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전산화 방사선촬영(CR) 시스템을 이용한 근사적 의료 피폭 선량 평가
Evaluation of Approximate Exposure to Low-dose Ionizing Radiation from Medical Images using a Computed Radiography (CR) System 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.6 no.6, 2012년, pp.455 - 464  

우민선 (동의대학교 방사선학과) ,  이재승 (동의대학교 방사선학과) ,  임인철 (동의대학교 방사선학과)

초록
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본 연구는 일반 X선 검사에서 CR 시스템을 이용한 환자의 근사적 피폭 선량을 평가할 수 있는 실험적 모델을 제시하고 저선량 영역에서 의료 피폭에 대한 방어의 최적화 조건으로 환자의 선량 권고량(diagnostic reference level. DRL)을 비교하고자 하였다. 이를 위하여 기준선량계와 광자극발광선량계(optically stimulated luminescence dosimeters. OSLDs)를 이용하여 관전압(kVp) 및 관전류 노출시간의 곱(mAs)에 따른 입사표면선량(entrance surface dose. ESD)을 교차 측정하였으며 CR 시스템에서 각 노출 조건에 대한 Hounsfield unit (HU) scale을 측정하여 ESD와 HU 스케일에 대한 특성 관계를 이용하여 근사적 피폭 선량을 구하였다. 또한 임상적으로 적용 가능한지를 알기 위하여 두부, 경부, 흉부, 복부, 골반부 노출 조건으로 물 팬텀에 모사하여 피폭 선량을 구하였다. 결과적으로 두 선량계의 평균 ESD는 각각 2.10, 2.01, 1.13, 2.97, 1.95 mGy 이었으며 CR 영상에서 측정한 HU 스케일은 각각 $3,276{\pm}3.72$, $3,217{\pm}2.93$, $2,768{\pm}3.13$, $3,782{\pm}5.19$, $2,318{\pm}4.64$ 이었다. 이 때 ESD와 HU 스케일에 대한 특성 관계를 이용하여 근사적으로 구한 ESD는 각각 2.16, 2.06, 1.19, 3.05, 2.07 mGy이었으며 평균 측정값과 근사적으로 구한 ESD의 오차는 3% 미만으로 영상의학 분야의 측정 오차 5%를 감안한다면 신뢰할 수 있는 오차 범위라 할 수 있었다. 결론적으로 CR 시스템을 이용한 일반 X선 검사에서 환자의 피폭 선량을 근사적으로 평가할 수 있는 새로운 실험적 모델을 제시하였으며 CR 검사뿐 만 아니라 디지털 방사선촬영(digital radiography. DR) 시스템 및 필름-증감지 시스템에 적용 가능할 것으로 판단되었다.

