CT 검사에서 혈관외유출 예방을 위한 EDA 시스템의 실험적 연구
An Experimental Study of the Extravasation Detection Accessory System for the Preventive Extravasation in the Computed Tomography
초록/요약
CT 검사에서 조영제의 혈관외유출은 환자의 신체적 손상, 경제적, 시간적 손실 및 병원에 대한 불신을 야기할 수 있고, 의료의 질 저하와 환자의 신체 조직의 괴사 및 손상, 환자의 불만, 두려움을 수반하고 있어, 혈관외유출의 부작용을 사전에 예방하는 방법의 필요성이 높다. CT 검사에서 조영제의 혈관외유출 예방을 위한 방법으로 혈관외유출 검출기(EDA; extravasation detection accessory) 시스템을 개발하고, 검출 프로그램을 설계하여 동물 및 인간을 대상으로 실험적으로 연구하였다. EDA 시스템을 환자의 정맥주사의 위치에 부착하여 혈관외유출을 사전에 감지하도록 하여 조영제의 혈관외유출을 예방하여 환자의 신체손상을 방지하여 조직을 보호하고, 의료사고 방지 및 민원을 방지하는데 목적이 있다. EDA 시스템은 전기저항이 120Ω인 스트레인 게이지를 이용하였고, 케이블을 개인용 컴퓨터의 프린터 포트 접속하였다. 정맥주사부위에 부착한 스트레인 게이지로부터 발생된 전위차는 증폭기를 사용 전처리 하여 신호 값을 증폭한다. 증폭된 신호값은 디지털화 하기 위해 ADC를 사용해 PC로 데이터 값을 전송한다. ADC는 직렬 전송기능을 가진 MAX187, 분해능 12bit로 0에서 4096을 표시하고, 입력범위 0-5V 이다. 분해능의 혈관외유출 문턱 값은 50으로 정하여 50이상에서 경고가 울리도록 설계하였다. PC의 병렬 포트로 들어온 데이터는 500/1000sec로 신호를 처리한다. 프로그램은 Microsoft Visual C++ 5.0으로 개발하였고, Windows에서 포트 주소를 직접 접속 할 수 있는 DlportIO Library를 사용하였다. 스트레인 게이지에서 신호를 EDA 시스템을 통해 값에 따라 Windows 컬러 및 Progress bar의 값을 조정하였다. 데이터 저장 기능을 이용하여 샘플링 데이터 수치를 1초 간격으로 텍스트 파일로 저장하도록 하였다. 개발된 EDA 시스템의 성능 및 기능을 확인하기 위해 가토 7마리와 견 4마리를 대상으로 정맥 주사부위에 스트레인 게이지를 부착, EDA 시스템을 가동하여 혈관외유출의 검출 기능을 평가하였다. 조영제의 혈관외유출에 따라 정의하였고 분해능 값을 저장하여 통계처리 하였고, 혈관외유출 병리조직을 현미경으로 확대 관찰하였다. 혈관외유출 용량을 산출하기 위해 3D 프로그램에서 HU를 지정하여 배달된 혈관외유출 조영제의 용량과 혈관외유출 조영제의 용량을 산출하여 비교하였다. 인간 159명을 대상으로 하여 EDA 시스템의 혈관외유출 검출기능을 평가하였고, 혈관외유출을 구분하여 정의하였다. 동물 및 인간 실험 데이터로 EDA 시스템의 종합적인 평가를 하였다. EDA 시스템의 혈관외유출 검출 평가는 진양성(true-positive), 위양성(false-positive), 진음성(true-negative), 위양성(false-positive)으로 4종류로 정의하였고, 민감도(sensitivity)와 특이도(specificity)를 계산하였다. 가토의 혈관외유출은 7건으로 혈관외유출 용량은 평균 18.86mL, 혈관외유출 발생 시간은 평균 11.29초, 민감도(100%), 특이도(90%) 이었고, 견의 실험에서는 민감도(100%), 특이도(88%), 조영제 주입하여 9초 후에 프로그램에서 경고가 발생하였다. 진양성에서의 혈관외유출 조영제 용량은 27mL, 36mL로 계산되었다. 인간에서는 EDA시스템 부착 전 CT 조영검사에서 혈관외유출 14명 환자에서의 정맥주사 부위의 조영제 주입량은 평균 56.29mL, 3D 프로그램에서 조영제 용량은 61.21mL, 혈관외유출 용량과 조영제 주입용량의 차이가 있었다. 민감도(100%), 특이도(96%)의 결과를 보여, 초기에 환자에게 주입용량으로 설정된 조영제량의 1/5의 적은 량의 조영제가 혈관외유출이 되어 많은 용량의 혈관외유출을 사전에 예방할 수 있어 조영제의 혈관외유출을 검출하는 우수성을 보였다. EDA 시스템은 조영제의 혈관외유출을 예방 효과가 있어, 의료의 질 향상과 함께 검사에 대한 의료서비스 개선이 예상된다. 방사선사와 간호사는 혈관외유출에 대한 부담을 줄일 수 있는 효과가 기대된다. 스트레인 게이지는 환자의 IV위치와 움직임에 민감하여 환자에 대한 세심한 관찰과 지속적인 연구개발이 필요하다.
