[논문]진단방사선의 노출 조건에 따른 열형광선량계와 광자극형광 선량계의 선량값 상대비

강영한; 권순무; 김부순

doi:10.7742/jksr.2012.6.6.499

진단방사선의 노출 조건에 따른 열형광선량계와 광자극형광 선량계의 선량값 상대비
Relative ratio about dose value of thermoluminescence and optical stimulated luminescence dosimeter according to exposed condition in diagnostic radiation 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.6 no.6, 2012년, pp.499 - 505

강영한 (대구가톨릭대학교병원 영상의학과) , 권순무 (경산1대학교 방사선과) , 김부순 (대구보건대학교 방사선과)

초록
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개인피폭선량계인 열형광선량계(TLD)와 광자극형광선량계(OSLD)를 진단방사선 영역에서 사용할 때 에너지와 조사 횟수, 투시촬영 시간, 산란선 노출 일 수 등에 따라 측정값이 차이가 있는지를 상대비와 상대비 간격으로 알아보았다. 에너지에 따라서는 TLD의 상대비($1.81{\pm}0.41$)가 OSLD의 상대비($1.40{\pm}0.26$)보다 높았고, 조사 횟수에 따라서는 TLD의 상대비($2.10{\pm}0.10$,)보다 OSLD의 상대비($2.33{\pm}0.09$)가 더 높았다. 투시촬영 시간에 따른 상대비와 산란선 노출일수에 따른 상대비는 두 선량계가 유의한 차이가 없었으나 산란선 노출일수에 따른 상대비의 간격이 0.2 이내로 나타나 직접선의 상대비 간격보다 좁았다. 이는 직접선의 측정결과보다 산란선의 측정에 있어 TLD와 OSLD의 결과값에 신뢰가 높다고 할 수 있다. 따라서 방사선 피폭상황에 따라 선량계 간에 상대비가 다소 차이가 날 수 있음을 인지하고, 경우에 따라서는 두 가지 선량계를 이용하여 교차평가를 함으로써 선량 측정 결과값에 대한 신뢰성을 높일 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to find out the difference of radiation dose value through energy, exposure number, fluoroscopy time, the number of days of exposed scatter X-ray when TLD and OSLD is used in diagnostic radiology. The difference of value were measured by relative ratio and interval. Energy makes high relative ratio of TLD($1.81{\pm}0.41$) than OSLD($1.40{\pm}0.26$), exposure number makes high of OSLD($1.40{\pm}0.26$) than TLD($2.10{\pm}0.10$). There are no significant differences between relative ratio of TLD and OSLD in fluoroscopy time and the number of days of exposed scatter X-ray. But interval of relative ratio in the number of days of exposed scatter X-ray was narrowed in less 0.2. That means, the measurement of scatter X-ray could more confident in TLD and OSLD than the measurement of direct ray. In conclusion, we have to recognize the relative ratio of TLD and OSLD could be vary depending on exposed condition of radiation. And in some cases, double test of TLD and OSLD get more creditable results of dose value.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

39%의 오차를 보고하였고, 이는 저에너지 영역의 산란광자에 대하여 OSLD의 감도저하가 원인된다고 하여, 에너지 영역과 방사선장 등의 원인에 의해 두 선량계의 측정오차가 발생할 수 있다^[10,11]. 따라서 본 연구는 법정선량계로 지정되어 있는 TLD와 OSLD를 진단방사선 영역에서 사용할 때 이들 선량계가 에너지의 변화와 반복 노출, 투시촬영시간, 산란선 피폭기간 등에 따라 선량측정값의 차이가 있는지 알아봄으로써 방사선 관계 종사자들의 피폭선량에 대한 이해를 돕기 위함이다.