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This study suggested evaluation of approximately exposure to low-dose ionization radiation from medical images using a computed radiography (CR) system in standard X-ray examination and experimental model can compare diagnostic reference level (DRL) will suggest on optimization condition of guard ab...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 위하여 일반 X선 촬영에 대한 환자의 선량 권고량(DRL)을 참고 준위로 하여 의료 기관의 입사표면선량(ESD)을 측정하고 안전관리 및 피폭 선량에 대한 저감화 노력이 필요하다. 따라서 본 연구는 CR 시스템을 이용한 근사적 피폭 선량 평가 방법을 제시하고 이를 임상에 적용함으로써 의료기관에서 환자의 피폭 선량 저감화 방안을 모색하고 저선량 영역의 의료 피폭에 대한 방어의 최적화 조건으로 DRL을 비교할 수 있는 실험적 모델을 제시하고자 하였다.
  • 1%의 대조도 스케일을 나타내기 때문에 CR 영상이 정밀하게 표현되고 있다. 따라서 본 연구는 실험 조건에서 재구성된 CR 영상의 HU 스케일을 이용하여 노출 조건에 따른 ESD를 근사적으로 구하고자 하였다. 이를 위하여 노출 조건에 따른 ESD를 선량계와 OSL 선량계를 이용하여 교차 측정하고 CR 영상에서 HU 스케일과 비교 분석함으로써 노출 조건에 대한 HU 스케일과 ESD에 대한 특성관계 도표와 그래프를 작성하였다.
  • 또한 각 국제기구 및 국가별 방사선 방어의 최적화 조건으로 진단 참고 준위인 환자의 선량 권고량을 적용하도록 권고하고 있다. 따라서 본 연구는 영상의학 분야에서 시행하고 있는 일반 X선 검사에서 환자의 입사표면선량을 근사적으로 평가할 수 있으며 의료기관별 선량 권고량을 비교 및 분석할 수 있는 기틀을 마련할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제시한 근사적 피폭 선량의 평가 방안은 일반 X선 촬영 조건에 대하여 팬텀에 모사함으로써 선량을 예측하고 CR 시스템에서 HU 스케일의 특성 관계를 이용하였다.
  • 따라서 본 연구는 일반 X선 검사에서 CR 시스템을 이용한 근사적 피폭 선량 평가 방법을 임상에 적용하여 환자가 받는 피폭 선량을 효율적이며 간편하게 측정하고 평가함으로써 의료기관에서 환자의 피폭 선량 저감화 방안을 모색할 수 있고 저선량 영역의 의료 피폭에 대한 방어의 최적화 조건으로 DRL을 비교할 수 있는 실험적 모델을 제시하고자 하였다.
  • 이를 위하여 노출 조건에 따른 ESD를 선량계와 OSL 선량계를 이용하여 교차 측정하고 CR 영상에서 HU 스케일과 비교 분석함으로써 노출 조건에 대한 HU 스케일과 ESD에 대한 특성관계 도표와 그래프를 작성하였다. 작성된 특성관계 도표 및 그래프를 임상에 적용하여 일반 X선 검사에서 환자가 받는 피폭 선량을 효율적이며 간편하게 평가할 수 있고 의료기관에서 환자의 DRL을 비교할 수 있는 실험적 모델을 제시하고자 하였다. 측정을 위한 기하학적 구조는 Figure 4와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CR에 의해 변환된 영상은 어떤 스케일로 주어지는가? 1). 이 과정에서 변환된 디지털 의료 영상은 일정 화소(pixel)에서 조직에 의해 흡수된 평균 방사선량에 상응하는 하운스필드(Hounsfield unit. 이하 HU) 스케일로 주어진다. 이 값들은 관전압의 영향을 받지 않은 물의 감쇠계수를 기준으로 많은 요인들에 의해 조직에 일정한 영향을 주는 감쇠계수에 대한 상대적인 값이며 CR 시스템에서 HU 스케일은 최소 0에서 최대 4,095까지 4,096 단계로 구성되어 있다[1].
CR 시스템과 같은 디지털 의료 기술이 환자의 피폭 선량을 증가시키는 원인이 되는 까닭은 무엇인가? 그러나 이러한 디지털 의료 기술은 영상의 악화나 일그러짐이 없이 영상 처리를 할 수 있는 선량의 최대치와 최소치의 비로서 역동 범위(dynamic range)가 전통적인 필름-증감지 방식에 비하여 약 10,000 배 정도 증가되기 때문에 영상의 질이 저하되지 않으면서 과다 노출이 발생할 수 있고 환자의 피폭 선량을 증가시키는 원인이 되고 있다[2,3]. 또한 영상의학 기술의 발전과 더불어 첨단 방사선 의료기기의 사용과 디지털 의료 영상 기술이 도입되면서 환자의 방사선 피폭 환경이 급격하게 변화하고 있으며 국민의 삶의 질이 향상됨에 따라 건강 검진 등의 일반 X선 촬영 빈도가 점차 증가되고 있다.
전산화 방사선촬영 시스템은 어떤 시스템인가? 이하 CR) 시스템이 보편적으로 이용되고 있다. CR 시스템은 필름-증감지 시스템 대신에 형광물질이 도포된 영상판(imaging plate. 이하 IP)을 사용하여 촬영한 후 X선 영상 정보가 축적된 IP에 레이저로 빔을 주사하여 영상 정보를 획득할 수 있는 영상 출력 시스템이다(Fig. 1).
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참고문헌 (9)

  1. W. De Vos, J. Casselman, G. R. Swennen, "Cone-beam computerized tomography (CBCT) imaging of the oral and maxillofacial region: a systematic review of the literature.", Int. J. Oral. Maxillofac. Surg., Vol. 38, pp.609-625, 2009. 

  2. H. Precht, O. Gerke, K. Rosendahl, A. Tingberg, D. Waaler, "Digital radiography: optimization of image quality and dose using multi-frequency software.", Pediatr. Radiol., Vol. 42, pp.1112-1118, 2012. 

  3. T. Sasagawa, J. Kunogi, S. Masuyama, S. Ogihara, Y. Takeuchi, Y. Takeshita, N. Kamiya, H. Murakami, H. Tsuchiya, "New computed radiography processing condition for whole-spine radiography.", Orthopedics., Vol. 34, pp.906-910, 2011. 

  4. UNSCEAR, "Sources and Effects of Ionizing Radiation, Annex D: Medical Radiation Exposure", United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) 2000 Report Vol. I, New York, United Nations, 2000. 

  5. KFDA, "Radiation Health Newsletter", Korea Food and Drug Administration (KFDA), Vol.17, PP.1-12, 2010. 

  6. ICRP, "Low-dose Extrapolation of Radiation-related Cancer Risk", International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 99, 2005. 

  7. ICRP, "The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection.", ICRP Publication 103, 2007. 

  8. IAEA, "Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. An International Code of Practice for dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water.", International Atomic Energy Agency (IAEA) report series No. 398, Vienna, MD, 2001. 

  9. ICRP, "Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection: Reference Values.", International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 89, 2002. 

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