흉부 CT검사 시 검사부위를 벗어난 Topogram 부위에 Automatic Exposure Control 적용이 선량 및 화질에 미치는 영향

Automatic Exposure Control Systems with Inappropriate Topogram: A Phantom study in Chest CT on Radiation dose and Image quality between different manufactures

목적 임상에서 많이 시행하고 있는 흉부 computed tomography(이하 CT) 검사 시, 세 개의 각기 다른 CT장비 제조사의 automatic exposure control(이하 AEC) system을 인체 등가phantom에 적용하여, 검사부위를 벗어난 topogram을 검사하였다. 검사부위를 벗어난 topogram에서 AEC작동유무 및 CT dose index volume(이하 CTDI) 변화를 측정하고, 영상의 노이즈값의 비교를 통하여 선량 및 화질 변화를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 사용된 각 장비 회사별 CT 장비는 Brilliance 64 MDCT(Philips healthcare, 이하 P사), LightSpeed VCT XT 64 MIDCT(General Electric Medical System, 이하 G사), Somatom Definition Dual CT(Siemens Healthcare, 이하 S사)를 사용하였다. Rando phantom을 대상으로 하여 본원에서 흉부 검사 범위로 정하고 있는 성대에서 부신이 충분히 포함된 topogram을 정상군으로 정하고, 정상군과 비교하여 폐첨부에서 머리 방향쪽으로 2cm 검사부위를 벗어난 군을 A군, 4cm는 B군, 6cm는 C군, 8cm를 D군으로 대조군을 정하였다. 선량 평가를 위해 각 장비 제조회사에서 제공하는 CTDI값과 ionization chamber를 이용하여 CTDI값을 실측한 후, 정상군의 CTDI값을 기준으로 대조군의 CTDI 증감률을 산출하였다. 화질 평가는 AAPM phantom을 이용하여 정상군 및 대조군 실험 영상의 6시 방향 1/4지점에서 4×4cm의 크기의 region of interest(이하 ROI)를 설정하여 모든 slice의 평균오차의 값을 노이즈값으로 계산하여 평가하였다. 결과 정상적인 topogram과 검사부위를 벗어난 topogram의 AEC적용 결과는 P사의 경우는 ACS만 적용 시 노이즈값은 정상군은 12.9, A군은 약 12.7(p=0.0273, B군은 약 12.6(p=0.0195), C군은 약 12.2(p=0.002), D군은 약 12.l(p=0.002)로 측정되었으며, 대조군의 CTDI 증감률은 정상군과 비교하여 각 군에서 약 8.9%, 11.1%, 14.4%, 15.6% 증가하였다. ACS combined Z-DOM 적용 시에는 정상군 비교하여 CTDI 증감률은 각 군에서 약 3.0%, 4.0%, 4.0%, 5.0% 증가하지만, 노이즈값은 각 군에서 약 13.3, 약 13.2(p=0.0216), 13.1(p=0.0078), 12.9(p=0.0195), 12.9(p=0.0039)로 측정되었다. ACS combined D-DOM 적용 시에는 CTDI 증감률은 정상군 비교하여 각 군에서 약 0.9%, 1.8%, 1.8%, 2.7% 증가하였고, 노이즈값은 정상군은 약 12.7, 대조군은 약 12.6(p=0.0301), 12.5(p=0.0392), 12.5(p=0.0391), 12(p=0.002)로 통계학적으로 유의한 차이가 없었다. S사의 경우에는 노이즈값은 각 군에서 약 8.0, 7.9(p=0.0376), 7.6(p=0.0277), 7.5(p=0.002), 7.3(p=0.002)로 통계학적으로 유의한 차이가 없었다. CTDI 증감률은 정상군 비교하여 각 군에서 약 1.2%, 3.4%, 2.3%, 6.9% 증가하였다. G사의 경우는 Auto mA 적용 시, 정상군의 노이즈값은 약 45.0, A군은 약 44.1(p<0.0001), B군은 약 44.1(p<0.0001), C군은 약 44.1(p<0.0001), D군은 약 44.1(p<0.0001)으로 대조군에서는 모두 동일한 결과로 측정되었다. 정상군과 비교하여 대조군 모두 통계학적으로 유의한 차이가 없이, CTDI 증감률은 정상군과 비교하여 모든 대조군에서 동일하게 약 8.1% 증가를 보였다. 결론 검사부위를 벗어난 topogram을 얻은 후, topogram에 포함되지 않은 영역에 AEC를 적용하게 되면, 각 장비 회사마다 다소 차이는 있지만 영상의 질적 차이 없이 방사선 피폭선량이 최소 약 0.9%에서 최대 15.6% 증가하였다. 따라서 AEC를 적용 시 정확한 환자의 위치잡이가 선행되어야 topogram을 통해 정확한 정보를 얻을 수 있다. 그 정보를 바탕으로 AEC가 올바르게 동작하여 선량의 최적화를 달성할 수 있을 것으로 사료된다.

