방사선방호목적의 두부용 수학적 모의 피폭체를 제작하여 두부 CT촬영 시 시각기관(눈, 각막, 수정체)의 흡수선량을 분석하였다. 이후 안구차폐에 따른 방사선량 감소효과를 분석하였다. 그 결과 안구의 흡수선량은 에너지가 증가 할수록 높은 선량을 나타냈으며, 선량이 높은 장기는 두부를 제외하고 눈(eye), 각막(cornea), 수정체(lens) 순으로 평가되었다. 또한 눈의 경우 차폐체 전 후 선량 감소율을 약 38%에서 55%까지, 각막은 약 35%에서 52%를, 끝으로 수정체는 전면만 차폐한 경우 약 51%를 전면과 측면을 동시에 차폐한 경우 약 67%의 감소율을 나타냈다.
방사선방호목적의 두부용 수학적 모의 피폭체를 제작하여 두부 CT촬영 시 시각기관(눈, 각막, 수정체)의 흡수선량을 분석하였다. 이후 안구차폐에 따른 방사선량 감소효과를 분석하였다. 그 결과 안구의 흡수선량은 에너지가 증가 할수록 높은 선량을 나타냈으며, 선량이 높은 장기는 두부를 제외하고 눈(eye), 각막(cornea), 수정체(lens) 순으로 평가되었다. 또한 눈의 경우 차폐체 전 후 선량 감소율을 약 38%에서 55%까지, 각막은 약 35%에서 52%를, 끝으로 수정체는 전면만 차폐한 경우 약 51%를 전면과 측면을 동시에 차폐한 경우 약 67%의 감소율을 나타냈다.
To analyse the absorbed radiation dose of the visual organs (eyes, corneas, lenses) during a head CT scan, a with the purpose of radiation protection was designed. Afterwards, the reduction rate of radiation dose when using an eye-shielding was analyzed. The results showed that the higher the energy...
To analyse the absorbed radiation dose of the visual organs (eyes, corneas, lenses) during a head CT scan, a with the purpose of radiation protection was designed. Afterwards, the reduction rate of radiation dose when using an eye-shielding was analyzed. The results showed that the higher the energy, the higher the absorbed dose of the eyes. Excluding the head, the organs with high dose were the eyes, corneas, and lenses, respectively. Furthermore, the dose reduction rate before and after shielding was between 38% and 55% for the eyes, and between 35% and 52% for the corneas. In the case of the lenses, when the front was shielded, the reduction rate was 51%, and when the front and the side were shielded simultaneously, the reduction rate was 67%.
To analyse the absorbed radiation dose of the visual organs (eyes, corneas, lenses) during a head CT scan, a with the purpose of radiation protection was designed. Afterwards, the reduction rate of radiation dose when using an eye-shielding was analyzed. The results showed that the higher the energy, the higher the absorbed dose of the eyes. Excluding the head, the organs with high dose were the eyes, corneas, and lenses, respectively. Furthermore, the dose reduction rate before and after shielding was between 38% and 55% for the eyes, and between 35% and 52% for the corneas. In the case of the lenses, when the front was shielded, the reduction rate was 51%, and when the front and the side were shielded simultaneously, the reduction rate was 67%.
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문제 정의
본 연구는 임상에서 두부 CT검사 시 시각기관이 받게 되는 선량을 모의피폭체를 제작하여 평가하였다. 또한 안구 차폐체 유무에 따른 선량 감소효과를 분석하였다.
이에 본 연구는 두부CT 촬영 시 환자의 시각기관이 받게 될 것으로 예상되는 방사선피폭을 수학적 모의피폭체를 통하여 예측하고자 한다.
가설 설정
광자의 수송과 에너지 부여량 계산에는 몬테칼로 입자 수송 코드인 MCNPX를 사용하였다. CT검사에 따른 눈, 각막, 수정체, 뇌의 피폭선량 계산을 위해 현재 임상에서 사용하고 있는 X선 에너지는 80, 100, 120 keV로 설정하였고, CT에서 발생되는 beam각도는 45˚로 나누어 총 8곳에서 beam이 발생하는 것으로 가정하였다. 이때 단편두께(slice thickness)는 10 mm 간격 총 11개 단편으로 구성하였다.
제안 방법
기존 두부 및 주변 장기에 대한 선량평가에 대한 연구는 검출기를 이용하여 직접측정을 통하여 선량을 평가하였다. 그러나 검출기는 검출효율, 에너지 및 방향의존성 등에 따라 결과 값이 일정하지 않아 피폭선량에 대한 신뢰성을 확보하기 어렵다.
또한 시각기관에 대한 방사선방어효과를 평가하기 위하여 1 mm의 두께를 가진 비스무트를 안구용 차폐체로 설정하여 눈의 전면과 측면에 배치하였다. 이후 안구 차폐 유⦁무에 따른 시각기관의 방사선량 감소효과를 분석하였다.
