MDCT에서 환자선량 평가를 위한 전산 시뮬레이션 절차의 개발

Abstract

영상의 질과 진단속도의 향상을 위한 전산화단층촬영(CT) 기술의 발전은 CT 진단 빈도를 증가시켰으며 그 결과 환자의 의료상피폭도 크게 높아졌다. 더욱이 CT는 단일 촬영으로 상당한 선량을 부여하며 절차의 반복 가능과 함께 환자선량 관리가 주목된다. 특히 최근에는 동시에 넓은 부위를 촬영하는 다층검출기 CT(MDCT)의 출현으로 과잉 촬영으로 인한 환자선량 증가현상도 나타나고 있다. 환자의 의료상 방사선피폭은 불가피하므로 환자의 피폭은 개인 선량한도의 적용대상은 아니다. 따라서 이러한 한도 준수여부 판단을 위한 목적의 선량인 유효선량을 평가하는 것은 본래 의료상피폭 관리의 조건이 아니다. 그러나 의료방사선 특히 진단방사선 절차에 의한 국민 집단선량이 다른 인공 피폭원에 비해 월등이 크다는 점에서 포괄적인 관리의 중요성은 인정되며 따라서 이러한 비교목적으로 환자의 유효선량 평가가 필요하다. CT에서도 CT에 의한 환자선량은 의료영상을 얻는 과정에서 발생하는 부수적인 것일 뿐 의료행위의 목적과는 무관하므로, CT 절차에서 환자의 유효선량을 평가하는 체계는 포함되어 있지 않고 다만 품질관리 목적으로 정의된 CT선량 측정량인 CTDI나 DLP 등이 운용되고 있다. CT에 의한 환자 유효선량 평가는 측정이나 시뮬레이션에 의한 계산으로 접근할 수 있다. 측정을 위해서는 고가 장비인 CT를 진단목적 외로 사용해야 하는 부담이 있으므로 모델을 이용한 계산이 유용한 수단이 된다. 그러나 첨단 의료기인 CT에 대해서는 환자 유효선량 계산에 요구되는 입력변수에 대한 세세한 설계정보가 충분히 제공되지 않는 제한이 있으므로 부분적으로는 실측 데이터를 이용한 모델링이 필요하다. 본 연구의 목적은 현재의 추세인 MDCT에 의한 환자 유효선량을 평가하는 모델과 체계를 구축하는 것이다. 이를 위해 장비 제작자가 제공하는 정보와 측정을 통해 획득한 자료를 이용하여 선원항과 노출 모델을 구축하였으며, 나아가 MIRD형 인형 모의피폭체와 몬테칼로 수송코드 MCNP를 이용하여 유효선량을 산출하는 체계를 수립하였다. 선원항 특성화는 측정된 CTDIair로부터 교정인자를 구하였고 침상의 차폐효과도 측정값을 바탕으로 하였다. 최종 평가된 환자 유효선량을 Groves 등이 측정한 값과 비교한 결과, 측정치보다 두 배 이상 높았다. 이 차이에는 AEC의 역할, 사용된 CT 모델의 세부적인 기능 및 프로토콜의 차이, X선 방출 스펙트럼을 포함한 선원항 특성화의 불확실성 등 여러 가지 요인이 있으나 각 요인에 의한 기여를 정량적으로 평가하기에는 아직 자료가 부족하다. 향후 이에 대한 연구를 통해 CT선량 평가체계를 정교하게 보완할 필요가 있다.; Technological development to improve the quality and speed with which images are obtained have fostered the growth of frequency and collective effective dose of CT examination. Especially, High-dose x-ray technique of CT has increased in the concern of patient dose. However CTDI and DLP in CT dosimetry leaves something to be desired to evaluate patient dose. And even though the evaluation of effective dose in CT practice is required for comparison with other radiography, it's not sufficient to show any estimation because it's not for medical purpose. Therefore the calculation of effective dose in CT procedure is needed for that purpose. However modelling uncertainties will be due to insufficient information from manufacturing tolerances. Therefore the purpose of this work is development of computational procedure for assessment of patient dose through the experiment for getting essential information in MDCT. In order to obtain exact absorbed dose, normalization factors must be created to relate simulated dose values with CTDIair measurement. The normalization factors applied to the calculation of CTDI100 using axial scanning and organ effective dose using helical scanning. The calculation of helical scanning was compared with the experiment of Groves et al.(2004). The result has a about factor 2 of the experiment. It seems because AEC is not simulated. In several studies, when AEC applied to a CT examiantion, approximately 20-30% dose reduction was appeared. Therefore the study of AEC simulation should be added and modified.