본 연구는 진단용 X선 검사 시 사용하고 있는 부가필터의 재질(Cu, Ni, CaWO4, Gd+Ba)을 다양화하여 그에 따른 검사실 내의 공간선량을 평가 한 후 적합한 재질을 찾아 제시하고자 하였다. 실험은 몬테칼로 기법을 바탕으로 하는 MCNPX 프로그램을 사용하여 흉부와 복부검사를 선택하여 모의실험을 진행하였다. 그 결과 각 재질별 선량은 모의피폭체가 위치한 곳을 중심으로 반경 50 cm 인 지점의 평균 산란선량은 모의피폭체 표면선량의 약 62%, 반경 100 cm인 지점은 평균 약 47% 정도 측정되었다. 결과에 따라 현재 상용화 되어 있는 Al 재질을 Cu, Ni 재질이 충분히 대체가능 할 것으로 판단된다. 다만 원자번호와 밀도의 차이로 인하여 그 두께를 Al의 약 1/10 정도로 조정을 해서 사용하면 적합할 것이다.
본 연구에서는 IEC 60601-2-54에서 제시한 표준을 근거로 부하조건에서의 제한된 간격으로 걸친 공기커마를 절대측정하여 X선의 직선성을 면밀히 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 10대를 대상으로 한 모든 진단용 X선 발생장치(DR)는 IEC 60601-2-54 표준에서 제시한 공기커마의 직선성이 부적합으로 나타났고, 일반적인 조사선량의 직선성 평가방법에서는 4대에서 최고 관전압의 50%와 80%의 두 개 측정 계열 모두 부적합으로 나타났으며, 나머지 6대에서는 최고 관전압의 50%와 80%의 두 개 측정 계열 모두에서 적합으로 나타났다. IEC 60601-2-54 표준에서 제시한 직선성 시험과 기존의 조사선량 직선성 시험이 많은 차이를 보였다. IEC 60601-2-54 표준+에서 제시한 공기커마의 직선성은 국제표준의 권고사항이므로 기존의 조사선량 직선성 보다 상당히 타당성이 있고, 방사선량을 정량화하기 위한 표준으로 IEC 60601-2-54 표준에서 제시한 공기커마의 직선성이 진단용 X선 영상장치 성능관리에 중요한 평가 요소라 사료된다.
본 연구는 진단용 X선 발생장치에서 조사야 외부의 산란선량을 감소시켜 환자의 피폭 선량을 감소시키기 위한 방법이다. 자체 제작한 $150{\times}190mm^2$ 납판을 콜리메이터 하단에 부착함으로써 조사야 이외의 부위에 도달하는 산란선량을 감소시키고자 하였다. 납판을 추가로 삽입 후 X선 관축방향인 X-축의 산란선량을 측정한 결과 26 ~ 36% 감소하는 것으로 나타났으며, 관축의 수직 방향인 Y-축 방향에서는 납판의 사용 유무에 따른 산란선량은 큰 변화를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 콜리메이터 Shutter에 의해서 발생하는 산란선 보다는 초점 근방에서 발생하는 초점외 X선에 의한 산란선 영향이 크다는 것을 의미한다. 따라서 기존의 콜리메이터 하단에 추가로 납판을 설치하는 것이 조사야 외부의 X-축 산란선량을 감소시키는 방법으로 판단되어진다.
