• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.8-13
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• 2016

이중 에너지 콘빔 CT는 원자번호가 다른 두 물질을 구분해낼 수 있다는 장점을 가진다. 이중 에너지 콘빔 CT를 구현하는 여러 가지 방법 중, 에너지 변조 필터(modulation layer)에 기반한 이중 에너지 콘빔 CT의 원리는 x-선 발생창의 절반을 구리와 같은 에너지 변조 필터로 차단하면, 차단되지 않은 곳에서는 원래의 관전압에 해당하는 x-선 스펙트럼이 발생하고 에너지 변조 필터로 가려진 부분에서는 저에너지 x-선이 감소된 x-선 스펙트럼이 발생하여 한 번의 스캔에서 두 가지 스펙트럼을 획득할 수 있다는 것이다. 우리는 에너지 변조 필터를 이용한 이중 에너지 콘빔 CT 구현의 가능성을 평가하기 위하여 다양한 두께의 에너지 변조 필터에 의해 생성되는 x-선 스펙트럼을 몬테칼로 전산모사를 이용하여 획득하였다. 전산모사 결과를 검증하기 위하여 동일한 콘빔 CT 시스템에서 CdTe 검출기를 이용하여 50~100 kVp에 대하여 스펙트럼을 측정하였고, 80 kVp 관전압에 대하여 실험과 전산모사로 획득한 스펙트럼의 평균 에너지가 유사함을 확인하였다. 또한 에너지 변조 필터의 두께를 2.0 mm로 하였을 때 스펙트럼의 평균 에너지는 80과 120 kVp에 대하여 각각 1.67, 1.52배까지 증가함을 확인하였다. 따라서 에너지 변조 필터를 사용하면 하나의 x-선 발생장치를 이용하여 가상의 이중 에너지 선원을 구현할 수 있음을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.31-36
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• 2016

본 연구에서는 이중에너지 영상을 획득하는 방법으로, 구리판을 이용한 에너지 변조 필터를 사용하였을 때의 선량을 계산 및 측정하였고, 기존의 다른 방법들과 선량을 비교하였다. 몬테칼로 전산모사를 이용하여 에너지 변조 필터에 의한 선량 변화를 평가하기 위하여 MCNPX를 사용하였다. 두경부, 흉부, 복부 촬영에 주로 사용되는 관전압인 80, 120 kVp에 대한 스펙트럼을 SPEC78 프로그램으로 생성하여 선원을 모사하였고, 구리 물질로 이루어진 에너지 변조 필터(밀도: $8.96g/cm^3$)는 두께를 0.5 mm부터 2.0 mm까지 0.5 mm 간격으로 변화시켜가면서 선원으로부터 20.0 cm 거리에 X-선 창을 절반만 가리도록 모델링 하였다. 몬테칼로 전산모사 값과 실제 선량 값을 비교하기 위해서는 교정 상수가 필요하므로, Gafchromic EBT3 필름에 알고 있는 선량을 조사한 후 판독하여 선량 교정 곡선을 획득하였다. 실험과 동일한 조건으로 MCNPX의 f6 tally로 획득한 결과값과 측정값 간의 선량 환산 인자는 $7.2*10^4cGy/output$으로 구해졌으며, 관전압 80 kVp과 관전류 6 mA의 조건으로 콘빔 CT 촬영 시, 평균 10.1 cGy (표준편차 2.7 cGy) 조사됨을 알 수 있었다. 에너지 변조 필터에 기반한 이중 에너지 영상 획득 기술을 적용한 본 연구에서는 이중 에너지 콘빔 CT 시스템의 선량이 단일 에너지 CT 시스템의 선량보다 33~40% 감소함을 알 수 있다. 또한, 에너지 변조 필터에서 발생한 산란선에 의한 선량 증가 효과는 거의 없었다. 따라서, 인체 내 물질 분별력이 우수하여 임상에 널리 응용되었던 기존 이중 에너지 CT 시스템의 상대적으로 피폭선량이 높다는 단점을 효과적으로 개선할 수 있다.