(Alerson research lavoratories, USA)에 해부학적 부위별로 3.8mm, 6mm, 9mm, 13mm, 22mm 바늘을 위치시켰다. Source-to-Image receptor Distance와 조사야 는 고정하고, 관전압과 관전류를 변경하여 영상을 획득하였다. 정량평가는 동일한 위치의 22mm 바늘에 대한 신호 대 잡음비를 측정하여 비교하였다. 정성평가는 3년 이상의 임상 경력을 가진 방사선사와 수술팀 간호사 총 60명이 기존 노출 조건의 영상과 변형된 조건의 영상 중 바늘이 잘 보이는 영상을 선택하여 식별 가능한 바늘의 개수를 계수하여 비교하였다. 통계적 분석을 위해 IBM SPSS Statistics(IBM Corporation, USA)를 사용하여 대응표본 t-검정을 시행하 였고, p값이 0.05보다 작은 경우 유의한 차이가 있는 것으로 판단하였다. 노출 조건에 따른 입사표면공기커마 측정을 위해 선량계 RaySafe Xi(RaySafe TM, Sweden)를 사용하였다. 정량평가는 흉부에서 일반적으로 신호 대 잡음비가 노출 조건이 증가함에 따라 증가하였지만, 90kVp 25mAs부터 비교적 일정하였고 90kVp 100mAs에서는 과노출로 인해 감소하였다. 복부에서는 신호 대 잡음비가 노출 조건이 증가 함에 따라 증가하였다. 정성평가는 흉부에서 평가자가 선택한 조건의 영상이 폐 2.40(±0.494), 심장 2.00(±0.184), 간 2.35(±0.481), 척추 1.60(±0.669)로 통계적으로 유의하였다(p<0.05). 복부에서는 평가자가 선택한 조건의 영상이 복부 2.22(±0.415), 골반강 2.68(±0.504), 간 2.20(±0.576)로 통계적으로 유의하였지만(p<0.05), 척추 0.48(±0.624)로 유의하지 않았다(p>0.05). 모든 구간에서 9mm 바늘이 식별 가능했고, 해부학적 부위에 따라 6mm 바늘도 식별 가능했다. 흉부와 복부의 기존 노출 조건에 대한 입사표면공기커마는 각 0.26mGy, 1.01mGy였다. 높은 선택률의 노출 조건과 비교했을 때, 흉부에서 0.76mGy, 1.36mGy, 2.37mGy만큼 증가하였고, 복부에서 0.61mGy, 1.62mGy, 2.73mGy 만큼 증가하였다. 본 연구에서 앞선 결과를 통해 저관전압, 고관전류의 영상이 바늘을 식별하는 데 도움을 줄 수 있다고 확인했다. 입사표면공기커마는 우리나라 흉부 및 복부 X선 검사의 진단참고수준과 차이가 있지만, 수술 중 발생하는 이물질은 환자에게 치명적인 후유증을 유발할 수 있으므로 충분히 적용 가능하다고 사료된다.

This study aimed to investigate appropriate exposure conditions and corresponding radiation dose for confirmation testing of foreign objects during surgery, considering the surgical environment and anatomical locations. Adult human phantoms were positioned with surgical needles in various locations to obtain images in a simulated operating room setting. Quantitative evaluation showed that signal-to-noise ratio (SNR) generally increased with increasing exposure conditions, but decreased in the chest region due to overexposure. In the qualitative evaluation, the images obtained under modified exposure conditions in the chest were statistically significant (p<0.05) compared to those obtained under the standard exposure conditions for all regions including the lungs, heart, liver, and spine. In the abdomen, the images were statistically significant (p<0.05) for the general abdomen, pelvic cavity, and liver, except for the spine (p>0.05). The smallest detected needle size in this study was generally 6mm, but 9mm in the spine, and needle detection sensitivity increased in all regions of the chest and abdomen. The measured entrance surface air kerma (ESAK) showed some discrepancies with diagnostic reference levels, but it was deemed applicable as it could potentially induce sequelae from foreign objects.

현재 의료 환경에서 방사선을 차폐하는데 있어서 납은 매우 유용하게 사용되고 있다. 하지만 납은 독성을 가지 고 있고 대체물질에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 환자의 피폭은 최소화 하면서 영상의 품질을 높일 수 있는 기법을 연구했으며, 방사선을 흡수하는 특성을 가지고 있는 요오드 조영제를 이용하여 차 폐체로서의 대체 가능성을 실험하였다. 그 결과 차폐를 하지 않았을 때 보다 조영제로 채워진 아크릴판은 93~99% 의 차폐 효과를 나타냈 다. 따라서 기존의 납 차폐를 대신해 요오드 성분으로 이루어진 조영제가 새로운 차폐체로서 활용될 것이라 기대된다.

Currently, lead is used very effectively in radiation shielding in medical environments. However, lead is toxic, and much research has been done on alternatives. In this paper, we investigated a technique that can improve image quality while minimizing patient exposure, and experimented with the possibility of using an iodine contrast agent, which has radiation-absorbing properties, as a shielding medium. As a result, the acrylic plate filled with the contrast agent showed a shielding effect of 93-99% compared to the case without shielding. Therefore, it is expected that a contrast agent composed of iodine will be used as a new shield in place of the existing lead shield.