본 연구는 진단용 X선 발생장치의 성능을 검사하기 위해 직선성(Linearity), 재현성(reproducibility) 및 반가층(Half Value Layer; HVL)을 실험하였다. 직선성(Linearity)은 설정된 조사조건으로 한 장비 당 4회씩 조사하여 측정된 선량을 기록하고 mR/mAs를 구하여 측정하였으며, 측정값이 0.1을 초과하면 직선성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 재현성(Reproducibility)은 80kVp, 200mA, 20mAs와120kVp, 300mA, 8mAs의 조건으로 10회 조사하여 변동계수(CV) 공식에 대입하여 측정한 값이 0.05안에 포함되면 양호하게 나타나는 것을 알 수 있다. 반가층(Half Value Layer: HVL)은 filter가 없을 때 설정된 조건으로 3회 조사하여 측정한 후 부가필터용 반가층 물질로 사용하여 필터의 두께를 0, 1, 2, 4 mm로 바꾸어 가며 부가필터가 없을 때의 $\frac{1}{2}$이하인 측정값이 나올 때 까지 측정한다. 현재 본원에서 사용하는 진단용 X선 발생장치 5대를 대상으로 직선성, 재현성, 반가층을 측정한 결과 직선성은 1번 장비에서는 300mA~400mA, 5번 장비에서는 100mA~200mA 부근에서 양호하지 않았으며, 반가층 측정에서는 80kVp 측정치에서 1번 장비에서 검사기준을 만족하지 못하였다. 출력은 단상에 비해 삼상장치가 높게 나왔다. 실험을 통하여 밝혀진 결과를 토대로 정기적인 장비관리와 노후 된 장비의 교환 등이 이루어진다면 장비 사용의 효율성을 극대화 할 수 있으며, 방사선 피폭선량을 줄임과 동시에 영상의 화질을 향상시킬 수 있어 정확한 진단에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
The diagnostic radiation equipment is managed in accordance with the "Rules for Safety Management of Diagnostic Radiation Equipment" enacted in 1995. The equipments should be inspected before use and every three years after use in accordance with the [Appendix 1] of the same rule. The inspection standard has been maintained without particular revision since enacted. But, over the past two decades new types of equipments have been manufactured and used. So, it is necessary to revise [Appendix 1] by making inspection items and inspection standards. In this study, we revised the classification system of equipments and reviewed international standards of IEC 60601 series, IEC 61223 series and AAPM TG 18 On-line Report No.03. And identified the problem of current inspection standards. Through this, we revised, deleted and added the inspection items and inspection standard of each equipment to meet the domestic circumstances. As a result of the study, we reorganized the classification system of equipment which are current classified as 5 classes into 22 classes as X-ray system etc. (7 classes), CT system etc. (5 classes) and Dental X-ray system etc. (10 classes). And then, we developed 70 inspection items for 6 types of equipments according to the reorganized classification system of equipments. The inspection items and inspection standards derived from this study have been proposed to the KCDC and will be applied to the revision of the Rule's [Appendix 1]. Therefore, we expect to be used as reference materials for domestic medical center, inspection institutions, and equipment manufacturing import companies.
3D 프린팅 기술은 재료공학의 발전과 더불어 출력할 수 있는 재질이 늘어가고 있으며 방사선 분야에 이용될 수 있는 재료들 또한 증가하고 있는 추세이다. 그렇기에 사용되는 재료들의 성분과 밀도에 따라 적용되는 분야가 달라지고 응용이 될 수 있기에 재료들의 성분과 특성 또한 고려해야 한다. 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 각 성질이 다른 필라멘트를 10개를 선정하고 진단용 X선 발생장치를 이용하여 신호강도를 측정하고 CT를 통하여 CT number를 측정하여 뼈와 유사한 물질을 찾고자 하였다. 그 결과 뼈와 유사한 신호강도와 CT number가 측정된 Silicon carbide라는 물질을 발견하였고. 추후 연구를 통해 인체의 뼈와 유사한 밀도를 가진 다양한 연구에 기초자료로 제시될 것으로 사료된다.
X선은 방사선 진단과 치료 분야에 있어서 다양하고 광범위하게 이용되고 있으며, 최근에는 방사선 치료용 초소형 X선관이 개발되었다. 초소형 X선관은 조사 목적 부위에 직접 삽입하여 사용되므로 제작 시준기에 따라 다양한 각도로 X선 조사가 가능하고, 검사 목적 외의 환자 피폭선량을 최소화한다. 이러한 초소형 X선관의 장점을 이용해서 X선 영상을 획득하는데 적용한다면 X선 진단 분야의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 하지만 초소형 X선관은 본래 치료용으로 설계되었기 때문에 진단용 장비에 적합한 시준기, 필터(added filter) 등이 필요하다. 따라서 자체 제작한 시준기와 필터를 적용하여 초소형 X선관의 빔 특성이 진단용에 적합한지 평가 하였고, 이를 위해서 다이오드 검출기를 이용하여 반가층을 측정하고 측정의 가능성을 평가하였다. 본 연구에서는 Si PIN Photodiode type인 Piranha 검출기(Piranha, RTI, Sweden)를 사용하여 필터 적용 유무에 따른 초소형 X선관의 반가층을 측정하고, 알루미늄 필터를 사용한 측정을 통하여 Piranha 검출기의 반가층 측정의 정확성을 평가하였다. 측정 결과에 따르면 초소형 X선관의 반가층은 필터의 장착에 따라 약 1.9배 증가하여 진단용 방사선 발생 장치의 적합성을 확인하였다. Piranha 검출기의 반가층 자동 측정값은 필터를 미장착한 경우에 실제 반가층 측정값에 비해 50% 높게 측정되어 적용이 불가능하나, 필터를 장착한 경우에는 실제 반가층 측정값과 약 15%의 차이로 감소되었다. 따라서 진단용 필터를 적용했을 경우는 Piranha 검출기의 반가층 자동측정이 가능하여 kV-X선 특성평가를 수월하게 수행할 것으로 기대된다.
