With the recent development of diagnosis using radiation and increasing demand of the medical treatment, we need to minimize radiation exposure dose. So, This is the method which reduce patient dose by measuring surface dose of radiographic change factor and by comparing theoretical and actual dose,...
With the recent development of diagnosis using radiation and increasing demand of the medical treatment, we need to minimize radiation exposure dose. So, This is the method which reduce patient dose by measuring surface dose of radiographic change factor and by comparing theoretical and actual dose, when we take an X-ray which is generally used. By changing the factor of kV, mAs, FSD, whose range is 60 to 120 kV, 20 to 100 mAs, 80 to 180 cm, we compared theoretical surface dose with actual surface dose calculated by the simple calculation program, Bit system, and NDD-M method As a result, when kV and mAs were higher, theoretical surface dose and actual surface dose were more increased. but the higher FSD was, the more decreased surface dose was. According to this, the error were measured about 0.1 to 0.2 mGy in low dose part and about 0.7 to 1.5 mGy in high dose part. Therefore, this shows that theoretical surface dose calculation method is more correct in low dose part than in high dose part. In conclusion, we will have to make constant efforts which can reduce patient and radiographer's exposure dose, studying methods which can predict patient's radiation exposure dose more exactly.
With the recent development of diagnosis using radiation and increasing demand of the medical treatment, we need to minimize radiation exposure dose. So, This is the method which reduce patient dose by measuring surface dose of radiographic change factor and by comparing theoretical and actual dose, when we take an X-ray which is generally used. By changing the factor of kV, mAs, FSD, whose range is 60 to 120 kV, 20 to 100 mAs, 80 to 180 cm, we compared theoretical surface dose with actual surface dose calculated by the simple calculation program, Bit system, and NDD-M method As a result, when kV and mAs were higher, theoretical surface dose and actual surface dose were more increased. but the higher FSD was, the more decreased surface dose was. According to this, the error were measured about 0.1 to 0.2 mGy in low dose part and about 0.7 to 1.5 mGy in high dose part. Therefore, this shows that theoretical surface dose calculation method is more correct in low dose part than in high dose part. In conclusion, we will have to make constant efforts which can reduce patient and radiographer's exposure dose, studying methods which can predict patient's radiation exposure dose more exactly.
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문제 정의
본 연구에서 환자표면선량을 계산하기 위해 사용한 bit법과 NDD법은 관전압과, 필터의 두께, X선 발생장치의 출력 등에 따라 선량을 계산하는 이론적 방법에 기초를 두고 실제측정선량과의 비교를 통하여 얼마나 측정오류가 있는지를 분석하여 어느 방법이 실제측정값에 더 가까운지를 알아보고자 하였으며 그 결과로 이론적인 방법으로 측정한 선량이 실제 측정선량값보다 높은 수치를 보였고, 이는 실제 측정에서 선량 감약이 될 수있는 다른 요인들에 의한 영향을 무시한 이론적인 측정 방법이기 때문이라고 생각된다.
이에 본 연구는 기술적인 인자인 관전압과 관전류, 거리의 변화에 따른 선량을 표면선량을 측정하고 이와 함께 이론적인 선량계산 방법을 이용하여 선량을 산출하여 실제선량과 비교 평가하였다.
제안 방법
20∼100 mAs 범위 내에서 10 mAs씩의 변화를 주어 측정하였으며, 관전압은 80 kV로 고정하였다.
SSD는 110 cm, chamber에서 표면까지의 거리는 Hidachi사와 Shimadzu사의 두 장치 모두 선행실험결과에 따라 10 cm로 하여 최대한 후방 산란선에 의한 증감이 없도록 하여 측정하였으며 그 측정치를 bit법과 NDD-M법을 이용하여 비교하였다. 이때, 조사야는 20⨯20 cm, 관전류는 20 mAs로 고정하였고, 60∼120 kV범위에서 10 kV씩 변화를 주어 3회에 걸쳐 선량을 측정하였다.
20∼100 mAs 범위 내에서 10 mAs씩의 변화를 주어 측정하였으며, 관전압은 80 kV로 고정하였다. mAs값의 조정은 mA를 고정한 후, 조사시간을 변화시켜 조정하였으며, 그 외의 조건은 앞의 실험과 동일하게 하여 측정 하였다.
