선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 각 물질의 흡수단을 이용하여 광전효과영역의 에너지에서 높은 원자번호인 납 재질의 흡수단보다 낮은 영역에서 흡수단을 갖게 되면 연당량의 두께로 더 높은 차폐효과를 얻을 수 있는 점에 착안하여 연당량 0.5 mm 두께의 차폐능을 가지면서 납보다 가벼운 재질의 혼합체를 개발하고 그 성능을 조사, 발표하고자 한다.
가설 설정
- (a) Energy fluence as a function of operation energy for 50 kVp x-rays. (b) Energy fluence as a function of operation energy for 100 kVp x-rays.
제안 방법
- 92 keV, 안티몬(Sb)은 30, 15 keV, 납(Pb)은 166, 88, 15 keV에 흡수단이 있는 것으로 알려져 있다.4) 저자들은 이들 중 10 keV영역과 30 keV에서 80 keV 영역의 광자선에서 납의 선흡수계수보다 주석, 안티몬과 요오드의 선흡수계수가 더 큰 값을 가지는 특성이 있으므로 이들을 적절히 혼합함으로써 납을 사용하지 않고도 차폐효과를 높여 궁극적으로는 납보다 경량의 차폐체를 만들려고 시도하였다.
- X-선 영상장치의 일차선과 산란선의 에너지 스펙트럼은 스펙트로메터(Gamma Rad, U.S.A)를 전리함의 위치와 동일한 위치에 두고 측정되었으며, 각 에너지의 풀루언스로 산란선의 투과율 변화 원인을 규명하고자 하였다.7)
- 무납차폐체는 주석(밀도 7.28 g/cm3)과 안티몬(밀도 6.68 g/ cm3), 요오드(밀도 4.93 g/cm3)로 구성되며, 차폐체에 50, 100 kVp를 조사 시 에너지별 투과율을 구하여 납 0.5 mm 두께에 의한 투과율과 비교하였다.
- 방사선 방호의 주요관점은 일차선에 대한 방호와 환자와 검사대, 콜리메터 등에서 방출되는 산란선의 방호를 고려하여 저에너지 측에서 감쇠효과가 높은 선흡수계수를 가진 물질을 조합하여 납보다 높은 차폐효과를 얻도록 고안하였다. 고안 제작된 차폐체의 함량은 Sn (34.
- 본 실험은 방사선차폐체로 Z=50인 주석(Sn)에서 Z=56인 바륨(Ba)까지 각 물질에 대하여 영상의학영역의 방사선에너지로 50 kVp와 100 kVp의 스펙트럼(X-123, Spectrometer, APPTEK 제공)을 이용하여2) 흡수체의 투과율 T(%)를 다음과 같이 구하였다(Fig. 1).
- 본 연구는 영상의학의 방사선장치의 에너지영역에서 연당량과 동일한 감쇠율을 가지면서 경량의 차폐재질을 얻기 위해 주석과 안티몬과 요오드를 혼합하여 에너지스펙트럼으로 투과율을 구하고 반복법으로 적정 비율을 정하여 주석 34.1%, 안티몬 33.8%, 요오드 26.8%과 Polyisoprene 5.3%로 표준납차폐체의 연당량 0.5 mm의 84% 무게의 무납차폐 체를 제작하였다.
- A)의 복부와 골반부 (팬텀번호 #18∼#190, 높이 40 cm)에 27×27 cm2의 조사면을 조사하고, 팬텀의 측방으로 20 cm 떨어진 위치에 전리함을 두고 측정되었다. 산란선에 대한 투과율비교는 Fig. 4b와 같이 팬텀과 전리함 사이에 연당량 0.5 mm의 표준필터와 제작된 무납차폐체를 각각 설치하고 필터가 없을 때의 선량을 기준으로 투과율을 비교 하였다. 차폐체에 대한 산란선의 투과율은 X선관의 누출선량의 영향을 줄이기 위해 전리함 주위를 1 mm 두께의 납으로 차폐하여 팬텀 측 이외에서 누출되는 2차선을 차폐하였다.
