의료분야의 방사선 장비 사용범위는 무궁무진하며 병원에서 시행하는 검사 중 가장 기본검사임과 동시에 실질적 치료 목적을 위한 심층검사로도 주목받고 있다. 따라서 의료지원 목적의 엑스선 장비는 다양한 관점에서 연구 수행이 진행되어야 한다. 실제 엑스선 장비를 이용한 검사는 선행적으로 의사 및 방사선사의 주관적 영상 판독 능력에 따라 평가가 달리 되고 그중 관상동맥질환을 보기 위한 관상동맥 조영술의 씨네 촬영 조건 변화를 통해 모니터 상에 표현된 출력 영상의 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 및 엑스선 흡수선량과 입사 표면 선량을 측정하여 시술자에게 최적화된 영상을 묘출하여 제공하는 방안을 모색하고자 하였으며 일반 촬영 및 시티촬영과는 다르게 관상동맥 조영술에 관한 정량적 화질평가에 대한 선행 연구가 없었기에 본 연구를 진행하게 되었다. 씨네 촬영의 프레임 변화를 통한 화질 및 선량 분석 연구의 대상으로는 2017년 6월부터 2017년 10월까지 여수지역 심혈관 센터에서 CAG를 시행한 30명(남19, 여11)을 대상으로 하였고, 환자들의 연령대는 49-82세(평균 65±9세), 몸무게 45-91kg (평균 67±8.9kg), 키 150-179cm (평균 165.1±8.9kg), 체질량지수 19.5-30.5(평균 24.5±2.9)이었으며, 씨네 촬영의 관전류 변화를 통한 화질 및 선량 분석 연구의 대상으로는 2017년 11월부터 2018년 3월까지 여수에 위치한 심장 혈관센터에서 CAG를 시행한 33명(남 24, 여 9)의 데이터를 대상으로 하였고 연령대는 37-76세(평균 59±10세), 몸무게 53-104kg (평균 72±10kg), 키 150-185cm (평균 166.82±9.5kg), 체질량지수 18.3-33.2(평균 25.8±3.2) 이었다. 연구 방법으로 입사 표면 선량 및 흡수선량을 후향적으로 획득하여 비교?분석 하였고 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비는 Image J 프로그램을 통하여 영상을 측정?분석 한 후 공식에 대입하여 결과 값을 도출하였다. 통계분석을 통한 상관관계 확인을 위해 SPSS 프로그램을 사용하여 프레임 변화와 관전류 변화에 따른 입사 표면 선량과 흡수선량 및 신호 대 잡음비?대조도 대 잡음비의 상관관계 등을 분석하였다. 씨네 촬영의 프레임 변화를 통한 화질 및 선량 분석 연구의 결과로는 10프레임으로 촬영할 때와 15프레임으로 촬영할 때 모두 입사 표면 선량과 흡수선량 관계는 통계적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비의 관계에선 10프레임으로 촬영했을 때의 신호 대 잡음비(3.374±2.1297)와 대조도 대 잡음비(0.234±0.2249)가 15프레임에서의 신호 대 잡음비(4.929±2.8532)와 대조도 대 잡음비(0.391±0.3025)보다 신호 대 잡음비 1.43±0.4861, 대조도 대 잡음비 0.132±0.0555로 낮았으나 통계적으로는 유의하지 않았다(p>0.05). 씨네 촬영의 관전류 변화를 통한 화질 및 선량 분석 연구의 결과로는 관전류를 높게 설정한 397.2 mA 그룹과 관전류를 낮게 설정한 370.2 mA 그룹의 입사 표면 선량(A:483.5±60.1, B:464.4±39.9)과 흡수선량(A:84.3±10.7, B:81.5±7)과의 관계는 통계적으로 유의하지 않았다(p>0,05). Image J를 통한 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비의 관계에선 370.2 mA 그룹의 왼 관상동맥을 촬영해 얻은 영상의 신호 대 잡음비(5.451±0.529)와 대조도 대 잡음비(0.411±0.0432)가 A(397.2 mA) 그룹 왼 관상동맥 영상의 신호 대 잡음비(4.976±0.433)와 대조도 대 잡음비(0.459±0.0431)보다 신호 대 잡음비 0.475±0.096, 대조도 대 잡음비 -0.048±0.0로 차이가 있었으나 통계적으로 유의하지 않았다(p<0.05). 오른 관상동맥을 촬영해 획득한 영상의 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비에선 397.2 mA 그룹의 신호 대 잡음비(4.731±0.773)와 대조도 대 잡음비(0.354±0.083)가 370.2 mA 그룹의 신호 대 잡음비(3.24±0.368)와 대조도 대 잡음비(0.166±0.033)보다 신호 대 잡음비 1.491±0.405, 대조도 대 잡음비 0.188±0.005로 증가된 수치를 나타냈으며 그중 대조도 대 잡음비가 통계적으로 유의했다(p<0.05). 결론적으로 관상동맥 조영술 시 10프레임과 15프레임으로 변화를 주어 촬영하여도 입사 표면 선량과 흡수선량은 큰 차이를 나타내지 않았고 10프레임보다 15프레임 촬영에서의 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비가 증가하였으나 통계적으로는 유의하지 않았기에 본 논문을 통해 환자와 시술자 모두 10프레임과 15프레임 촬영으로 인한 엑스선 피폭 문제뿐 아니라 영상의 화질 감소에 관한 우려 역시 줄어들 수 있을 것으로 생각되며 관전류를 증가시켜 촬영 한 관상동맥 조영술의 오른 관상동맥 영상 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비가 증가된 수치를 보임과 동시에 오른 관상동맥 촬영 영상의 대조도 대 잡음비가 통계적으로 유의한 차이를 나타낸 것을 보아 관상동맥 촬영 시 관전류를 향상시켜 촬영할 경우 대조도가 한층 더 향상되어 심장 음영과 관상동맥의 대조도 차에 의한 영상의 선명도가 우수해지므로 시술자에게 보다 명확한 판독 영상을 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 관상동맥 영상뿐 아닌 다양한 혈관 조영 영상의 화질을 평가하거나 개선시키기 위해서는 본 연구에서 고안한 화질 측정 방법을 활용하여 분석할 수 있기를 제안하는 바이다.