관전압은 80 kV, 관전류는 20 mAs로 고정한 후 FSD (X-ray tube 에서 chamber까지의 거리)를 임상에서 주로 사용하는 거리인 80 cm에서 180 cm범위 내에서 20 cm씩 변화를 주어 측정하였다. 총 3회씩에 걸쳐 측정하였으며, 평균값을 구하여 이론선량치와 비교하였다.
기술적인자(kV, mAs, FSD)의 변화에 따른 표면선량의 수치를 ionization chamber를 이용하여 측정하였으며, 이 실험 데이터를 기초로 하여 실제 임상에서 사용하는 부위별 조건에 따라 acryl phantom을 이용하여 각각의 표면선량을 측정하였다. 각각의 내용은 다음과 같다(Fig.
본 연구에서는 후방산란은 표면에서부터 ionization chamber까지의 거리가 10 cm 이상부터 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 조건별 변화에 따른 표면선량 측정 실험에서는 후방산란거리(BSD: back scattering distance)를 10 cm로 고정하였다.
위 실험방법에 따라 각각의 조건 변화에 따른 실제 표면선량과 이론적인 방법(bit system법, NDD-M법)으로 얻은 이론선량의 수치를 비교하여 분석하였다.
이때, 조사야는 20⨯20 cm, 관전류는 20 mAs로 고정하였고, 60∼120 kV범위에서 10 kV씩 변화를 주어 3회에 걸쳐 선량을 측정하였다.
임상 영상검사와 동일한 조건을 설정하여 조사하였으며, 촬영거리(FSD)는 임상조건과 동일한 거리에서 검사 종류별 3회씩 조사하여 평균선량을 구하였다(Fig. 1).
관전압은 80 kV, 관전류는 20 mAs로 고정한 후 FSD (X-ray tube 에서 chamber까지의 거리)를 임상에서 주로 사용하는 거리인 80 cm에서 180 cm범위 내에서 20 cm씩 변화를 주어 측정하였다. 총 3회씩에 걸쳐 측정하였으며, 평균값을 구하여 이론선량치와 비교하였다.
대상 데이터
X선 발생장치는 Hitachi사의 RH-6FC31A(focus: 1.2/0.6 mm, 3Phase)와 Shimadzu사의 P164DK-85(focus: 1.2/0.6 mm, 3Phase)를 사용하였다.
표면선량을 측정하기 위하여 PTW Freiburg사의 ionization chamber(Mod. 77335, 측정선량범위: 3mR-66 R)와 electrometer(Mod. Unidose E-PTW)를 사용하였고, 거리측정을 위해서 acryl phantom(30×30×1 cm, 최대 10개)을 사용하였다.
성능/효과
FSD의 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 FSD가 작아질수록 이론선량과 실측선량 모두 지수함수적으로 증가하였고 FSD가 큰 저선량 부분으로 가면서 오차가 작아짐을 알 수 있었다. 따라서 FSD가 작을 때 보다는 클 때 더욱 정확함을 알 수 있었다.
FSD의 변화에 의한 실측선량과 이론선량의 비교에서는 이론선량이 실측선량보다 높은 값을 나타내었고, 선량은 FSD에 반비례하여 FSD가 커질수록 이론선량과 실측선량 모두 감소하였다. 또한 선량이 감소함에 따라 그 오차도 작아짐을 보였다.
Ionization chamber를 이용하여 측정한 실측선량을 bit system, NDD-M(f)법을 사용하여 구한 이론선량과 비교하여 보았을 때, 그 오차율은 평균 20%정도로 나타났으며, NDD-M(f)법의 오차율이 bit system보다 평균 12%정도 적게 측정되었다. 그 결과는 다음과 같다.
kV 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 kV의 증가에 따라 이론치와 실측치 모두 증가하였고 그에 따라 오차가 커짐을 알 수 있었다. 이론적 계산방법인 bit system과 NDD-M법의 비교 시 전체적으로 bit system 법이 저관전압 범위에서는 5%, 고관전압 범위에서는 20~30%정도 NDD-M법보다 오차율이 높게 나타났다.