I. Purpose The purpose of this study is to investigate the change of radiation dose and image quality in outside topogram of scan range applying automatic exposure control (AEC) through phantom study in chest CT. II. Meterial and Methods A Rando anthropomorphic chest phantom and AAPM phantom was scanned on a 64 multi detector CT using the AEC systems from three different manufacturers: General Electric Healthcare, Philips Medical Systems and Siemens Medical Solutions. A general scanning protocol was created for each examination where as many as possible of the scanning parameters were set equal. Divided into 5 groups according to include and not be scan range of topogram. Topogram, normally including scan range, is defined normal group. If not was control group, the group which was 2 an outside topogram of scan range toward head from lung apex was designated as A group, B group in 4 cm off, C group in 6 an off, and D group in 8 an off. CTDI was measured using ionization chamber and provided by CT modality. CTDI fluctuation ratios of control groups were calculated based on the values of CTDI in normal group. For the evaluation of image quality, mean error value was assessed by the image noise from AAPM phantom. III. Result As a result of application of AEC to normal and control groups, in case of P, when applying only ACS, noise of normal group was 12.9, 12.7(p=0.0273) in A group, 12.6(p=0.0195) in B group, 12.2(p=0.002) in C group, 12.1(p=0.002) in D group. CTDI fluctuation ratios of control group was increased by 8.9%i, 11.1%, 14.4%, 15.6% respectively in each group compared to normal group. When applying ACS combined Z-OOM, the CTDI fluctuation ratios of control groups was increased by 3.0%, 4.0%, 4.0%, 5.0% respectively, compared to normal group. However, noise was appeared to be 13.3, 13.2(p=0.0216), 13.1(p=0.0078), 12.9(p=0.0195), 12.9(p=0.0039). When applying ACS combined D-DOM, the CTDI fluctuation ratios was increased by 0.9%, 1.8%, 1.8%, 2.7% while noise value in normal group was 12.7, 12.6(p=0.0301), 12.5(p=0.0392, 12.5(p=0.0391), 12(p=0.002). No statistical significant difference was found. In case of S, noise appeared to be 8.0, 7.9(p=0.0376), 7.6(p=0.0277), 7.5(p=0.002), 7.3(p=0.002) respectively in each group leading to no statistical significant difference. CTDI fluctuation ratios, comparing to normal group, was increased by 1.2%, 3.4%, 2.3%, 6.9%. In case of G, when applying AutomA, the noise of normal group was measured to be 4.0, and 44.1(p<0.0001) in A~D control groups, Compared to normal group, there was no statistical significant difference in control groups, and also the fluctuation ratio (%) of CTDI showed the same ratio of 8.1% in all control groups. IV. Conclusions Radiation dose by different mmufacturer was increased by at minimum 0.9% up to at maximum 15.6%. And it was little difference of image quality found at all. Consequently, projection of topogram, normally included scan range, is very important applying AEC in CT examination.