The scope of use of radiation equipment in the medical field is endless, and it is the most basic examination among those conducted in hospitals, and it is also receiving attention as an in-depth examination for practical treatment purposes. Therefore, research on X-ray equipment for medical support needs should be conducted from various view points. Examinations using actual X-ray equipment are evaluated differently according to the subjective image reading ability of doctors and ratiologists. This study aimed to seek a way to create and provide an optimized image for the practitioner by measuring the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio of the output image expressed on the monitor as well as the X-ray absorbed dose and incident surface dose by changing the cine imaging conditions of CAG to view coronary artery disease. This study was conducted because there was no previous research on quantitative image quality evaluation for CAG, unlike general imaging and CT imaging. The subjects of the study on image quality and dose analysis by changing the frame of cine imaging were 30 patients (19 males and 11 females) who underwent CAG at the Cardiovascular Center in Yeosu area from June 2017 to October 2017. Patients’ age range was 49-82 years (mean 65 ± 9 years), body weight 45-91 kg (mean 67 ± 8.9 kg), height 150-179cm (mean 165.1 ± 8.9 kg), and body mass index 19.5-30.5 (mean 24.5 ± 2.9). For the study on image quality and dose analysis through changes in tube current of cine imaging, data were collected from 33 patients (24 males and 9 females) who underwent CAG at the Cardiovascular Center located in Yeosu from November 2017 to March 2018. The age range was 37-76 years (mean 59 ± 10 years), body weight 53-104 kg (mean 72 ± 10 kg), height 150-185 cm (mean 166.82 ± 9.5kg), and body mass index 18.3-33.2 (mean 25.8 ± 3.2). The research method was as follows. The incident surface dose and the absorbed dose were obtained retrospectively for comparison and analysis, and the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio were measured and analyzed through the Image J program and substituted in the formula to derive the result value. In order to confirm the correlations through statistical analysis, SPSS program was used to analyze the correlations of incident surface dose and absorbed dose as well as signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio according to the changes in frame and tube current. As a result of research on image quality and dose analysis by changing the frame of cine imaging, the relationships with the incident surface dose and absorbed dose were not statistically significant when shoot at 10 frames and 15 frames (p>0.05). In the relationships with the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio, the signal-to-noise ratio (3.374 ± 2.1297) and contrast-to-noise ratio (0.234 ± 0.2249) at 10 frames were lower than the signal-to-noise ratio (4.929±2.8532) and the contrast-to-noise ratio (0.391±0.3025) at 15 frames by 1.43±0.4861 in the signal-to-noise ratio and 0.132 ± 0.0555 in the contrast-to-noise ratio. However, the differences were not statistically significant. (p>0.05). As a