본 연구는 임상에서 두부 CT검사 시 시각기관이 받게 되는 선량을 모의피폭체를 제작하여 평가하였다. 또한 안구 차폐체 유무에 따른 선량 감소효과를 분석하였다.
머리(skull) 및 뇌(brain)는 ORNL phantom을 수정하였으며, 시각기관의 구성은 2010년 Jonathan R의 논문을 참조하여 눈, 각막, 수정체 그리고 눈을 감싸고 있는 안와를 모의모사 한 2012년 Kim 의 모의피폭체를 활용하였다[11-13].
안구 차폐를 눈의 전면과 측면에 배치하여 두부 CT 검사 시 눈, 각막, 수정체의 선량감소효과를 평가하였다. 그 결과 [그림 4]와 같다.
그림 3 . 안구용 전면 차폐체 사용에 따른 눈, 각막, 수정체의 흡수선량 산정.
그림 4 . 안구용 전면과 측면 차폐체 사용에 따른 눈, 각막, 수정체의 흡수선량 산정.(차폐체 두께: 1 mm)
이후 CT를 선원영역으로 하여 눈, 각막, 수정체를 표적영역으로 흡수선량을 도출 하였다.
또한 시각기관에 대한 방사선방어효과를 평가하기 위하여 1 mm의 두께를 가진 비스무트를 안구용 차폐체로 설정하여 눈의 전면과 측면에 배치하였다. 이후 안구 차폐 유⦁무에 따른 시각기관의 방사선량 감소효과를 분석하였다.
본 연구에서 사용한 수학적 모의피폭체는 기존 MIRD형 인체 팬텀을 기초로 하여 제작 하였다. 인체의 장기를 타원, 원뿔, 평면 및 원통 등으로 구성하였으며, 식 1과 같이 2차원 수학방정식을 이용하여 3차원 공간 내에 각 장기를 표현하여 흡수선량을 도출하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 수학적 모의피폭체는 기존 MIRD형 인체 팬텀을 기초로 하여 제작 하였다. 인체의 장기를 타원, 원뿔, 평면 및 원통 등으로 구성하였으며, 식 1과 같이 2차원 수학방정식을 이용하여 3차원 공간 내에 각 장기를 표현하여 흡수선량을 도출하였다.
CT검사에 따른 눈, 각막, 수정체, 뇌의 피폭선량 계산을 위해 현재 임상에서 사용하고 있는 X선 에너지는 80, 100, 120 keV로 설정하였고, CT에서 발생되는 beam각도는 45˚로 나누어 총 8곳에서 beam이 발생하는 것으로 가정하였다. 이때 단편두께(slice thickness)는 10 mm 간격 총 11개 단편으로 구성하였다. 피폭조직의 흡수선량 산정을 위해 F6 tally를 사용하였고, 107개의 히스토리를 사용하였다.
이때 단편두께(slice thickness)는 10 mm 간격 총 11개 단편으로 구성하였다. 피폭조직의 흡수선량 산정을 위해 F6 tally를 사용하였고, 107개의 히스토리를 사용하였다. 이때 각각의 상대오차는 3%이내였다.
이론/모형
광자의 수송과 에너지 부여량 계산에는 몬테칼로 입자 수송 코드인 MCNPX를 사용하였다. CT검사에 따른 눈, 각막, 수정체, 뇌의 피폭선량 계산을 위해 현재 임상에서 사용하고 있는 X선 에너지는 80, 100, 120 keV로 설정하였고, CT에서 발생되는 beam각도는 45˚로 나누어 총 8곳에서 beam이 발생하는 것으로 가정하였다.
성능/효과
행위의 정당화 측면에서 두부CT촬영 시 수정체 피폭은 질병의 진단을 위해 피할 수 없는 상황이다. 그러나 본 연구결과에 따르면 안구용 차폐체 사용 후 시각기관의 방사선피폭감소율은 평균 약 35%이상의 감소율을 보이고 있다.
다음으로 100 keV와 120 keV일 때 즉 에너지가 증가할수록 각 장기가 받는 선량은 증가하는 것으로 나타났으며, 뇌를 기준으로 눈, 각막, 수정체가 받게 되는 방사선피폭 비율은 일정하게 유지 되는 것으로 분석되었다.
[그림 2-4]를 토대로 안구 차폐체 전·후에 따른 선량 감소 효과를 분석한 결과 먼저 눈의 경우 전면 차폐체 전․후 선량 감소율을 약 38%를 나타냈으며 전면 및 측면에 차폐체를 배치한 경우 약 55%의 선량 감소율을 나타냈다. 다음으로 각막의 경우 전면 차폐와 전면 및 측면 차폐후의 선량 감소율은 각각 약 35%와 52%를 나타냈으며, 끝으로 수정체는 전면만 차폐한 경우 약 51%를 전면과 측면을 동시에 차폐한 경우 약 67%을 감소율을 나타냈다.
