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전산화단층촬영(CT) 방사선량의 관리 (Radiation Dose Management in Computed Tomography)

최근 CT기술의 발전으로 CT의 임상적인 유용성이 크게 증가되었고 이로 인해 검사건수가 급속히 증가되었다. CT검사는 전체 영상의학검사와 비교할 때 검사 건수에 비해 방사선 피폭이 차지하는 점유율이 높은데 1990년부터 1999년까지 시행된 미국의 한 조사에 의하면 CT검사에 의한 방사선 피폭이 전체 영상의학검사에 의한 방사선 피폭의 67%를 차지하는 것으로 나타났다. 2000년 이후에 다중검출기 CT (MDCT)의 사용이 보편화되면서 CT의 건수가 증가한 것을 고려하면 현재 이 점유율은 훨씬 증가되었을 것으로 예상되므로, CT 방사선량 관리가 예전보다 더 중요해졌다.

A. CT방사선 피폭에 의한 생물학적인 영향

방사선 피폭의 생물학적인 영향은 크게 두 가지로 결정적 효과 (deterministic effects)와 확률적 효과(stochastic effects)이다. 결정적 효과는 세포의 죽음에 의한 것으로 특정 부위마다 정해진 역치가 있어 이를 초과하면 효과가 나타난다. 반면에 확률적 효과는 정해진 역치가 없으며 주로 암 발생 및 유전적 영향과 관련이 있고 발생확률은 방사선 피폭으로 인해 흡수된 방사선 양에 의존한다. 일반적으로 결정적 효과가 나타날 수 있는 역치는 국소적인 방사선의 피폭이 100mSv를 초과할 때로 간주되는데, CT에서의 방사선 피폭은 대개 27mSv이하이므로 결정적인 효과에 의한 방사선 손상은 일어나기 어렵다.
방사선 피폭의 확률론적인 효과에 대한 과학적인 근거는 대부분 일본의 원폭 생존자들의 장기 추적검사에 기초한 것이다. 연구에 의하면 45세 환자에서 시행한 전신 CT(12mSv)의 추정 평생 암 사망률 위험도는 0.08%로 보고되었다. CT검사가 임상적으로 광범위하게 쓰이고 있고, 한 명의 환자에서 반복적으로 시행되는 경우가 흔하다는 점을 고려하면 이러한 위험도는 상당한 의미를 지닌다고 볼 수 있다. 따라서 CT로 인한 방사선의 피폭을 최대한 줄이려는 노력이 필요하다.

B. CT에서 방사선량을 기술하는 방법

CT는 일반 방사선 검사와 달리 방사선 조사가 360도 회전을 하며 이루어지고, 비교적 얇은 두께의 방사선이 특정검사부위의 검사를 위하여 여러 번 조사되는 특징을 가지고 있다. 또한 검사의 부위나 목적에 따라 연속적인 영상 사이에 간격이 있거나 중첩이 있을 수 있다. 따라서 이러한 특징을 반영할 수 있는 방사선량의 지표가 있으며 가장 많이 사용되는 지표가 CT dose index (CTDI)와 Dose length product (DLP)이다.

C. CT프로토콜 최적화를 위해 고려해야 하는 요소들

CT프로토콜의 최적화 (CT protocol optimization)는 진단에 적합한 영상의 질을 유지하면서 가능한 가장 낮은 수준의 방사선피폭을 허용하는 것이다. 낮은 수준의 방사선량을 유지하기 위해 일반적으로 권장되는 원칙들을 표 1에 정리하였다. CT프로토콜 최적화를 위해 고려해야 하는 요소들은 다음과 같다.

1. 최적의 방사선 영상의 질을 얻기 위한 최소의 방사선 선량의 사용

2. 방사선 선량 조절 프로그램이 있는 CT 장비의 선택과 지속적인 품질관리

3. 방사선 선량에 영향을 미치는 기계적 변수적용하여야 한다.

(1) 관전류 tube current (mA) / tube current-time product (mAs)

몸의 크기가 작은 환자에게 과도한 방사선량이 전달되는 것을 막으려면 같은 관전압에서 관전류를 줄여야 한다. 이론적으로 같은 수준의 영상소음을 유지하기 위해서는 환자의 단면직경이 4cm 감소할 때 마다 방사선량을 반으로 줄이면 되는 것으로 알려져 있다 (13). 하지만 앞에서 언급하였듯이 크기가 작은 환자에서는 좀더 낮은 수준의 영상소음이 요구되므로 좀더 완만한 방사선량의 감소가 적절한 것으로 받아들여지고 있다. 독일의 연구자들은 2005/2006년 전국적인 방사선량 조사의 결과를 바탕으로 환자의 연령이나 몸무게에 따라 방사선량 감소율의 권장치를 제시하였다 (표 4, 5).