result of research on image quality and dose analysis by changing the tube current of cine imaging, the relationships of the group A with high tube current and group B with low tube current with the incident surface dose (A: 483.5 ± 60.1, B: 464.4 ± 39.9) and absorption dose (A: 84.3 ± 10.7, B: 81.5 ± 7) were not statistically significant (p>0.05). In the relationships with the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio through Image J, the signal-to-noise ratio (5.451 ± 0.529) and contrast-noise ratio (0.411 ± 0.0432) of the image obtained by shooting the left coronary artery of group B were different from the signal-to-noise ratio (4.976 ± 0.433) and the contrast-to-noise ratio (0.459 ± 0.0431) of the image obtained by shooting the left coronary artery of group A by 0.475 ± 0.096 in the signal-to-noise ratio and -0.048 ± 0.0 in the contrast-to-noise ratio. However, the differences were not statistically significant (p<0.05). In the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio of the image obtained by shooting the right coronary artery, the signal-to-noise ratio (4.731 ± 0.773) and contrast-to-noise ratio (0.354 ± 0.083) of group A were higher than the signal-to-noise ratio (3.24 ± 0.368) and contrast-to-noise ratio (0.166 ± 0.033) of group B by 1.491 ± 0.405 in the signal-to-noise ratio and 0.188 ± 0.005 in the contrast-to-noise ratio. Of these, the contrast-to-noise ratio was statistically significant (p<0.05). In conclusion, even when the images were taken by changing the frame at 10 and 15 frames during CAG, the incident surface dose and absorbed dose did not show a large difference. The signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio increased in 15-frame shooting than in 10-frame shooting, but it was not statistically significant. Based on the results of this study, it is thought that both the patient and the practitioner will be able to reduce concerns about X-ray exposure due to 10-and 15-frame shooting, as well as concerns about image quality reduction. In CAG taken by increasing the tube current, the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio in the image of right coronary artery were increased, of which the difference in the contrast-to-noise ratio was statistically significant. It suggests that the contrast can be further improved when the coronary artery is imaged by increasing the tube current, and the clarity of the image becomes excellent by the difference of the contrast between heart shading and coronary artery. Therefore, in order to evaluate or improve the image quality of various angiographic images as well as coronary artery images, it is suggested that the image quality measurement method devised in this study can be used for analysis.