제안 방법

TLD와 OSLD를 진단방사선 영역에서 사용할 때 에너지의 변화와 반복 노출, 누적기간 등에 따라 선량측정값이 차이가 있는지 방사선 노출 상황을 설정하여 상대비를 알아보았다. 에너지와 반복노출, 투시촬영 시간 등의 직접선에 노출된 경우에는 TLD와 OSLD의 결과값의 상대비가 유의한 차이가 있었고, 에너지에 따른 상대비는 TLD가 OSLD보다 높았고, 조사 횟수에 따라서는 OSLD의 상대비가 TLD보다 높게 나타났다.
1 sec로 고정한 후 관전압을 50 kVp에서 130 kVp까지 10 kVp 단위로 변화시키며 조사하였으며, NDD 계산법의 결과를 기준 선량으로 TLD와 OSLD의 표층선량 결과와의 상대비를 구하였다. 또한 반복조사에 의한 상대비 측정을 위해 동일 기기로 조사조건을 320 mA, 70 kVp, 0.1 sec 로 설정하여 조사야 중앙에 OSLD와 TLD를 위치한 후 30회 까지 반복조사하며 선량계의 결과를 NDD 계산법 결과와 비교하였다. NDD 법의 계산식은 다음과 같다^[12].
산란선 피폭에 의한 상대비는 대학병원 응급촬영실한 곳을 지정하여 TLD와 OSLD 각각 7개씩 총 14개를 동일 벽면에 부착한 후 60일 동안 측정하여 비교하였다. 촬영기기는 Shimadzu사 기기(UD150L-40Z)이며, 산란선이라 촬영조건이나 거리, 방향, 촬영횟수 등은 고려하지 않았다.
이는 4개의 소자로 구성되어 있으며, 소자 1과 소자 2는 Li2B4O7로 구성되어 있고, 소자 3과 소자 4는 CaSO4로 구성되어 있다. 소자별 필터의 차이로 인하여 발생되는 형광량의 소자 별 비를 이용하여 베타선과 중성자선 및 광자에 의한 피폭선량을 계산한다. OSLD는 인라이트시스템(InLight system, Landauer corporation)의 전신용 OSLD을 이용하였고, 측정원리는 방사선에 조사된 산화알루미늄(Al2O3:C)의 물질을 필름에 코팅한 형태로 만들어 방사선을 조사하면 전자가 트랩되며, 이때 특정 파장( ～ 550nm)의 레이저를 조사하면 저장된 에너지의 특정량의 빛(형광)으로 방출되는 즉 광자극형광(optical stimulated luminescence; OSL) 과정을 이용한 개인선량계이다.
5 ㎜Al 이었으며, 초점-선량계간 거리는 100 ㎝, 조사 면적 20×20 ㎠ 으로 설정하였다. 실험조건은 조사야 중앙에 OSLD와 TLD를 위치하고, 관전류 200 mA, 조사시간 0.1 sec로 고정한 후 관전압을 50 kVp에서 130 kVp까지 10 kVp 단위로 변화시키며 조사하였으며, NDD 계산법의 결과를 기준 선량으로 TLD와 OSLD의 표층선량 결과와의 상대비를 구하였다. 또한 반복조사에 의한 상대비 측정을 위해 동일 기기로 조사조건을 320 mA, 70 kVp, 0.
1 ㎜Cu, carbon fiber X-ray grid가 기본적으로 장착되었다. 연속형 투시촬영으로, 관전압, 관전류, 노출시간 등과 같은 노출 파라메터는 자동노출장치(AEC, autoexposure controller)를 이용하였고, 관전압 범위는 40～120 kV, 관전류(mA range)는 0.44～20.0 mA 이었다. 인체 모형 팬텀(anthropomorphic phantom model, KYOTO KAGAKU, PBU-60)을 촬영대 위에 놓고, 팬텀의 조사야 범위 내에 Tracerco와 TLD, OSLD를 함께 두어 투시시간이 경과함에 따른 상대비를 측정하였고, Tracerco를 기준선량계로 하였다.
0 mA 이었다. 인체 모형 팬텀(anthropomorphic phantom model, KYOTO KAGAKU, PBU-60)을 촬영대 위에 놓고, 팬텀의 조사야 범위 내에 Tracerco와 TLD, OSLD를 함께 두어 투시시간이 경과함에 따른 상대비를 측정하였고, Tracerco를 기준선량계로 하였다. X-선 관구(tube)와 I.
I와의 거리는 100 cm 이었고, 팬텀의 두께는 18 cm 이었다. 투시촬영 조건은 자동노출장치를 이용하였으며 수동조작은 하지 않았다.