- 인체에서 산란된 X선의 차폐효과를 평가하기 위해 저자들은 선원-전리함 거리 100 cm의 위치의 공기 중 선량률을 기준으로 팬텀에서 산란 되어 나온 선량률을 비교하였다.
- 차폐체에 대한 산란선의 투과율은 X선관의 누출선량의 영향을 줄이기 위해 전리함 주위를 1 mm 두께의 납으로 차폐하여 팬텀 측 이외에서 누출되는 2차선을 차폐하였다. 일차선 에너지는 50 kVp에서 110 kVp까지 20 kVp 간격으로 조사하여 팬텀에서 산란되어 나오는 방사선을 측정비교 하였다.
- 제작된 차폐체에 대한 일차선의 투과율 실측은 2차 표준기관에서 Air Kerma (Nk=9.208×105 Gy/C −3 mm HVL of Al) 값으로 교정된 원통형 전리함(Type 23361-0597, 전리함 용적 30 cc PTW사)을 사용하여 평가하였으며, 전리함은 영상장치의 선원-전리함 거리 100 cm의 위치에 두고 선속에 수직으로 조사되도록 설치하였으며, 납 0.5 mm 두께의 표준필터와 제작된 무납차폐체를 SSD 80 cm 위치에 둘 수 있도록 플라스틱 지그를 두었으며, 조사면적은 원통형 전리함을 충분히 포함할 수 있는 최소면적으로 10×10 cm2을 사용하였다(Fig. 4a).
- 5 mm의 표준필터와 제작된 무납차폐체를 각각 설치하고 필터가 없을 때의 선량을 기준으로 투과율을 비교 하였다. 차폐체에 대한 산란선의 투과율은 X선관의 누출선량의 영향을 줄이기 위해 전리함 주위를 1 mm 두께의 납으로 차폐하여 팬텀 측 이외에서 누출되는 2차선을 차폐하였다. 일차선 에너지는 50 kVp에서 110 kVp까지 20 kVp 간격으로 조사하여 팬텀에서 산란되어 나오는 방사선을 측정비교 하였다.
- 특히 인체의 산란선에 대한 흡수체의 투과율 측정은 인체팬텀(Rando Humanoid Phantom, U.S.A)의 복부와 골반부 (팬텀번호 #18∼#190, 높이 40 cm)에 27×27 cm2의 조사면을 조사하고, 팬텀의 측방으로 20 cm 떨어진 위치에 전리함을 두고 측정되었다.
- 표준납차폐체와 무납차폐체의 투과율 실험은 X-선영상장치(모델명 Simulix, Odelpt사 U.S.A)를 이용하여 50, 70, 90, 110 kVp의 에너지를 선택하여 Fig. 4a와 같이 일차선에 대한 투과율을 구한 결과 Table 1과 같이 얻었다. Table 1에 의하면 일차선에 대하여 70 kVp 이상의 에너지에서 시제품으로 제작된 연당량 0.
- 혼합물의 적정 비는 식 2에서 각 성분의 면질량에 해당되는 두께 t를 식 1에 적용하여 투과율이 표준 연당량에 의한 투과율보다 작으면서 연당량보다 가벼운 조건에서 정해졌으며, 미량의 Polyisoprene을 첨가하여 Fig. 3과 같이 무납차폐체를 제작하였다.6)
대상 데이터
- 고안 제작된 차폐체의 함량은 Sn (34.1%), Sb (33.8%), I (26.8% of Weight)을 Polyisoprene (5.3% of Weight)과 배합하고 롤러에 눌러 200×200×1.5 mm3의 차폐체를 제작하였으며, 밀도는 3.2 g/cc로 연당량은 0.42 mm이고 무게는 표준납차폐체(0.5 mm 두께)의 84%에 해당된다(Fig. 3).
