영상의학과에서 사용되는 광자극 형광선량계와 전자식 개인선량계의 방향 의존성 비교 The comparison of angular dependence for optical stimulated luminescence dosimeter(OSLD) and electronic personal dosimeter(EPD) used in Diagnostic Radiology원문보기
권순무
(Daegu Health College Dept.of Radiologic Technology)
,
박정규
(Daegu Health College Dept.of Radiologic Technology)
,
김부순
(Daegu Health College Dept.of Radiologic Technology)
최근 개인선량계로 사용이 증가하고 있는 수동형 선량계인 OSLD와 능동형 선량계인 EPD의 상대 반응도(relative response), 측정 불확도(uncertainty of measurement)를 계산하여 방향의존성(angular dependence)을 비교, 분석하였다. OSLD는 수평, 수직방향의 $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$ 범위에서 평균 상대 반응도는 0.97, 0.95의 작은 변화를 보였고 방향의존성에 대한 불확도는 0.65, 0.62로 전체 불확도에 미치는 영향은 미미한 것으로 판단되었다. EPD는 $0^{\circ}{\sim}{\pm}60^{\circ}$ 범위에서 수평, 수직방향 평균 상대 반응도는 0.94, 0.97로 확인되어 IEC 61526 규정을 만족하였다. 방향의존성에 대한 불확도는 수평, 수직방향에서 0.44, 0.40로 전체 불확도에 미치는 영향은 미미하였다. 그러나 수평방향에서 $+90^{\circ}$, $-90^{\circ}$ 방향의 상대 반응도는 0.60, 0.37이고 수직방향에서 $+90^{\circ}$ 방향의 반응도는 0.06으로 반응도의 큰 변화를 관찰할 수 있었다. OSLD의 방향 의존성은 $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$ 범위까지 EPD에 비해 우수하였으며 EPD의 경우 구조적 특징으로 반응도가 급변하는 특정방향이 존재하였다. 따라서 수동형선량계와 보조선량계의 병행사용이 개인피폭선량측정의 정확도를 기할 수 있을 것으로 판단된다.
최근 개인선량계로 사용이 증가하고 있는 수동형 선량계인 OSLD와 능동형 선량계인 EPD의 상대 반응도(relative response), 측정 불확도(uncertainty of measurement)를 계산하여 방향의존성(angular dependence)을 비교, 분석하였다. OSLD는 수평, 수직방향의 $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$ 범위에서 평균 상대 반응도는 0.97, 0.95의 작은 변화를 보였고 방향의존성에 대한 불확도는 0.65, 0.62로 전체 불확도에 미치는 영향은 미미한 것으로 판단되었다. EPD는 $0^{\circ}{\sim}{\pm}60^{\circ}$ 범위에서 수평, 수직방향 평균 상대 반응도는 0.94, 0.97로 확인되어 IEC 61526 규정을 만족하였다. 방향의존성에 대한 불확도는 수평, 수직방향에서 0.44, 0.40로 전체 불확도에 미치는 영향은 미미하였다. 그러나 수평방향에서 $+90^{\circ}$, $-90^{\circ}$ 방향의 상대 반응도는 0.60, 0.37이고 수직방향에서 $+90^{\circ}$ 방향의 반응도는 0.06으로 반응도의 큰 변화를 관찰할 수 있었다. OSLD의 방향 의존성은 $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$ 범위까지 EPD에 비해 우수하였으며 EPD의 경우 구조적 특징으로 반응도가 급변하는 특정방향이 존재하였다. 따라서 수동형선량계와 보조선량계의 병행사용이 개인피폭선량측정의 정확도를 기할 수 있을 것으로 판단된다.
The angular dependence of active dosimeters, EPD, is analysed and compared with that of passive dosimeters, OSLD, after evaluating their relative response and uncertainty of measurement, where it is known that the personal use of them has been increased recently. There appeared a minor variation for...
The angular dependence of active dosimeters, EPD, is analysed and compared with that of passive dosimeters, OSLD, after evaluating their relative response and uncertainty of measurement, where it is known that the personal use of them has been increased recently. There appeared a minor variation for average relative response of OSLD in the horizontal and vertical directions within the range $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$, which are 0.97 and 0.95 respectively. The variations of angular dependence in the same situations with OSLD are 0.65 and 0.62, respectively, which also reveals a negligible effect on the overall uncertainty. EPDs within the interval $0^{\circ}{\sim}{\pm}60^{\circ}$ for horizontal and vertical directions are 0.94 and 0.97, respectively. These satisfy the requirements of IEC 61526. Uncertainties about the dependence of direction from horizontal and vertical directions are 0.44, 0.40, respectively. The impact of these uncertainties on the overall uncertainty was negligible. However, we observed a significant change in reactivity: the relative reactivities for $+90^{\circ}$ and $-90^{\circ}$ from the horizontal direction are 0.60, 0.37, while that form vertical direction is 0.06. The direction dependence of OSLD was superior to EPD in the range of $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$. There appeared a rapidly changing structural features in EPD response for a certain direction. Therefore, we conclude that concurrent use of passive dosimeters and auxiliary dosimeter provides accurate data for personal dose measurements.