진단용 방사선발생장치에서의 X선 에너지와 $^{99m}Tc$-MDP, $^{18}F$-FDG의 감마선 에너지 대한 apron 0.25, 0.5 mmPb에 대한 차폐율을 측정하였다. X선 에너지는 관전압 $40{\sim}120\;kVp$ 범위 내에서 부가여과판 0, 2 mmAl을 사용 한 경우에 실효에너지가 $26.2{\sim}45.6\;keV$로 측정되었으며, 이때 apron 0.5 mmPb은 0.25 mmPb보다 최대 선질에서 5.5% 정도 차폐율이 증가하였다. 또한 두 종류의 apron은 직접선과 공간선량률에 대하여 90% 이상의 높은 차폐율을 나타내었다. 그리고 $^{99m}Tc$-MDP의 140 keV에서 0.25, 0.5 mmPb apron을 사용할 경우 $30{\sim}53%$ 정도의 차폐효과가 있었으며, $^{18}F$-FDG의 511 keV의 높은 에너지에서는 $1.3{\sim}3.6%$로 apron의 차폐효과가 매우 적었다.
본 연구는 경남 김해지역내의 병원에서 사용되고 있는 진단용방사선발생장치 중 일반촬영용장비 40대를 X선관 가변조리개 성능검사와 광조사야와 실제 X선조사야면의 일치검사 및 초점과 가변조리개의 중심선속 일치검사를 통해 장비의 성능을 평가 조사하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 가변조리개 성능검사에서 최대X선조사야시험 결과는 부적절한 장비가 4대(10%), 최소X선조사야시 험결과에서는 5대(12.5%)로 나타났다. 2. 광조사야와 X선조사야일치시험 결과에서는 최대허용치인 2%이내가 23대(57.5%), 2%이내를 벗어난 장비가 17대(42.5%)로 나타났다. 3. 중심선속 일치시험 결과에서는 완전일치가 11대(27.5%), $0.5^{\circ}$이내로 벗어난 경우는 11대(27.5%), $0.6^{\circ}-1.5^{\circ}$이내가 10대(25%), $1.6^{\circ}-3^{\circ}$이내가 7대(17.5%), $3^{\circ}$이상인 경우가 1대(2.5%)로 나타났다. 결론적으로 가변조리개 중 일부가 기준치에 떨어진 성능상태에서 사용하고 있었으며, 광조사야와 X선 조사야일치상태 및 중심선속 일치에서도 최대허용치를 벗어난 상태에서 상당수의 장비를 사용하고 있었다. 그러므로 피검자의 방사선 피폭을 최소화하고 영상의 질을 향상시키기 위해서는 주기적이고 지속적인 점검평가를 거쳐 노후화 되었거나 부족한 성능상태의 기기를 수리, 보완해야함을 알 수 있었다.
이동건강 검진차량에서 검진을 받는 환자나 종사자들에 대한 피폭선량이 증가하고 있으나 차량 외부의 누설방사선량에 대한 조사는 아직도 미비하다 할 수 있다. 이에 본 연구에서 실험을 통한 결과는 다음과 같이 나타났다. 누설선량이 가장 많이 발생하는 곳은 출입문에서는 우측으로 $1.14{\pm}1.75mR/h$, X선 발생기가 근접한 측면에서는 상부로 $0.65{\pm}1.25mR/h$, X선 발생기와 떨어진 측면에서는 하부로 $0.91{\pm}1.25mR/h$, 검출기가 인접한 후면에서는 상부가 $96.98{\pm}158.88mR/h$으로 다양한 위치에서 누설선량이 나타났다. 측정 위치별로는 검출기가 인접한 후면에서 $67.48{\pm}97.03mR/h$으로 누설선량이 가장 높았다. 진단용 방사선 발생장치의 안전관리에 관한 규정에는 주당 최대누설선량이 모두 만족하였지만 후면에서의 누설선량은 시간당으로 표시될 때는 무시 못 할 누설선량이 측정되었다. 따라서 이동건강검진차량에서 외부의 누설선량은 우리가 간과해서 아니 되며 관심을 가지고 방사선 방어시설의 방어벽 누설선량 기준을 다시 평가하는 기회가 필요하며, 이동건강검진차량을 이용한 X선 촬영이 증가함에 따라 시간당 선량으로 적절한 기준을 정하기 위한 방안과 노력이 요구된다고 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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