kV의 변화에 의한 실측선량과 이론선량의 비교에서는 같은 조건하에서 실제 측정한 선량은 이론선량 수치의 이하로 측정되었으며, kV가 증가할수록 실측선량과 이론선량값이 증가함에 따라 그 오차가 점차 증가하였다. 실제측정 선량과 이론선량과의 오차율은 bit system이 17∼32%, Shimadzu사의 장치와 19∼32% 사이의 전체적으로 고른 오차율이 나타났고 NDD-M법은 고관전압 범위에서는 Hitachi사의 장치와는 1∼6%, Shimadzu사의 장치와는 7∼11%의 오차율을 보였으며, 저관전압 범위에서는 Hitachi사 장치와 7∼16%, Shimadzu사 장치와 12∼22%의 오차율을 나타냈다.
mAs 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 mAs를 2배로 높이면 실측선량과 이론선량 모두 2배로 증가하여 mAs에 의한 표면선량은 비례적으로 증가함을 알 수 있었다. 이런 비례적인 증가는 측정치뿐만 아니라 이론 선량에서도 나타나고 있었으며, 표면선량이 증가함에 따라 실측선량과 이론선량 모두 오차가 커짐을 알 수 있었다.
mAs의 변화에 의한 실측선량과 이론선량의 비교 역시 이론선량이 실측선량보다 높게 나타났으며 실측선량과 이론선량 모두 mAs가 20에서 40 mAs로, 40에서 80 mAs로 약 2배의 mAs를 주었을 때, 측정된 선량 또한 2배로 비례적으로 증가하였고, mAs가 증가하는 고선량부분으로 갈수록 오차가 커짐을 알 수 있었다.
오차율은 FSD가 180 cm인 경우에서는 Hitachi사 장치의 경우 실측선량과 bit system법은 2%, NDD-M법은 6%를 나타냈으며, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 21%, NDD-M법과는 10%로 나타났다. 그리고 비교적 짧은 거리인 80 cm 거리에서는 Hitachi사 장치의 경우 bit system법과는 24%, NDD-M법의 경우 6%의 오차율을, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 36%, NDD-M법과는 17%의 오차율이 나타났다. 전체적으로 bit system법이 NDD-M법보다 오차율이 약 10%정도 높게 나타났다(Table 5).
FSD의 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 FSD가 작아질수록 이론선량과 실측선량 모두 지수함수적으로 증가하였고 FSD가 큰 저선량 부분으로 가면서 오차가 작아짐을 알 수 있었다. 따라서 FSD가 작을 때 보다는 클 때 더욱 정확함을 알 수 있었다. 오차율 비교시 160 cm 이상의 먼 거리에서는 bit system은 10% 내외, NDD-M법은 3% 내외인 반면 FSD가 작아질수록그 오차율이 bit system은 36%, NDD-M법은 17%까지 나타나 역시 FSD가 작을 때 보다 클 때의 정확성이 더욱 높은 것으로 나타났다.
이론적 계산방법인 bit system과 NDD-M법의 비교 시 전체적으로 bit system 법이 저관전압 범위에서는 5%, 고관전압 범위에서는 20~30%정도 NDD-M법보다 오차율이 높게 나타났다. 따라서 NDD-M법의 사용이 bit system보다 더욱 정확하다는 것을 알 수 있었다.
43%로 나타나 NDD-M법의 이용이 더욱 정확한 방법임을 알 수 있었다. 또한 실제 측정한 값과 이론적으로 계산한 값 모두 선량이 증가할 수 록 오차가 커짐을 알 수 있었다. 저선량 범위에서는 이론선량과 실측선량의 오차가 0.
본 연구에서 환자표면입사선량을 계산하기 위해 사용한 NDD법은 Birch가8) 발표한 30∼150 kv의 관전압, 필터의 두께, 타깃 각도 등에 따라 선질을 계산하는 이론적 방법에 기초를 두고 일본 이바라기현의 방사선기사회에 의해 개발된 방법으로서 NDD-M factor는 필터의 두께가 1.5∼9.0 mmAl, 40∼150 kV 사이의 관전압에 대해 정류방식이 단상, 삼상, 인버터인가에 따라 구해지며, 실험에서 ionization chamber에 의해 실제 측정한 값과 어느 정도는 일치 하는 수치를 나타내었다.
본 연구에서는 후방산란은 표면에서부터 ionization chamber까지의 거리가 10 cm 이상부터 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 조건별 변화에 따른 표면선량 측정 실험에서는 후방산란거리(BSD: back scattering distance)를 10 cm로 고정하였다.