The angular dependence of active dosimeters, EPD, is analysed and compared with that of passive dosimeters, OSLD, after evaluating their relative response and uncertainty of measurement, where it is known that the personal use of them has been increased recently. There appeared a minor variation for average relative response of OSLD in the horizontal and vertical directions within the range $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$, which are 0.97 and 0.95 respectively. The variations of angular dependence in the same situations with OSLD are 0.65 and 0.62, respectively, which also reveals a negligible effect on the overall uncertainty. EPDs within the interval $0^{\circ}{\sim}{\pm}60^{\circ}$ for horizontal and vertical directions are 0.94 and 0.97, respectively. These satisfy the requirements of IEC 61526. Uncertainties about the dependence of direction from horizontal and vertical directions are 0.44, 0.40, respectively. The impact of these uncertainties on the overall uncertainty was negligible. However, we observed a significant change in reactivity: the relative reactivities for $+90^{\circ}$ and $-90^{\circ}$ from the horizontal direction are 0.60, 0.37, while that form vertical direction is 0.06. The direction dependence of OSLD was superior to EPD in the range of $0^{\circ}{\sim}{\pm}90^{\circ}$. There appeared a rapidly changing structural features in EPD response for a certain direction. Therefore, we conclude that concurrent use of passive dosimeters and auxiliary dosimeter provides accurate data for personal dose measurements.
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문제 정의
따라서 본 연구는 의료영상 분야에서 주로 사용하는 80kVp의 X선에 대해 법정 선량계인 OSLD와 보조 선량계인 EPD를 사용하여 0°～±90° 범위에서 상대 반응도, 불확도를 측정하고 제작사와 규정에서 정한 기준과 비교해 선량계의 방향의존성을 알아보았다.
의료영상분야에 종사하는 방사선 작업종사자의 피폭은 주로 저에너지의 X-선에 의해 발생되며, 직접적인 일차선을 포함하여 다양한 각도의 산란선에 의해 발생된다. 따라서 제작사와 IEC 규정에서 정한 측정방향을 포함하여 다양한 각도에서의 방향의존성을 확인하여 종사자들의 개인피폭선량 이해에 도움이 되고자 한다.
본 연구의 목적은 개인피폭선량계로 최근 사용이 증가하고 있는 수동형 선량계인 OSLD와 능동형 선량계인 EPD의 방향의존성을 비교, 분석하고자 한다. OSLD는 제조사에서 제공하는 자료, EPD는 국제전기표준회의(international electrotechnical commission)인 IEC 61526 규정을 기준으로 하였다.
제안 방법
각 방향에 대해 EPD는 5회씩, OSLD는 3회씩 실시하고 EPD는 조사 직후 측정치를 기록하고 OSLD는 선량계 전문판독기관(한일원자력(주))에 의뢰하고 3일 이내에 판독하여 측정치를 얻었다. 수평, 수직방향 모두, 0°지점의 측정치를 기준으로 6개 지점의 상대 반응도 (relative response)와 측정 불확도(uncertainty of measurement)를 평가하였다.
방향의존성(angular dependence) 측정은 EPD와 OSLD에 대해 수평 방향 (horizontal direction)과 수직방향(vertical direction)으로 180° 범위를 30°도 간격으로 7단계(step)로 실시하였다.
수평, 수직방향 모두, 0°지점의 측정치를 기준으로 6개 지점의 상대 반응도 (relative response)와 측정 불확도(uncertainty of measurement)를 평가하였다.
수평방향은 팬텀 전면부의 정면(0°)을 기준으로 좌측으로 –90°방향, 우측으로 90°방향, 수직방향은 팬텀 전면부의 정면(0°)을 기준으로 위로 90°방향, 아래로 –90°방향으로 지정하였다(그림 4)
의료영상 분야에서 개인피폭선량계로 최근 사용이 증가하고 있는 수동형 선량계인 OSLD와 능동형 선량계인 EPD의 상대 반응도, 측정 불확도를 계산하여 방향의존성을 비교, 분석하였다. 제조사와 IEC 61526 규정에서 정하고 있는 0°～±60° 범위에서는 기준을 만족하여 방향의존성에 대한 불확도는 전체 불확도에 미치는 영향이 미미한 것으로 판단된다.