대상 데이터

산란선 측정을 위한 기준 선량계는 전자식도시메터인 Tracerco(Tracerco T404, UK)를 사용하였다. Tracerco의 방사선 측정범위는 33 keV - 1332 keV 이었고, 검출기는 가이거 뮬러 튜브(Geiger Muller tube) 이었으며, 선량률 범위는 0.1～100 mSv/h 이었다. 누적 선량범위는 0～10 Sv 이다.
누적 선량범위는 0～10 Sv 이다. 교정은 한국인정기구(KOLAS)에서 인정한 교정기관(세안기술(주))에서 교정을 하였으며, 교정에 사용된 방사선은 137Cs 감마선이었다. 교정인자는 1.
에너지 변화에 따른 상대비 측정을 위해 진단용 방사선발생장치의 안전관리에 관한 규칙에 의한 성능검사 후 적합판정을 받은 삼상전파정류장치 Shimadzu사 기기(UD150L-40Z)를 이용하였다. 장치의 총여과는 2.
산란선 피폭에 의한 상대비는 대학병원 응급촬영실한 곳을 지정하여 TLD와 OSLD 각각 7개씩 총 14개를 동일 벽면에 부착한 후 60일 동안 측정하여 비교하였다. 촬영기기는 Shimadzu사 기기(UD150L-40Z)이며, 산란선이라 촬영조건이나 거리, 방향, 촬영횟수 등은 고려하지 않았다. 기준 선량계는 Tracerco를 이용하였다.
투시촬영에 의한 선량계의 상대비를 알아보기 위해 이동형 C-arm 투시장치(OEC 990 Elite, Mobile C-arm systems, GE)을 이용하였다. C-arm의 영상증배관(image intensifier, 이하I.

데이터처리

0%(k=2)이었다. 방사선 노출 결과값에 교정정수를 곱하여 기준 선량계인 TLD와 상대비를 계산하였다.
방사선 노출방법에 따른 TLD와 OSLD의 상대비 평균비교는 SPSS 16.0 프로그램을 이용하여 T-test를 시행하였으며, 유의수준 0.05를 기준으로 해석하였다.

