Radiation Dose of Fluoroscopy and Angiography in Children

Abstract

Purpose: Based on the collected clinical data and experimental study, this study is designed to propose the conversion factor and effective dose in voiding cysto-ureterography (VCUG), upper gastrointestinal series (UGIS), colon study, and transfemoral cerebral angiography (TFCA) in children. Materials and methods: For this study, analysis of the real clinical studies was done with duration of radiation exposure, and radiation dose data including entrance dose (ED) or dose–area–product (DAP) in 350 cases of fluoroscopic studies and 191 cases of TFCA based on the built-in measurement system, calibrated in situ. During this step, routine protocols of each study were also derived including essential projections for the examined organs and duration of the radiation exposure for the each projection. The experimental protocol was designed based on the derived routine protocol of each study, with the anthropomorphic phantom (ATOM CIRS 705 – D model) that represents the average size of 5-year-old patients. With optically stimulated luminescent dosimeters inserted within the phantom, effective dose and ED or DAP was calculated during the experimental studies, and the conversion factor of each study was also calculated. Through adaptation of the calculated conversion factor to the ED or DAP, which were collected from clinical studies, estimated effective dose for each clinical study was calculated. Results: Mean DAP value of each clinical studies were 103.51 μGym2 for VCUG, 99.45 μGym2 for colon study, 138.43 μGym2 for UGIS and 856.45 μGym2 for TFCA. The derived effective doses calculated from the phantom studies were 0.7008 mSv for VCUG, 0.7794 mSv for colon study, 2.792 mSv for UGIS, and 0.07042 mSv for TFCA. Mean DAP was measured to be 104.40 μGym2 for VCUG, 118.60 μGym2 for colon study, 158.62 μGym2 for UGIS, and 150.926 μGym2 for TFCA. The estimated conversion factor from those results were 0.67 mSv/Gycm2 for VCUG, 0.66 mSv/Gycm2 for colon study, 1.76 mSv/Gycm2 for UGIS, and 0.046 mSv/Gycm2 for TFCA. With those estimated conversion factors, effective doses for the clinical studies were calculated as 0.69 mSv for VCUG, 0.66 mSv for colon study, 2.44 mSv for UGIS and 0.39 mSv for TFCA. Conclusion: The conversion factors derived in this study can be applied to define the effective dose of the fluoroscopy and angiographic studies in children during or after the procedure and could deduct the concern about the radiation issue of fluoroscopic and angiographic examination in pediatric patients.;배경 및 목적: 본연구에서는 수집한 실제 임상 결과와 팬텀을 사용한 실험 결과를 바탕으로 배뇨성 방광 요도 조영술, 상부위장관 조영술, 대장 조영술의 투시검사와 경대퇴동맥 뇌혈관 조영술에서 변환 계수를 구하여 유효선량을 예측해보고자 한다. 재료 및 방법: 실제 임상 결과를 분석하기 위해 투시검사 350 예와 경대퇴동맥 뇌혈관 조영술 191 예에서 검사를 시행한 환자의 연령, 방사선 조사 시간, 검사시 발생한 입사량 혹은 면적선량을 기계에 내장된 방사선 기록장치를 사용하여 측정, 기록하였다. 이 과정에서 실제 검사들에서 사용되는 대상 장기, 필수적인 영상 획득 방향과 각각에서 소요되는 시간을 포함하는 표준 프로토콜을 구축하였다. 가상 검사는 이러한 실제 검사에서 구축된 표준 프로토콜을 바탕으로 5세 소아의 평균 크기를 재현한 팬텀 모델을 사용하여 진행하였다. 팬텀에 삽입된 광자극 형광 나노닷 선량계를 이용하여 유효선량과 입사량 혹은 면적 선량을 얻을 수 있었고 이를 통해 각각의 검사에서의 변환계수를 계산해낼 수 있었다. 이러한 변환계수를 실제 임상 검사에서 기록된 입사량 혹은 면적선량에 대입하여 실제 임상 검사에서의 유효선량을 계산해낼 수 있었다. 결과: 실제 임상 검사에서의 평균 면적선량은 배뇨성 방광 요도 조영술에서 103.51 μGym2, 대장 조영술에서 99.45 μGym2, 상부위장관 조영술에서 138.43 μGym2 였으며 경대퇴동맥 뇌혈관 조영술에서 856.45 μGym2 로 측정되었다. 가상 검사를 통해 얻어진 유효 선량은 배뇨성 방광 요도 조영술에서 0.70 mSv, 대장 조영술에서 0.78 mSv, 상부위장관 조영술에서 2.79 mSv과 경대퇴동맥 뇌혈관 조영술에서 0.07 mSv로 측정되었으며 이 때 각각의 검사에서 방사선 발생 장비에서 측정된 면적선량은 104.40 μGym2, 118.60 μGym2, 158.62 μGym2 그리고 150.93 μGym2 였다. 이를 통하여 계산된 변환 계수는 0.67 mSv/Gycm2, 0.66 mSv/Gycm2, 1.76 mSv/Gycm2, 그리고 0.046 mSv/Gycm2 였다. 변환 계수를 이용하여 실제 검사의 유효선량을 계산하였을 때 배뇨성 방광 요도 조영술은 0.69 mSv, 대장 조영술은 0.66 mSv, 상부위장관 조영술은 2.44 mSv, 경대퇴동맥 뇌혈관 조영술은 0.39 mSv 였다. 결론: 본 연구에서 얻어진 변환 계수는 소아 환자에서의 투시검사와 혈관 조영 검사 도중 혹은 후에 유효선량을 예측하는 데에 사용될 수 있을 것으로 생각되며 소아 환자에서의 투시검사와 혈관 조영 검사에 있어서 방사선 조사량에 대한 고려가 가능해질 것으로 생각된다.