부위별 조건에 따른 실측선량과 이론선량의 비교에서는 실제 임상에서 사용하는 촬영부위별 조건하에서 실측선량은 이론선량 수치 이하의 값이 나타났다(Table 6).
실제측정 선량과 이론선량과의 오차율은 bit system이 17∼32%, Shimadzu사의 장치와 19∼32% 사이의 전체적으로 고른 오차율이 나타났고 NDD-M법은 고관전압 범위에서는 Hitachi사의 장치와는 1∼6%, Shimadzu사의 장치와는 7∼11%의 오차율을 보였으며, 저관전압 범위에서는 Hitachi사 장치와 7∼16%, Shimadzu사 장치와 12∼22%의 오차율을 나타냈다.
이런 비례적인 증가는 측정치뿐만 아니라 이론 선량에서도 나타나고 있었으며, 표면선량이 증가함에 따라 실측선량과 이론선량 모두 오차가 커짐을 알 수 있었다. 실측선량과의 오차율 비교에서는 bit system보다 NDD-M법이 약 15%정도 오차율이 적게 나타나 NDD-M법이 보다 정확하다는 것을 알 수 있었다.
따라서 FSD가 작을 때 보다는 클 때 더욱 정확함을 알 수 있었다. 오차율 비교시 160 cm 이상의 먼 거리에서는 bit system은 10% 내외, NDD-M법은 3% 내외인 반면 FSD가 작아질수록그 오차율이 bit system은 36%, NDD-M법은 17%까지 나타나 역시 FSD가 작을 때 보다 클 때의 정확성이 더욱 높은 것으로 나타났다.
또한 선량이 감소함에 따라 그 오차도 작아짐을 보였다. 오차율은 FSD가 180 cm인 경우에서는 Hitachi사 장치의 경우 실측선량과 bit system법은 2%, NDD-M법은 6%를 나타냈으며, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 21%, NDD-M법과는 10%로 나타났다. 그리고 비교적 짧은 거리인 80 cm 거리에서는 Hitachi사 장치의 경우 bit system법과는 24%, NDD-M법의 경우 6%의 오차율을, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 36%, NDD-M법과는 17%의 오차율이 나타났다.
오차율의 비교에서는 실측선량이 이론선량의 수치보다 Hitachi사 장치의 경우 bit system 법과는 11∼19%, NDD-M법과는 0∼7%의 오차율을 나타내었고, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 20∼38%, NDD-M법과는 10∼21%의 오차율이 나타났다.
mAs 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 mAs를 2배로 높이면 실측선량과 이론선량 모두 2배로 증가하여 mAs에 의한 표면선량은 비례적으로 증가함을 알 수 있었다. 이런 비례적인 증가는 측정치뿐만 아니라 이론 선량에서도 나타나고 있었으며, 표면선량이 증가함에 따라 실측선량과 이론선량 모두 오차가 커짐을 알 수 있었다. 실측선량과의 오차율 비교에서는 bit system보다 NDD-M법이 약 15%정도 오차율이 적게 나타나 NDD-M법이 보다 정확하다는 것을 알 수 있었다.
kV 변화에 따른 표면선량 비교 분석에서는 kV의 증가에 따라 이론치와 실측치 모두 증가하였고 그에 따라 오차가 커짐을 알 수 있었다. 이론적 계산방법인 bit system과 NDD-M법의 비교 시 전체적으로 bit system 법이 저관전압 범위에서는 5%, 고관전압 범위에서는 20~30%정도 NDD-M법보다 오차율이 높게 나타났다. 따라서 NDD-M법의 사용이 bit system보다 더욱 정확하다는 것을 알 수 있었다.
이론적인 선량측정방법인 NDD-M법과 bit system법으로 구한 선량값과 실측선량값과의 오차율은 모든 실험에서 NDD-M법이 적게 나타났으며 그 오차율은 평균적으로 NDD-M법이 7.36%, bit system법이 17.43%로 나타나 NDD-M법의 이용이 더욱 정확한 방법임을 알 수 있었다. 또한 실제 측정한 값과 이론적으로 계산한 값 모두 선량이 증가할 수 록 오차가 커짐을 알 수 있었다.