more초록/요약
Subcutaneous extravasation of the radiographic contrast media is one of the complications of the contrast medium-enhanced procedures. Automated power injectors enable the contrast material to be delivered at a uniform high-flow-rate and as a nonfragmented bolus, and this is essential formany contrast material-enhanced CT applications.The major risk associated with the use of automated power injectors is the well known complication of contrast material extravasation at the injection site.Automated injection of computed tomography (CT) contrast material can produce the compartment syndrome. Selection of the nonionic contrast material after careful evaluation of the intravenous administration site and monitoring of the patient during the use of a mechanical power injector may helpminimize or prevent extravasation injuries. We wanted to assess the ability of an Extravasation Detection Accessory (EDA) to detect the clinically important extravascular injection of iodinated contrast material that was delivered with an automated mechanical power injector. The purpose of this study was to assess the ability of this device during clinically important episodes of extravasation. The EDA system was composed of a straing age, an amplifier and acomputer based system. A strain gage pliable adhesive patch was applied to the skin over the intravenous catheter and the catheter was connected to the power injector with a cable to monitor the resolution data. If the programmed monitoring, which was developed with MS Visual C++, at the extravasation occurred, then the injection was interrupted the auto injector. CT was used to demonstrate the clinically important extravasation. Monitoring with the EDA system was successfulin the previous animal and human studies. This study was a prospective, observationa lstudy in which the EDA system was used to monitor the automated mechanical injection of contrast material in 7 rabbits, 4 dogs and 156 human patients. In the rabbit experimental cases,there were seven true-positive cases(range of the extravasation volumes:14-23 mL). The algorithm results showed seven true-positive cases (range of the extravasation volumes: 7-16 mL), nineteen true-negative cases, two false-positive cases and no false-negative cases.The EDA system had a sensitivity of 100% and a specificity of 90% for the detection of clinically important extravasation. For the dogs, there were two true-positive cases (range of extravasation volumes:18-22 mL),twenty three true-negative cases,three false-positive cases and no false-negative cases.The EDA system had a sensitivity of 100% and a specificity of 88% for the detection of clinically important extravasation. 156 patients referred for contrast enhanced body computed tomography were examined in a prospective, observation study in which the EDA system was used to identify and interrupt to any injection associated with clinically important extravasation. The presence or absence of extravasation was definitively established with performing helical CT at the injection site.There were two true positive cases (range of extravasation volumes:22-25 mL).The EDA system had good sensitivity for the detection of clinically important extravasation and the EDA system has the clinical potential for the early detection of extravasation of the contrast medium that is administered with power injectors. The EDA system is easy to use,safe and accurate for the monitoring extravasation of the intravenous injections, and this system may prove especially useful in CT applications.
more목차
목차
제 1 장 서론 = 1
제 1 절 연구 배경 = 1
제 2 절 연구 목적 = 4
제 3 절 연구 방법 = 6
제 4 절 연구의 기대 효과 = 8
제 5 절 논문 구성 = 9
제 2 장 이론적 배경 = 10
제 1 절 혈관외유출 = 11
제 2 절 국내 혈관외유출 사례 = 18
제 3 절 국외 혈관외유출 사례 = 25
제 4 절 혈관외유출 치료 = 32
제 5 절 EDA 시스템의 적용기술 = 38
제 3 장 EDA 시스템의 개발 = 42
제 1 절 스트레인 게이지 = 44
제 2 절 스트레인 게이지의 적용 = 48
제 3 절 EDA 시스템 = 50
제 4 절 프로그램 = 57
제 4 장 실험 설계 = 62
제 1 절 실험 설계 = 62
제 1 항 실험 목적 = 62
제 2 항 실험 설계 및 방법 = 62
제 3 항 실험 결과 분석 = 65
제 2 절 EDA 시스템의 혈관외유출 검출 정의 = 66
제 5 장 실험 연구 = 68
제 1 절 조영제 용량 실험 = 68
제 2 절 가토 실험 = 72
제 3 절 견 실험 = 76
제 4 절 인간 대상 연구 = 78
제 6 장 결과 = 80
제 1 절 가토 실험 결과 = 80
1 항 실험결과 = 80
2 항 혈관외유출 영상 = 83
3 항 병리조직 영상 = 85
4 항 통계 분석 = 87
제 2 절 견 실험 결과 = 89
1 항 견 실험 결과 = 89
2 항 혈관외유출 영상 = 96
제 3 절 인간 대상 연구 결과 = 99
1 항 EDA 시스템 사용 전의 혈관외유출 = 99
2 항 EDA 시스템 사용 후의 결과 = 104
3 항 혈관외유출 영상 = 110
4 항 통계 분석 = 115
제 4 절 결과 분석 및 논의 = 117
제 7 장 결론 = 124
참고문헌 = 126
Appendix A. Patients Study Data = 134
Appendix B. User Insert Program = 138
Appendix C. Design Drawing of EDA System = 149
Abstract = 150
