본 논고에서는 microfocus X 선 발생장치와 평판형 영상센서를 이용한 micro-CT 시스템의 개발과 그 응용에 대해 소개하였다. 개발과 관련하여서는 영상센서 및 시스템의 동작원리뿐만 아니라 성능평가 결과에 대해서도 간단히 언급하였는데, 이와 같은 성능평가는 추후 개선된 혹은 새로운 설계 및 제작을 위해서는 필수적으로 수반되어야 할 부분이다. 개발된 micro-CT 시스템의 응용분야 소개와 관련하여서는 몇 가지 획득 영상을 토대로 바이오 영상과 산업용 영상에 관하여 언급하였다. 바이오 영상분야에서는 현재 세계적으로 유수 의료기기업체에서 이미 제작하여 판매하고 있으며, 대부분 X선 영상증배관 혹은 CCD(charge-coupled device)를 X 선 영상획득 센서로 사용한 반면, 본 논고에서 소개한 시스템은 평판형 영상센서를 사용했다는 점에서 차별성이 있다. Micro-CT 시스템의 산업용 영상분야로의 적용은 이제 시작 단계이며, 기존 라미노그라피 시스템을 대체하거나 혹은 새로운 응용으로 자리매김할 것으로 기대된다.
X-ray systems for medical treatment use noninvasive procedures. I fabricated a high tension generator of a full-wave rectification type using a LC resonant inviter. It is said that a full-wave rectifying X-ray equipment such as the fabricated system can shorten initiating period and be precision control because of stable output, compared with the X-ray equipment of a half wave rectifying type used in the usual clinical medicine. In order to evaluate the capability of the fabricated high tension generator, I performed exposure dose characteristics experiments.
국제방사선량 및 측정위원회(ICRU)가 쐐기인수를 정의하고 있지만 방사선치료계획장치는 쐐기에 관한 다른 개념을 도입하여 선량을 보정하기도 한다. 개념이 다른 인수들은 아주 다르게 정의되어 있기 때문에 그 값도 용납될 수 없을 정도로 다를 수 있어서 심각한 선량오차가 발생될 수 있다. 설치된 방사선치료기(Cinac 21EX, Varian, 미국)에는 물질쐐기(위와 아래)와 위턱에 의한 쐐기 기능이 있고 방사선치료계획장치(RTPS)로 Eclipse(Varian, 미국)와 Pinnacle$^{3}$(ADAC, 미국)가 사용되고 있다. 물질쐐기와 기능상쐐기의 쐐기인수, 쐐기상대출력인수 및 쐐기출력인수를 물팬톰에서 이온함으로 측정하여 조사면크기와 쐐기위치, 쐐기각, X선 투과력, 측정조건에 따라 분석하고 비교하였다. 기능상쐐기가 물질쐐기에 비해 여러 가지 요인에 크게 영향을 받으며, 기능상쐐기의 쐐기인수 등에 영향을 미치는 주된 요인은 조사면크기와 쐐기각 이었다. X선 투과력도 쐐기인수 등에 약간의 영향을 미쳤다. 쐐기에 관련된 상이한 개념의 인수는 그 값이 6 MV는 63%, 15 MV는 59% 이상 다를 수 있기 때문에 선량오차를 줄이기 위해 방사선치료계획장치에 활용되는 인수를 파악하고 RTPS에 합당한 값을 입력해야 한다.
For the managements of the diagnostic X-ray equipments, the authors examined the output of single phase rectification assembly, Three phase rectification assembly and serial radiographic appartus, and got the following conclusions. 1. When the tube voltages in X-ray control panels ware compared to the measured values on the kVp pulse meter, only little differences were detected in all the X-ray equipments. And most of the equipments were all well managed within the internationally permitted limits, excepting the 12.02 % error at 120 kVp in three phase rectifying assembly. 2. As for the X-ray qualities affecting the X-ray images, the serial radiographic apparatus showed excellence, while the single phase rectification assembly were somewhat inferior to the others only maining the internationally recommended limits. 3. The tube voltage ranges where the X-ray output showed excellence were $100{\sim}200\;mA$ in serial radiographic apparatus, $200{\sim}350\;mA$ in three phase rectification assembly and $350{\sim}400\;mA$ in single phase rectification assembly respectively. 4. In the repeatability test of the X-ray equipments, CVs were in the range of $0.0029{\sim}0.049$, which is within the HEW or KS standards. Consequently all the equipments are thought to be well-manage. 5. This study on characteristics and output of the X-ray equipments was accomplished within a limited short time. Long-time researches on the function managements for the X-ray equipments should be followed along with the periodical checking the output for reduction of X-ray exposures to the patients or radio-technologists, and for maintanance and prediction of trouble of the equipments.