팬텀을 촬영대 위에 위치시키고 선량계는 전방(0°방향)을 향하도록 팬텀 전면의 가운데 부분(xiphoid process) 표면에 위치시켰다. 지정한 방향에서 동일한 노출조건으로 선량계를 향해 X-선을 조사하였다. 방향의존성(angular dependence) 측정은 EPD와 OSLD에 대해 수평 방향 (horizontal direction)과 수직방향(vertical direction)으로 180° 범위를 30°도 간격으로 7단계(step)로 실시하였다.
대상 데이터
5 MeV에서 ±30%, 방향지의존성은 ±25%～±75%이다[15]. EPD의 교정은 한국인정기구(KOLAS)에서 인정한 교정기관(세안기술(주))에서 교정을 하였고, 교정에 사용된 방사선은 137Cs 감마선이이며 교정인자는 1.015, 측정 불확도는 6.4%이다. EPD의 시험에 관한 국제 규격인 IEC 61526 규정에는 입사하는 방사선 에너지와 방향 의존성에 대한 범위로 감마선 에너지 80 keV～1.
OSLD는 nanoDotTM (Landauer Inc,www.landauerinc.com)과 판독장치인 InLight microStar system (Landauer Inc,www.landauerinc.com)을 사용하였다(그림 1). 선량측정 범위는 0.
본 연구에는 진단용 방사선발생장치의 안전관리에 관한 규칙에 의한 성능검사에서 적합 판정을 받은 3상 전파정류방식의 일반촬영장치기(Shimadzu, UD150-40E)를 이용하였다. 장치의 용량은 630 mA/150 kVp, 총여과(total filtration)는 2.
5 ㎜Al Eq, 초점-선량계간 거리는 100 ㎝, 조사면적 10×10 ㎠ 으로 설정하였다. 인체모형팬텀(anthropomorphic phantom model, KYOTO KAGAKU, PBU-60)의 몸통(body trunk) 부분을 사용하였으며 노출조건은 관전압 80 kVp, 관전류 200 mA, 조사시간 0.1 sec이다. 이 노출조건은 일반촬영에서 몸통에 적용하는 일반적인 조건이며 표준방사선품질(standard radiation quality)의 RQR6 선질에 해당된다[13].
전자식개인선량계는 Si 반도체 (Silicon diodes)를 사용한 EPD Mk2 (Thermo scientific)를 사용하였다(그림 3). 이 선량계는 Hp(0.
이론/모형
본 연구의 목적은 개인피폭선량계로 최근 사용이 증가하고 있는 수동형 선량계인 OSLD와 능동형 선량계인 EPD의 방향의존성을 비교, 분석하고자 한다. OSLD는 제조사에서 제공하는 자료, EPD는 국제전기표준회의(international electrotechnical commission)인 IEC 61526 규정을 기준으로 하였다. 의료영상분야에 종사하는 방사선 작업종사자의 피폭은 주로 저에너지의 X-선에 의해 발생되며, 직접적인 일차선을 포함하여 다양한 각도의 산란선에 의해 발생된다.
성능/효과
제조사와 IEC 61526 규정에서 정하고 있는 0°～±60° 범위에서는 기준을 만족하여 방향의존성에 대한 불확도는 전체 불확도에 미치는 영향이 미미한 것으로 판단된다. OSLD의 방향 의존성은 0°～±90°범위까지 EPD에 비해 우수하였으며 EPD의 경우 구조적 특징으로 반응도가 급변하는 특정방향이 존재하였다. 따라서 수동형선량계와 보조선량계의 병행사용이 개인피폭선량측정의 정확도를 기할 수 있을 것으로 판단된다.
규정에서는 제외되지만 수평방향에서 +90°, -90° 방향의 상대 반응도는 0.60,0.37이고 수직방향에서 +90° 방향의 반응도는 0.06으로 반응도 값의 큰 변화를 관찰할 수 있었다.
OSLD의 방향 의존성은 0°～±90°범위까지 EPD에 비해 우수하였으며 EPD의 경우 구조적 특징으로 반응도가 급변하는 특정방향이 존재하였다. 따라서 수동형선량계와 보조선량계의 병행사용이 개인피폭선량측정의 정확도를 기할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서, EPD의0°～±60° 범위에서 수평방향 평균 상대 반응도는 0.94, 수직방향 평균 상대 반응도는 0.97로 확인되어 IEC 61526 규정(80 keV～1.5 MeV, 0°～±60° 방향에서 –29%～67% 이내)을 만족하였다.