(2) 관전압 tube potential (kVp)

관전압은 엑스선 선속에너지를 결정하는 요소로 방사선량과 영상소음, 영상대조도에 큰 영향을 미치므로 신중히 선택하여야 한다. 대부분의 성인 CT검사는 120-140 kVp를 이용하고 있는데 신체의 크기가 작은 성인이나 소아에서는 이보다 낮은 100kVp, 혹은 80kVp의 관전압을 영상의 질 저하 없이 사용할 수 있다. 그러나 낮은 관전압을 크기가 큰 환자의 체부검사나, 두부CT와 같이 뼈에 둘러싸여 있는 구조물에 적용할 경우 진단에 적절한 영상을 얻지 못할 수 있으므로 주의하여 적용하여야 한다.

(3) 자동관전류조절(Automatic exposure control (AEC) 혹은 tube current modulation)

CT 검사 시 환자에 피폭되는 방사선량은 해부학적인 위치나 방사선이 조사되는 각도에 따라 큰 차이를 보이게 된다. 각도에 따라 방사선량은 자동조절함으로서 영상의 질을 유지하면서 방사선량을 줄일 수 있다.

D. 참고 준위( Reference dose)

최신 CT 장비 대부분에서 CTDIvol과 DLP값을 제공해 주기 때문에 특정 검사 후 환자에게 조사된 방사선량을 쉽게 알 수 있다. 이 방사선량이 다른 여러 병원들에서 시행되고 있는 CT검사의 방사선량과 비교하여 어느 정도 수준인지 알 수 있다면 현재 프로토콜을 최적화하는데 도움이 된다. 1999년에 European Commission에서 발간한 EUR 16262 보고서에서 참고준위가 제시되었는데 DLP 기준으로 두부 CT는 1050 mGy·cm이고, 흉부 CT는 650 mGy·cm, 복부 CT는 780 mGy·cm이다. 최근 영국과 독일에서는 성인과 소아를 모두 포함하는 범 국가적인 방사선량의 조사(survey)가 각각 이루어 졌고 이 방사선량의 삼분위(third quartile )값을 중심으로 참고준위가 제시되었다(표 2, 3). 한가지 주의해야 할 점은 이 참고준위의 값들이 광범위한 방사선량의 조사를 기반으로 한 참고치 일뿐 가장 이상적인 수치는 아니라는 점이다. 방사선량을 좀더 효율적으로 사용할 수 있는 기술이나 프로토콜의 발달에 따라 참고준위는 바뀔 수 있다. 실제로 IAEA (The International Atomic Energy Agency)의 프로젝트로 2006년에 출간된 리포트에 의하면 여러 국가에서 조사한 CT 방사선량의 삼분위값이 DLP 기준으로 두부 CT에서 527 mGy·cm, 흉부 CT에서 447, 그리고 복부 CT에서 696으로 European Commission의 참고준위와 비교하여 큰 차이가 있음을 알 수 있다.


표1. 방사선량을 최소화하기 위한 일반적인 원칙들 (참고문헌 3의 table 4를 변형하였음)
1. CT 가 정말 필요한 것인지 재고한다.

- 초음파나 MRI 혹은 방사선량이 낮은 단순촬영으로 대체가 가능한지 점검한다.

- 방사선피폭과 검사를 통한 이득의 비용 대비 효과를 다시 한번 생각한다.

- 치료방침에 영향을 주지 않는 범위 내에서 CT를 이용한 추적검사를 가능한 연기한다.

2. 환자의 준비를 철저히 한다

- 환자의 불안이나 협조부족으로 인한 불충분한 검사나 재검사를 최소화 하라.

- 모니터링기구 (심전도, 산소포화도등)와 환자의 정맥관이 정확히 위치해 있는지 점검하라.

- 실제로 검사하기 전에 움직이지 않거나 호흡 참는 연습을 하라.

- 필요한 방사선피폭 보호장구를 착용하도록 하라 (수정체, 갑상선, 유방, 생식선).