본 연구는 단순움직임형검출기 DR 시스템에서 발생되는 한계 검사 극복을 위해 2012년 10월 15일부터 2012년 11월 15일까지 총 31일간 대전광역시 소재 종합병원 및 대학병원에 일반촬영 업무를 담당하고 있는 방사선사 30명을 대상으로 연구를 수행하였다. 설문을 통하여 임상요구도를 조사하고 이를 바탕으로 보조테이블을 개념 설계하여 요구도에 부합하는 검사법 적용실험과 이를 통해 얻어진 영상의 유용성 평가를 단계적으로 시행하였다. 본 연구에서는 9가지 검사에 대한 검사법 적용실험을 수행하였으며, 실험 결과의 유용성을 평가한 결과 임상적으로 매우 유용함을 알 수 있었다. 연구 결과에서 제안한 한계 검사 극복을 위한 보조테이블을 임상 실무에 적용한다면, 기존 단순움직임형검출기 DR 시스템의 한계 검사를 극복하여 시스템의 임상 활용도를 극대화시킬 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다.
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.
Most X-ray generator had been used do rectifier type transformer high tension generator which is supplied in a clinical diagnosis. But it is difficult to miniaturize and become light weight. Also, because the ripple rate of tube voltage is high, X-ray generating efficiency is very low. Therefore, it is supplied gradually from abroad being developed high tension generator for inverter type X-ray generator which use semi-conductor switching element for electric power that have high speed switching ability to solved these problem. But, semi-conductor element of big capacity are used by X-ray tube's big consumption power and diffusion is difficult in the small size hospital because production cost is ascending by doing digital control through DSP and product price becomes expensive. Therefore, in this paper, design and manufactured CR type voltage divider for feedback control of tube voltage of high frequency resonance type inverter and high tension transformer for high frequency to apply economical diffusion type X-ray generator which have wide output voltage and load extent. It is Proved do X-ray generator and stability of X-ray tube's output characteristics through an experiment.
Medical X-ray has been brought many changes according to the rapid development of high technology. Especially, for high-voltage generator which is the most important in X-ray generation the traditional way is to use high-voltage electric transformers primarily. However, since it is large and heavy and the ripple rate of DC high-voltage applied to X-ray tube is too big, it has a disadvantage of low X-ray production efficiency. To solve these problems, the studies about high-voltage power supply are now proceeding. At present, the high-voltage generator that generates high-voltage by making high frequency using inverter control circuit consisting of semiconductor device is mainly used. High-voltage generator using inverter has advantages in the diagnosis using X-ray including high performance with short-term use, miniaturization of power supply and ripple reduction. In this study, the X-ray high-voltage device with inverter type using pulse width modulation scheme to the control of tube voltage and tube current was designed and produced. For performance evaluation of produced device, the control signal analysis, irradiation dose change and beam quality depending on the load variation of tube voltage and tube current were evaluated.
CCD형 영상소자는 방사선 피폭 시 표면과 격자내부에 모두 손상을 받게 되며, 감마방사선이나 X선과 같은 고에너지의 이온화 방사선에 노출될 경우 격자 실리콘 내부에 전자-전공쌍(Electron-hole pair, EHP)이 발생된다. 이러한 EHP는 CCD의 순간 출력 광전류로 변환되어 백색 화소 형태의 영상잡음으로 가시화되며, 이 화소 수는 피폭 방사선량에 비례하여 증가하는 특성을 지니고 있다. 따라서 출력 영상정보를 분석하면 조사된 방사선의 양과 특성을 측정할 수 있다. 본 연구에서는 CCD를 이용하여 가상의 방사능 물질 누출 공간에서 방사선원의 방향과 거리정보를 고속으로 탐지하기 위한 장치와 고속 측정 알고리즘을 구현하고 실제 방사선장에서 실증시험을 수행하였다. 방사선 탐지기는 콘형 납 콜리메이터(Collimator)와 가시광 변환용 신틸레이터(CsITl) 및 차폐체로 구성된 센서부와 제어 및 방사광 신호처리를 수행하는 PC부로 구성된다. 감마방사선($^{60}Co$) 방사선장 실증시험에서 방사선원간 거리 83cm에서 측정된 거리 탐지는 5.3%의 오차로 확인되었다. 이 방사선 탐지기는 임의의 고방사선 누출사고에 대한 초기대응 작업을 수행하기 위한 무인 이동로봇용 방사선 탐지기로 활용이 가능하다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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