성능/효과

2% 정도만을 소모하기 때문에 수차례 재 판독할 수 있다는 차이점을 갖고 있다^[6,7]. OSLD의 장점은 기존 TLD 소자보다 화학적, 기계적 강도가 좋아 안정적이며, Fading(강도가 시간적으로 변동 또는 쇠퇴하는 현상) 특성 중 Short Term이 거의 없어 조사 후 즉시 판독 가능하고, Long Term은 1년에 4%이내(TLD는 6개월에 10%)이다. TLD의 경우 glow peak를 감쇠하기 위하여 방사선 노출 후 24시간 지난 뒤 판독을 하게 되나 OSLD의 경우 즉시 판독이 가능하다.
Tracerco 결과값과 TLD와 OSLD의 심부선량은 산란선 노출일수 10일에서 각각 2.20 mSv, 2.08 mSv, 1.99 mSv 이었다. 산란선 노출일수에 따른 선량값은 선량계간 거의 비슷한 분포를 나타내고 있다(Fig.
39 이었다. 반복조사 횟수에 따라 TLD와 OSLD의 선량값은 NDD 계산값 보다 전반적으로 높았다(Fig. 4).
본 연구는 진단방사선 영역에서 직접선에 해당하는 방사선 에너지와 반복조사, 투시촬영시간 등에 따른 상대비를 설정하였고, 간접선은 촬영실 내의 산란선에 따른 상대비를 측정하는 것으로 설정하였기 때문에 방사선 관계 종사자들이 방사선 피폭이 발생할 수 있는 상황을 대부분 포함하였다고 판단된다. 본 연구에서 에너지에 따른 상대비는 TLD가 OSLD보다 유의하게 높았고, 상대비의 간격은 TLD 1.34, OSLD 0.75로 나타났기 때문에, 선량측정 편차가 TLD가 더 높다고 할 수 있고, 상대비 간격도 상당히 넓어서 에너지 변화에 대한 직접방사선 측정 결과에 다소 편차가 크다고 할 수 있다. 조사횟수에 따른 상대비 평균은 TLD보다 OSLD에서 높아서 직접선의 반복조사에 대한 선량측정은 TLD의 결과값이 편차가 적다고 할 수 있다.
55로 다소 넓었다. 산란선 노출일수에 따른 상대비 평균은 선량계간 유의한 차이가 없었으나 상대비 간격은 TLD, OSLD 각각 0.16, 0.20으로 가장 좁았다(표 5).
55로 다소 넓었다. 산란선 노출일수에 따른 상대비 평균은 선량계간 차이가 없었고, 상대비 간격도 TLD, OSLD 각각 0.16, 0.20으로 좁게 나타났기 때문에 TLD와 OSLD는 방사선 피폭상황 중 산란선 측정 결과값에 신뢰도가 가장 높다고 할 수 있다.
46 mSv 이었다. 에너지에 따라 TLD와 OSLD의 선량값은 NDD 계산법보다 전반적으로 높았다(Fig 3).
에너지에 따른 상대비의 평균은 TLD 1.81 ± 0.41이었고, OSLD 1.40 ± 0.26 이어서 TLD가 유의하게 높았다.
TLD와 OSLD를 진단방사선 영역에서 사용할 때 에너지의 변화와 반복 노출, 누적기간 등에 따라 선량측정값이 차이가 있는지 방사선 노출 상황을 설정하여 상대비를 알아보았다. 에너지와 반복노출, 투시촬영 시간 등의 직접선에 노출된 경우에는 TLD와 OSLD의 결과값의 상대비가 유의한 차이가 있었고, 에너지에 따른 상대비는 TLD가 OSLD보다 높았고, 조사 횟수에 따라서는 OSLD의 상대비가 TLD보다 높게 나타났다. 투시촬영 시간에 따른 상대비와 산란선 노출 일수에 따른 상대비는 두 선량계가 유의한 차이는 없었으나 간접선에 해당하는 산란선 노출에 따른 상대비의 간격이 0.
조사횟수에 따른 상대비 평균은 TLD 2.10 ± 0.10, OSLD 2.33 ± 0.09으로 OSLD에서 유의하게 높았고, 상대비 간격은 0.30이었다.
진단방사선 발생장치의 직접선 에너지에 따른 TLD와 OSLD의 선량값은 50 kV로 조사한 피부선량은 NDD법으로 계산한 결과 0.24 mSv 이었다. TLD와 OSLD의 피부선량은 각각 0.
OSLD는 인라이트시스템(InLight system, Landauer corporation)의 전신용 OSLD을 이용하였고, 측정원리는 방사선에 조사된 산화알루미늄(Al2O3:C)의 물질을 필름에 코팅한 형태로 만들어 방사선을 조사하면 전자가 트랩되며, 이때 특정 파장( ～ 550nm)의 레이저를 조사하면 저장된 에너지의 특정량의 빛(형광)으로 방출되는 즉 광자극형광(optical stimulated luminescence; OSL) 과정을 이용한 개인선량계이다. 측정에너지 범위는 TLD와 OSLD 둘다 0.01 mSv～10 Sv 이었으며, 퇴행특성은 TLD 10% 미만, OSLD는 5% 미만이었다.
30이었다. 투시촬영시간에 따른 상대비 평균은 유의한 차이가 없었으나 상대비 간격은 TLD, OSLD 각각 0.32, 0.55로 다소 넓었다. 산란선 노출일수에 따른 상대비 평균은 선량계간 유의한 차이가 없었으나 상대비 간격은 TLD, OSLD 각각 0.
1 이었다고 하여 본 연구에서의 상대비와 일관된 결과를 나타냈고, 직접선에 대한 입사표면선량 결과값의 상대비가 다소 높음을 알 수 있다. 투시촬영을 직접하며 시간에 따른 상대비를 측정한 결과는 두 선량계의 평균은 차이가 없었으나 상대비 간격은 각각 0.32, 0.55로 다소 넓었다. 산란선 노출일수에 따른 상대비 평균은 선량계간 차이가 없었고, 상대비 간격도 TLD, OSLD 각각 0.
투시촬영장치의 직접선에 일정시간 노출되었을 Tracerco 결과값과 TLD와 OSLD의 심부선량은 투시촬영시간 0.5분에서 각각 4.02 mSv, 4.58 mSv, 5.21 mSv 이었다. 투시촬영시간에 따른 선량값은 비슷한 분포를 나타내고 있다(Fig.
둘째로 방사선 피폭상황에 따른 선량계의 수가 한정적이어서 본 연구결과로 TLD와 OSLD 전체로 일반화하기에는 제한적이다. 하지만 여러 가지 방사선 피폭상황에 따른 선량계 결과값의 상대비를 알아보고 상대비 간격을 확인함으로써 선량계의 측정 특성에 맞게 사용하여야 정확한 결과값을 얻을 수 있고, 그 결과도 신뢰할 수 있음을 알 수 있었다. 추후 선량계 각각의 특성과 피폭상황을 폭넓게 설정하여 포괄적인 연구가 필요하다고 사료된다.