먼저 1 mm 두께의 비스무트 차폐체를 안구 전면에 배치하고 CT beam의 에너지를 각각 80, 100, 120 keV로 설정하여 눈, 각막, 수정체의 선량을 평가한 결과, 입사각도가 90°와 270°에서 가장 높은 수치를 나타냈다.
에너지는 80 keV, 입사각도는 전면 일 때 눈(eye), 각막(cornea), 수정체(lens)은 각각 0.072, 0.05, 0.0055, mGy를 받는 것으로 평가되었으며, 동일한 입사각도에서 뇌를 기준으로 눈은 약 42배, 각막은 62배, 수정체는 약 558배의 방사선피폭을 받는 것으로 분석되었다.
후속연구
환자의 방사선량의 최적화를 고려해 볼 때, 두부 CT 검사에 따른 시각기관의 방어는 필수적인 요소라 할 수 있다. 이에 두부 CT촬영 시 영상의 질을 저해하지 않는 범위 내에서 시각기관의 차폐를 위해 보다 더 적극적으로 안구 차폐체를 사용한다면, 시각기관의 방사선피폭을 현저히 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
두부 CT촬영 시 시각기관(눈, 각막, 수정체)의 흡수선량을 분석하기 위해 제작한 것은?
방사선방호목적의 두부용 수학적 모의 피폭체를 제작하여 두부 CT촬영 시 시각기관(눈, 각막, 수정체)의 흡수선량을 분석하였다. 이후 안구차폐에 따른 방사선량 감소효과를 분석하였다.
우리나라가 최초 전신용 CT를 설치한 것은 언제인가?
우리나라는 1977년 경희대학교 병원에서 최초 전신용 CT를 설치하였으며, 이후 1996년 건강보험급여대상이 되면서 이용률과 보급률이 급격히 증가하였다[2][4].
두부 CT검사 시 두부 및 주변장기에 대한 방사선방호가 매우 중요한 이유는?
또한 종사자의 수정체에 대한 등가선량한도를 150 mSv/y로 권고하고 있다[9]. 그러나 일부 연구들에서는 단일 조사에서 백내장 발단 선량이 약 2 Gy 이며, 장기간 피폭은 약 10-15 Gy라고 보고 하기도 한다. 이에 IAEA Cataract Study(Retrospective Evaluation of Lens Injuries and Dose, RELID)에서는 1 Gy 보다 상당히 낮은 방사선 피폭선량에 대해서 피막 내 수정체의 변화를 나타낸다고 보고하고 있다[10].
참고문헌 (13)
D. K. Han, S. G. Ko, H. J. Yang, and M. C. Kim, "The evaluation of image quality and radiation dose in multi detector CT," Korean society of Radiological science, Vol.30, pp.129-138, 2007.
백철오, 한만석, "CT검사 시 다양한 매개변수와 환자의 불안 요인에 관한 연구," 방사선기술과학, 제34권, 제2호, 2011.
J. S. P. Tan, K. L. Tan, J. C. L. Lee, C. M. Wan, J. L. Leong, and L. L. Chan, "Comparison of Eye Lens Dose on Neuroimaging Protocols between 16- and 64-Section Multidetector CT: Achieving the Lowest Possible Dose," American Society of Neuroradiology, Published October 14, 2008 as 10.3174/ajnr.A1327, 2009.
M. Y. Jung, D. C. Kweon, and S. l. Kwon, "Effectiveness of Bismuth Shield to Reduce Eye Lens Radiation Dose Using the Photoluminescence Dosimetry in Computed Tomography," Korean society of Radiological science, Vol.32, pp.307-312, 2009.
The 2007 recommendations of the international commission on radiological protection. Oxford: Elsevier, 2007.
IAEA. IAEA Cataract study ; IAEA activity on Retrospective Evaluation of Lens Injuries and Dose(RELID), 2008.
J. R. Bristol, "Comparison of Eye Plaque Dosimetry using Deterministic and Monte Carlo Methods," Oregon State University, Degree of Master of Science, 2010.
M. Cristy and K. F. Eckerman "Specific Absorbed Fractions of Energy at Various Ages from Internal Photon sources," ORNL/TM-8381, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA, 1987.
J. H. Kim, C. S. Kim, C. S. Lim, and J. Y. Chung, "Evaluation of radiation exposure upon visual organs during a head CT scan," Journal of Nuclear Science and Technology, Vol.49, No.7, pp.754-759, 2012.
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