3-005-01 Computed tomogram approach

Computed tomogram 의 이해
X-ray 의 원리는 전리 방사선을 피검체에 투과시켜서 전리 방사선이 흡수되는 정도를 측정하는 것이다. 전리방사선은 주로 원자핵에 흡수된다. 단위 부피당 질량이 무거운 뼈는 많은량의 전리 방사선을 흡수하고, 단위 부피당 질량이 가벼운 물은 적은 량의 방사선을 흡수하게 된다. 이러한 흡수량의 차이가 이미지 검사에서 흑백의 명암으로 나타나게 된다. Radio-dense, radio-lucent 혹은 저음영, 고음영이라고 이야기한다. CT는 조사기와 스캐너가 원통형 관에서 회전하면서 3차원의 피검체를 가로-세로-높이의 직사각형의 모음인 voxel로 나누고 각 voxel의 밀도를 측정하는 검사이다.
CT나 X-ray에 대한 기본적인 원리를 교과서를 읽어보는 것이 좋지만, 사실 별로 도움이 되지는 않는다. Skull base Fx를 보기 위해 좀더 high pitch을 요청할 수 있으나 해당 부서와의 마찰이 있을 수 있으므로 정형화된 protocol (3D recon facial CT)을 사용하는 것이 좋다. CT에서는 공간해상도 voxel 이라는 개념이 사용된다. 컴퓨터 모니터의 pixel이 3차원으로 확장되었다고 생각하면 된다. Pixel을 생각해보면 가로 세로 천여개씩의 직사각형 모음의 합으로 근사한 원형이나 대부분의 평면 이미지를 처리하는데 이와 유사하다고 생각하면 된다. Voxel은 가로세로높이 의 3차원 네모난 박스로 이루어진 CT 측정의 기본 단위이다. 각 voxel 마다 밀도의 값이 측정되며 이러한 이미지가 CT영상으로 재구성되는 것이다. 이 밀도 수치를 HU (hounsfield unit) 혹은 Hounsfield scale 이라고 부른다. Air는 -1000 물은 0 bone은 1000 연부 조직은 10-90 HU 의 값을 가진다.

예컨대 흉강에서 관찰된 액체가 흉막 삼출인지 혈흉인지 명확하지 않을 때 그 액체의 음영을 계측하는 것이 감별 진단에 도움을 줄 수 있다. 간이나 뇌의 실질에 있는 국소 병변에서도 동일하다. 이때 ROI(region of interest) 수치가 제시된다. ROI value 는 해당 병변의 관심 영역의 HU 값의 평균이라고 생각하면 된다. Voxel 하나의 데이터는 통계적인 fluctuation 때문에 신뢰할 수 없으므로 임상에서는 ROI 값이 사용되는 것이다. 현재 사용되는 대부분의 PACS 에서 ROI 수치를 원형/사각/타원/자유 도형으로 측정할 수 있다.
Window 의 개념을 이해하여야 한다. 통상의 CT 기계는 4096의 gray tones을 표현할 수 있으며, 개당 8000만원 이상 하는 영상의학과용 흑백 모니터는 256이상의 gray tones 을 구별할 수 있다. 그러나 인간의 눈에서는 20가지 정도가 한계이며 시판되는 모니터에서는 18가지 정도 구분이 가능하다. 따라서 특정 범위 의 HU 조직만 구별되게 설정한 것이 window 이고 설정 범위 밖의 HU는 모두 검거나 희게 표시되기 때문에 서로 다른 밀도를 구별할 수 없는 것이다. 흔히 판독을 받으러 영상의학과에 가면 이미지를 여는 순간 알아차릴 수 있는데 모니터 가격의 차이라고 볼 수 있다. 연부 조직의 음영 레벨은 10-90 HU 이다. 대표적인 예외는 lung, bone 이다. 출혈의 관점에서 최근에 응고된 혈액은 30HU 로 신선한 혈액 보다 높다. 통상적인 윈도우 설정에서는 단백질 내용물이 높은 삼출액은 누출액과 구별되지 않는다. 특히 조영제를 사용할 때는 출혈 혹은 염증 부위의 밀도 증가와 신요로계의 신속한 변화가 두드러진다.
Brain CT를 예로 들어보자. 대뇌피질에서 회질과 백질의 밀도차이를 고려하기 위해서 brain window는 평균 35HU, 너비 80 HU 로 설정된다. Subacute Hemorrhage를 보기 위한 별도의 window를 사용할 수 있다. 이러한 window setting 에서는 skull Fx를 확인 할 수 없다. 흔히 bone setting 이라고 부르는 평균 300HU 너비 1500HU 설정의 window를 사용한다. 또한 mastoid air cell 이나 pneumocephalus 를 확인하기 위해서 평균 -200HU 너비 2000HU 설정의 lung setting에서 확인 할 필요가 있다.

CT 이미지의 해석에 앞서 artifact 를 고려해야 한다. 금속, 움직임, 특히 호흡에 의한 움직임이 허상을 형성할 수 있다. 부분 용적 효과 (patial volume effect) 라는 개념을 이해할 필요가 있다. 흔한 경우로 skull base 의 이미지를 볼 때 bone의 일부가 마치 high density의 hemorrhage 로 오인되는 경우를 들 수 있다.

서로 다른 밀도를 가진 구조물이 한 슬라이스의 전체 두께를 점유하지 못하면 부분 용적 효과가 발생한다. CT의 한 섹션이 skull bone의 일부분과 뇌 실질의 일부분을 포함한다면 그 해부학적 구조가 불분명해진다.