후속연구

본 연구의 제한점은 첫째, 에너지와 반복조사 시 직접선 선량평가의 기준이 되는 선량을 계산법을 적용하였기 때문에 선량계 결과와 다소간의 차이가 있을 수 있고, 따라서 선량계 결과값의 상대비가 높고 낮음을 판단하기에 무리가 있을 수 있다. 둘째로 방사선 피폭상황에 따른 선량계의 수가 한정적이어서 본 연구결과로 TLD와 OSLD 전체로 일반화하기에는 제한적이다. 하지만 여러 가지 방사선 피폭상황에 따른 선량계 결과값의 상대비를 알아보고 상대비 간격을 확인함으로써 선량계의 측정 특성에 맞게 사용하여야 정확한 결과값을 얻을 수 있고, 그 결과도 신뢰할 수 있음을 알 수 있었다.
따라서 방사선 피폭상황에 따라 선량계 간에 상대비가 다소 차이가 날 수 있음을 인지하고, 경우에 따라서는 두 가지 선량계를 이용하여 교차평가를 함으로써 선량 측정 결과값에 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 직접선과 간접선의 노출상황을 염두에 두고 선량을 평가하여야 정확한 결과값을 얻을 수 있을 것이다.
본 연구의 제한점은 첫째, 에너지와 반복조사 시 직접선 선량평가의 기준이 되는 선량을 계산법을 적용하였기 때문에 선량계 결과와 다소간의 차이가 있을 수 있고, 따라서 선량계 결과값의 상대비가 높고 낮음을 판단하기에 무리가 있을 수 있다. 둘째로 방사선 피폭상황에 따른 선량계의 수가 한정적이어서 본 연구결과로 TLD와 OSLD 전체로 일반화하기에는 제한적이다.
하지만 여러 가지 방사선 피폭상황에 따른 선량계 결과값의 상대비를 알아보고 상대비 간격을 확인함으로써 선량계의 측정 특성에 맞게 사용하여야 정확한 결과값을 얻을 수 있고, 그 결과도 신뢰할 수 있음을 알 수 있었다. 추후 선량계 각각의 특성과 피폭상황을 폭넓게 설정하여 포괄적인 연구가 필요하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	TLD를 사용할 시 기록의 영구보존이 불가한 이유는 무엇인가?	TLD의 정확도와 재현성(reproducibility)은 대략 3%이나 반응값은 TLD에 흠이 생기거나 오염이 되면 그 값에 큰 오차가 생긴다[2]. 그러나 TLD는 OSLD보다 퇴행현상(fading)이 크기 때문에 정확한 선량측정을 위해서는 보정계수를 사용해야 하며 열처리(annealing) 후 선량이 제거되므로 기록의 영구보존이 불가능하다[3,4]. 또한 TLD는 결과의 신뢰도에 문제가 있어 방사선 안전관리 측면에서 많은 논란이 있어 왔다[5].
	OSLD는 어떤 종류의 방사선을 측정할 수 있는가?	또한 TLD는 결과의 신뢰도에 문제가 있어 방사선 안전관리 측면에서 많은 논란이 있어 왔다[5]. OSLD는 X선, γ선 및 β선을 측정할 수 있으며, 측정원리는 방사선에 조사된 알루미늄산화물(Al2O3:C)에 특정 파장의 빛을 자극하면 여기에 반응하여 나오는 형광을 광전자증배관으로 수집하게 되는데, 이 형광의 양은 방사선량과 광자극의 양에 비례하여 증가하는 원리를 이용한다. 이처럼 형광방출을 측정하여 선량을 평가하는 것은 TLD와 비슷하나, 한 번 판독 시 빛의 자극으로 트랩 된 전자 에너지의 0.
	열형광선량계는 어떤 폭의 피폭선량 측정범위를 갖는가?	방사선 관계종사자가 이용하는 개인피폭선량계는 외부피폭에 의한 피폭선량 측정에 주로 사용되며, 현재 국내의 경우 개인피폭선량의 법정 선량계로 필름선량계와 열형광선량계 (TLD, Thermo Luminescence Dosimeter)를 사용하였으며, 최근 법령의 개정에 따라 형광유리선량계(PLD, Photo Luminescence Glass Dosimeter), 광자극선량계(OSLD, Optical Stimulated Luminescence Dosimeter)도 사용하기 시작하였다[1]. TLD는 측정범위가 매우 넓어 열형광물질의 선택에 따라 1 uSv에서 수천 Sv까지 측정 가능하다. 실용온도에서 온도에 의한 변동은 5% 이내로 안정되어 있고 선량 준위에 따른 감도의 직선성도 5% 이내로 양호하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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