- 필요하면 진정이나 마취를 시행하라.

3. CT영상이 진단 가능한 범위에서 영상 소음 (image noise)을 허용한다.

- 영상소음을 줄이기 위해서는 높은 방사선량이 필요함을 항상 염두에 두어라.

- 관 전류를 낮추어라 (가능하다면 관 전압도 낮추어라).

- 방사선량의 증가 없이 영상소음을 낮출 수 있도록 두꺼운 절편으로 재구성된 영상을 추가하라.

4. 축상영상에서 스캔 파라미터의 최적화

- 가능하다면 관여과(tube filtration)을 증가시켜라.

- 진단목적이 허용하는 한 가장 두꺼운 절편두께를 허용하라.

- 마른 환자 와 소아에 대해서는 낮은 관 전압을 사용하라.

- AEC를 사용하여 CTDI를 최소화 하라.

5. 가능한 짧은 길이를 검사하라.

- DLP를 낮추기 위해 검사범위의 상한과 하한을 세심하게 조절하라.

6. 같은 부위에 대한 중복검사를 최소화 하라.

- 인접한 부위를 다른 프로토콜로 찍을 때 중복되는 부위에 대한 검사를 최소화 하라

(예, 흉부CT와 복부-골반CT를 같은 날 다른 프로토콜로 검사).

- 꼭 필요한 경우가 아니면 조영증강전 CT를 시행하지 마라.

- 조영증강전 검사가 꼭 필요한 경우 CTDI를 좀더 낮출 수 있는지를 고려하라.

- 꼭 필요한 경우가 아니면 다중위상 검사를 피하고 다중위상 검사가 꼭 필요하다면 추가되는 검사의 검사범위를 최소한으로 유지하라.

- 조영증강 검사에서 스캔지연시간이 진단에 크게 중요하지 않다면 test bolus나 bolus triggering의 사용을 지양하라.


Note-AEC(Automatic Exposure Control, or tube current modulation)

표2.영국의 기준방사선량(2003년 전국적CT 방사선량 조사기준)
환자그룹 검사 CTDIvol(mGy) DLP(mGy.cm)
어른 Head
Chest
Abdomen-pelvis
100
13
14

930
580
560
소아 1세이하
Head
Chest

30
12

270
200
5
Head
Chest

45
13

470
230
10
Head
Chest

50
20

620
370

참고문헌

1. Rehani M, Kalra K, McCollough CH, Nagel HD. Managing patient dose in multi-detector computed tomography (MDCT). ICRP MDCT report 2006;32/219/06. available at ICRP web site. www.icrp.org/docs/ICRP-MDCT-for_web_cons_32_219_06.pdf.
2. Mettler FA, Jr., Wiest PW, Locken JA, Kelsey CA. CT scanning: patterns of use and dose. J Radiol Prot 2000;20:353-359.
3. Vock P. CT dose reduction in children. Eur Radiol 2005;15:2330-2340.
4. Linton OW, Metler FA. National conference on dose reduction in CT, with an emphasis on pediatric patients. AJR Am J Roentgenol 2003;181:321-329.
5. McLean D, Malitz N, Lewis S. Survey of effective dose levels from typical paediatric CT protocols. Australas Radiol 2003;47:135-142.
6. Imanishi Y, Fukui A, Niimi H. Radiation-induced temporary hair loss as a radiation damage only occuring in patients who had the combination of MDCT and DSA. Eur Radiol 2005;15:41-46.
7. Brenner DJ. Estimating cancer risks from pediatric CT: going from the qualitative to the quantitative. Pediatr Radiol 2002;32:228-223; discussion 242-224.
8. Goo HW. Pediatric CT: understanding of radiation dose and optimization of imaging techniques. J Korean Radiol Soc 2005;52:1-5.
9. McNitt-Gray MF. AAPM/RSNA Physics Tutorial for Residents: Topics in CT. Radiation dose in CT. Radiographics 2002;22:1541-1553.
10. McCollough CH, Schueler BA. Calculation of effective dose. Med Phys 2000;27:828-837. 11. Kalra MK, Maher MM, Toth TL, et al. Strategies for CT radiation dose optimization. Radiology 2004;230:619-628.
12. Siegel MJ, Schmidt B, Bradley D, Suess C, Hildebolt C. Radiation dose and image quality in pediatric CT: effect of technical factors and phantom size and shape. Radiology 2004;233:515-522.
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