국 문 초 록 xiiiⅠ. 서 론 1Ⅱ. 이론적 배경 41. 관상동맥 질환의 분류 및 특징 41. 1. 관상동맥 해부학적 구조 41. 2. 관상동맥 질환 병리학적 특징 61. 2. 1. 허혈성 심장질환 61. 2. 2. 죽상경화증, 동맥경화증 81. 2. 3. 기타 주요 병변 92. 관상동맥 조영술에 사용되는 투시장비의 이해 102. 1. 엑스선 혈관 촬영 장비 구조 및 특징 102. 2. 혈관 촬영 장비 사용 시 엑스선 방호 방법 132. 3. 선량 정보 특성 이해 172. 3. 1. 입사 표면 선량 특징 182. 3. 2. 흡수선량 특징 193. 관상동맥 조영술의 이해 203. 1 관상동맥 조영술 촬영 방법 203. 2. 관상동맥 조영술 영상 진단 방법 223. 3. 진단적 보조 장비 243. 3. 1. 혈관초음파 243. 3. 2. 혈류 예비력 측정 254. 영상 화질 평가의 이해 274. 1. 의료 영상 전송 시스템 특성 274. 2. 정량적 평가 방법 분류 284. 2. 1. 신호 대 잡음비 284. 2. 2. 대조도 대 잡음비 29Ⅲ. 연구 대상 및 방법 301. 연구 장비 및 대상 301. 1. 씨네 촬영 프레임 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 대상 301. 2. 씨네 촬영 관전류 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 대상 331. 3. 연구에 사용한 혈관 촬영 장비 및 SPSS 통계 프로그램 352. 연구 방법 362. 1. 씨네 촬영 프레임 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 362. 1. 1. 관상동맥 조영술 기본 세팅 설정 방법 362. 1. 2. 투시 및 씨네 기본 조건 값 설정 방법 372. 1. 3. 씨네 프레임 변화 값 설정 방법 372. 1. 4. 영상 각도 설정 및 촬영 방법: 왼 관상동맥 392. 2. 씨네 촬영 관전류 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 422. 2. 1. 관상동맥 조영술 기본 세팅 설정 방법 422. 2. 2. 투시 및 씨네 기본 조건 값 설정 방법 422. 2. 3. 관전류 변화 값 설정 방법 432. 2. 4. 영상 각도 설정 및 촬영 방법: 왼 관상동맥, 오른 관상동맥 443. 측정 및 분석 방법 473. 1. 씨네 촬영 프레임 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 473. 1. 1. 입사 표면 선량 및 흡수선량 데이터 획득 방법 473. 1. 2. 신호 대 잡음비 및 대조도 대 잡음비 획득 방법 493. 1. 2. 1. 왼 관상동맥 배경 영역 측정 방법 493. 1. 2. 2. 왼 관상동맥 관심 영역 측정 방법 523. 2. 씨네 촬영 관전류 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 543. 2. 1. 입사 표면 선량 및 흡수선량 데이터 획득 방법 543. 2. 2. 신호 대 잡음비 및 대조도 대 잡음비 획득 방법 543. 2. 2. 1. 왼 관상동맥 배경 영역 측정 방법 553. 2. 2. 2. 왼 관상동맥 관심 영역 측정 방법 573. 2. 2. 3. 오른 관상동맥 배경 영역 측정 방법 583. 2. 2. 4. 오른 관상동맥 관심 영역 측정 방법 623. 3. 자료 분석 및 통계처리 방법 64Ⅳ. 연구 결과 651. 씨네 촬영 프레임 변화에 따른 선량 및 화질 분석 연구 결과 651. 1. 입사 표면 선량 및 흡수선량 분석 결과 651. 2. 신호 대 잡음비 및 대조도 대 잡음비 분석 결과 691. 3. 프레임 변화에 따른 두 군의 Spearman 순위상관 분석 결과 731. 4. 각 군의 표본별 상관관계 상관계수 및 회귀분석 결과 741. 4. 1. 체질량지수와 입사 표면 선량 상관계수 및 회귀분석 결과 741. 4. 2. 체질량지수와 흡수선량 상관계수 및 회귀분석 결과 761. 4. 3. 흡수선량과 입사 표면 선량 상관계수 및 회귀분석 결과 781. 4. 4. 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 802. 씨네 촬영 관전류 변화에 따른 선량 및 화질 분석연구 822. 1. 입사 표면 선량 및 흡수선량 분석 결과 822. 2. 신호 대 잡음비 및 대조도 대 잡음비 분석 결과 862. 2. 1. 왼 관상동맥의 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 분석 결과 862. 2. 2. 오른 관상동맥의 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 분석 결과 902. 3. 관전류 변화에 따른 두 군의 Spearman 순위상관 분석 결과 942. 4. 각 군의 표본별 상관관계 상관계수 및 회귀분석 결과 952. 4. 1. 체질량지수와 입사 표면 선량 상관계수 및 회귀분석 결과 952. 4. 2. 흡수선량과 입사 표면 선량 상관계수 및 회귀분석 결과 972. 4. 3. 흡수선량과 체질량지수 상관계수 및 회귀분석 결과 992. 4. 4. 왼 관상동맥 각 군의 표본별 상관계수 및 회귀분석 결과 1012. 4. 4. 1. 흡수선량과 신호 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1012. 4. 4. 2. 흡수선량과 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1022. 4. 4. 3. 입사 표면 선량과 신호 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1032. 4. 4. 4. 입사 표면 선량과 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1042. 4. 4. 5. 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1052. 4. 5. 오른 관상동맥 각 군의 표본별 상관계수 및 회귀분석 결과 1072. 4. 5. 1. 흡수선량과 신호 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1072. 4. 5. 2. 흡수선량과 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1082. 4. 5. 3. 입사 표면 선량과 신호 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1092. 4. 5. 4. 입사 표면 선량과 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 1102. 4. 5. 5. 신호 대 잡음비와 대조도 대 잡음비 상관계수 및 회귀분석 결과 111Ⅴ. 고 찰 113Ⅵ. 결 론 119참고 문헌 121영문 초록 127측정 자료 131