선량측정 범위는 0.01 mSv～10 Sv, 진단영역에서의 재현성은 ±5% 미만이며 RQR6 선질인 80 kvp (평균에너지 44 kev, HVL 2.9 mmAl)에서선량과 감도의 교정인자, k = 1.39, 측정 불확도는 약 5%이다.
수직, 수평 방향 모두 90° 까지는 작은 변화를 나타냈고 좌, 우 대칭형의 변화 패턴을 보였다.
연구결과, 0°～±60° 범위에서 제작사가 제시한 값을 만족하였으며 그 범위를 ±90° 방향까지 확대하여도 수평, 수직방향의 평균 상대 반응도가 0.97, 0.95로 미미한 변화를 보였다.
5 MeV, 0°～±60° 방향에서 –29%～67% 이내)을 만족하였다. 연구에 사용한 EPD의 측정 불확도는 6.4%이고 이 범위에서 방향의존성에 대한 불확도는 수평방향에서 0.44, 수직방향에서 0.40로 이를 포함하여도 전체 불확도에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다. 규정에서는 제외되지만 수평방향에서 +90°, -90° 방향의 상대 반응도는 0.
연구에 사용한 OSLD의 측정 불확도는 5.0%이고 0°～±60° 범위에서 방향의존성에 대한 불확도는 수평방향에서 0.65, 수직방향에서 0.62를 포함하여도 전체 불확도에 미치는 영향이 작아 불확도 요인에서 제외해도 무방할 것으로 판단된다.
후속연구
본 연구의 제한점으로 상업화된 한 종류의 OSLD와 EPD만을 사용하였으므로 동일 방식의 모든 선량계에 적용하기엔 무리가 있다, 그러나 모든 EPD는 실시간으로 선량정보를 표시해야 하므로 검출소자 이외에 위치는 달라도 디스플레이 패널, 베터리, 전자부품, 고정클립 등은 필수적이며 이것들은 다양한 방향에서 입사하는 방사선에 대한 반응도에 영향을 미치게 된다. 따라서 각 EPD 마다 특정방향에 대해 반응도가 낮은 부위가 존재함을 인지하여야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
TLD의 장점은 무엇인가?
방사선을 이용한 의료영상분야에서 작업종사자들의 방사선 피폭을 측정하기 위한 법정선량계로 film badge, thermo luminescent dosimeter(TLD), radiophoto luminescent glass dosimeter (RPLD) 등이 사용되고 최근에는 optical stimulated luminescence dosimeter(OSLD)의 사용이 증가하고 있다[1]. 이러한 수동형 선량계 중 TLD는 넓은 선량측정범위(수 μSv～수천 Sv), 우수한 감도, 장기간의 집적선량측정, 낮은 온도 변동성(±5% 이내), 높은 정확도와 재현성(±3% 이내)으로 일반적으로 사용되는 개인피폭선량계이다[2, 3]. OSLD는 방사선에 조사된 알루미늄산화물(Al2O3:C)에 특정 파장의 광자극으로 형광을 발생시키고 이 형광을 광전자증배관으로 수집한다.
전자식개인선량계의 장점은 무엇인가?
이러한 수동형 선량계의 단점을 극복하고 효율적인 방사선 피폭선량 측정이 가능한 능동형 선량계인 전자식개인선량계 (electronic personal dosimeter, 이하EPD)의 보급과 사용이 증가하고 있다. EPD는 즉각적인 선량 및 선량률 표시기능, 일정선량 이상에서 알람을 울리는 경보기능, 피폭이력 제공 및 효율적인 선량 자료 관리 등의 장점이 있다. 또한 수동형 선량계보다 3배 이상 더 낮은 저선량을 측정할 수 있어 보조선량계 역할을 하고있다[7, 8]. 이런 장점으로 프랑스에서는 법정 선량계로서 사용되고 있으며 영국에서는 사용이 증가하고 있다[9].
수동형 선량계의 단점은 무엇인가?
또한 정확성과 재현성이 우수하며, 방사선을 사용하는 다양한 분야에 임상목적으로 적용이 가능하다고 보고되고 있다[6]. 하지만 수동형 선량계는 즉각적인 판독이 어렵고, 재사용을 위한 열처리(annealing) 과정이 필요하며 피폭이력 확인이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 수동형 선량계의 단점을 극복하고 효율적인 방사선 피폭선량 측정이 가능한 능동형 선량계인 전자식개인선량계 (electronic personal dosimeter, 이하EPD)의 보급과 사용이 증가하고 있다.
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