- 실험에서 설계한 차폐체는 주석과 안티몬 및 요오드(I) 분자와 Polyisoprene을 혼합한 것으로 무납차폐체로 부른다. 실험에서 사용된 요오드는 인체의 조영촬영에 많이 이용되고 있고, 방사선흡수도가 매우 높은 것으로 알려져 있다.
- 전리함은 외경 31×51 mm, 유효용적 내경은 14×43.5 mm, 전리함 지지체인 스템직경은 10 mm이며, 전위계(Unidose, PTW) 전압은 400 V이다.
성능/효과
- 무납차폐체의 두께는 1.5 mm이고 밀도는 3.2 g/cm3이며,연당량 0.42 mm에 해당되며 투과율은 50 kVp 영역을 제외하고 영상의학의 방사선 전영역에서 차폐효과가 납보다 우수하게 평가되었으며, 연당량 0.5 mm로 환산된 무납차폐체의 경우는 낮은 에너지 영역에서 납과 동일한 투과율을 보이고 진단영역의 높은 방사선에너지영역에서는 납의 30∼50%의 투과율을 예상할 수 있는 우수한 차폐성능을 보이고 있다.
- 또한 측방산란의 경우 내부에서 일어난 산란은 측방으로 방출되는 과정에 조직흡수로 인한 필터효과를 예상할 수 있다. 산란선의 필터효과는 상대적으로 평균에너지를 높이는 결과를 가지며 에너지풀루언스 실험에서 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 한편 피사체의 표면에서 산란되는 경우 낮은 에너지의 분포를 예상할 수 있어 결국 에너지 스펙트럼이 전에너지영역에 분산하는 경향이 있음을 알 수 있다.
- 선원-팬텀 중심깊이간 거리 100 cm의 위치에 둔 인체팬텀의 측방 20 cm에 위치(Fig. 4b)의 산란선량률은 일차선의 공기중 커어마률에 비해 50 kVp에서 2.2%, 70 kVp에서 3.0%, 90 kVp에서 3.6%, 110 kVp에서 4.1%를 각각 보였다.
- 연당량 0.42 mm인 무납차폐체의 50 kVp X-선의 산란선에 대한 투과율은 표준납차폐체의 투과율과 동일하게 나타났으나, 높은 에너지에 의한 산란선에서는 일차선의 투과율과는 달리 적은 차이지만 표준납차폐체의 투과률을 초과하는 경향을 보였다.
- 의료 영상용 X선장치의 방사선은 40∼150 kVp 영역을 주로 사용하고 있으며, 방사선차폐에 주요한 흡수단은 주석이 44.3 keV와 29.2 keV, 요오드-125가 36.4 keV, 33.2 keV이며, 납은 88 keV와 15 keV로 알려져 있어 단일재질에 비해 혼합구성을 하는 차폐체에 의해 감쇠효과가 더 뛰어날 수 있음을 알 수 있다.
- 이에 실험에서 구한 경량의 차폐체는 중에너지영역에서 납보다 투과율이 낮은 차폐효과를 보이나, 낮은 일차선에너지에서 투과율이 약간 높게 나타남을 알 수 있었으며, 제작된 차폐체를 연당량 0.5 mm 두께로 환산한 경우 저에너지영역에서 납과 동일한 차폐효과를 얻을 수 있으며, 110 kVp X선의 에너지영역에 이르기까지 납 0.5 mm 두께의 투과율보다 30∼50%의 낮은 투과율을 보여 주고 있어 혼합 물질로 제작된 무납차폐체의 차폐효과가 높음을 알 수 있다.
후속연구
- 5 mm 두께의 투과율보다 30∼50%의 낮은 투과율을 보여 주고 있어 혼합 물질로 제작된 무납차폐체의 차폐효과가 높음을 알 수 있다. 따라서 방사선 영상 장치를 사용하는 방사선구역의 피폭방호용으로 경량 차폐복 제작에 크게 기여할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.