임상에서 실제 사용하는 각 촬영부위 조건별로 실측 표면선량과 이론선량을 비교한 결과, 전체적으로 이론 선량과 실측선량과의 오차율이 약 11%~35% 내외로 나타났다, 유아흉부촬영에서와 같은 고선량 부위에서는약 35%까지도 오차율이 나타나는 반면, knee AP 촬영에서와 같이 선량이 작게 나타나는 부위는 약 10%가량의 적은 오차율을 보였다.
저선량 범위에서는 이론선량과 실측선량의 오차가 0.1∼0.2 mGy 정도의 미세한 차이를 보이는 반면, 표면선량이 증가함에 따라 그 오차가 약 0.7∼1.5 mGy 이상으로 증가함을 나타냈다.
전체적으로 bit system 법이 NDD-M법보다 9∼8%정도 오차율이 높게 나타났다(Table 4).
그리고 비교적 짧은 거리인 80 cm 거리에서는 Hitachi사 장치의 경우 bit system법과는 24%, NDD-M법의 경우 6%의 오차율을, Shimadzu사 장치의 경우 bit system법과는 36%, NDD-M법과는 17%의 오차율이 나타났다. 전체적으로 bit system법이 NDD-M법보다 오차율이 약 10%정도 높게 나타났다(Table 5).
전체적으로 bit system법이 저관전압 범위에서는 5%, 고관전압 범위에서는 20∼30% 정도 NDD-M법 보다 오차율이 높게 나타났다(Table 3).
후속연구
정확한 표면선량의 측정은 감약을 고려한 계산법으로 심부선량을 유도해 내는 자료로도 사용되고 있다9). 따라서 현재 사용되고 있는 NDD법과 bit system법 등의 방법 이외에도 더욱 정확하게 환자피폭선량을 예측할수 있는 방법을 연구, 보완하여 환자의 의료피폭과 방사선 관계 종사자의 직업피폭을 줄일 수 있도록 하여야 할 것이다. 또한 방사선 관계법규에 적합한 시설의 완비, 철저한 방사선발생장치 및 관련기기 등의 성능관리, 고감도 방사선촬영기구의 사용, 철저한 피폭선량 관리, 적절한 방사선 방어용구의 사용, 방사선안전관리에 대한 철저한 교육, 재촬영 감소를 위한 노력 등의 여러가지의 노력 또한 필요하다.
5 mGy 이상으로 증가함을 나타냈다. 이를 통해 이론적인 계산 방법을 이용할 시에는 비교적 저선량 부분에서의 사용이 보다 정확한 선량값을 산출하는데 도움이 될 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
표면선량의 측정은 실제 피폭량과 측정된 피폭량의 관계를 나타내어 주는 지표라 할 수 있는 이유는?
피폭으로 나타나는 인체의 여러 현상들 중 피부의 변화 정도로 그 피폭선량의 양을 가늠할 수 있는 경우가 많아 표면선량의 측정은 실제 피폭량과 측정된 피폭량의 관계를 나타내어 주는 지표라 할 수 있을 것이다. 정확한 표면선량의 측정은 감약을 고려한 계산법으로 심부선량을 유도해 내는 자료로도 사용되고 있다9).
NDD-M법(NDD-M 표면선량 환산법)이란?
NDD-M 표면선량 환산법4)은 환자의 표면 입사 선량을 추정하기 위해서 입사 선량을 좌우하는 여러 인자(관전압, 관전류, 필터, 거리, 장치 등)에 대해 일정한 값으로 여러 촬영 인자들을 정규화, 계수화 하여 표면 선량 환산식을 추정한 방법이다.
피폭선량의 측정은 어떤 방법이 이용되고 있으며, 그 이유는?
인간이 받는 방사선의 양은 순수한 자연방사선에 비하여 인공방사선원에 의한 방사선 피폭이 급격히 증가하고 있는 현실에 비추어 방사선 피폭의 정당성을 최우선으로 하는 의료피폭은 무엇보다 중요하다고 할 수 있다. 피폭선량의 측정은 실제 피폭된 부위 전체에 대한 적분선량으로 측정되어야 하지만, 장기 또는 X선이 입사되는 면의 피부선량을 이용하여 측정하고 있다. 이러한 적분선량의 측정이 현실적으로 어려우므로 표면선량을 측정하여 기술적인 인자를 일정한 공식에 대입하여 선량을 계산하는 방법도 이용되고 있다.
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