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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 혈관 조영 및 중재적 방사선학 분야 내 시술자의 눈에 대해 선량을 평가하고자 첫 번째로, 선량계를 이용한 방법을 통해 시술자의 업무환경 내 눈 위치에서 노출되는 피폭선량을 측정하고, 상용화된 납 안경 사용에 따른 차폐 효과를 산정했다. 두 번째로, 같은 기하학적 구조 내 몬테카를로 기법을 이용한 모의실험을 통해 선량평가를 수행하고 실측결과와의 경향성 분석을 통해 시술자의 눈에 대한 선량 모니터링을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 이에 본 연구를 통해 중재적 방사선 시술 시 시술자의 안구에 대한 피폭의 위험성과 노출되는 피폭선량 정도를 평가하고자 보조 선량계를 이용한 측정과 모의실험을 통한 선량평가를 수행하고자 하였다. 첫 번째로, C-arm tube에서 발생되는 X선과 환자와의 상호작용으로 발생하는 이차적인 산란선이 불규칙한 방사선장을 형성하는 영향으로 인해 직접측정과 모의실험 내 각기 다른 경향을 나타난 것으로 판단된다.
- 이에 본 연구에서는 혈관 조영 및 중재적 방사선학 분야 내 시술자의 눈에 대해 선량을 평가하고자 첫 번째로, 선량계를 이용한 방법을 통해 시술자의 업무환경 내 눈 위치에서 노출되는 피폭선량을 측정하고, 상용화된 납 안경 사용에 따른 차폐 효과를 산정했다. 두 번째로, 같은 기하학적 구조 내 몬테카를로 기법을 이용한 모의실험을 통해 선량평가를 수행하고 실측결과와의 경향성 분석을 통해 시술자의 눈에 대한 선량 모니터링을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 6%)를 단순 모사하여 code를 구성했다. C-arm Tube에서 방출되는 광자 스펙트럼 분포는 Tube 내 타깃(target) 재질, 필터(filter)정보 등을 SRS-78 프로그램 내 기입하여 80 kVp에 대한 X선 스펙트럼을 획득한 후 선원항(Source specification)정보로 사용했다.
- [10]투시 촬영조건은 흉부 팬텀의 두께에 따라 설정된 X선 투시 촬영 모드의 자동노출조절(Auto Exposure Control, AEC)을 통해 80 kV, 20 mA로 하였으며, SID(Source to image intensifier distance)는 120 cm의 거리를 두고 FD는 48 cm로 설정하였다. 혈관조영 및 중재적 시술 시 시술자의 눈에 대한 피폭선량을 평가하고자, ICRP Publication 85와 한국인 인체표준조사에 따른 20 ～ 60대 평균 남성의 눈의 높이인 157.
- 이는 전자, 광자, 중성자를 포함한 다양한 입자 수송이 가능하고, Tally 명령어를 사용하여 플럭스, 입자 플루언스 등의 에너지 분포를 계산할 수 있다.[11] MCNPX를 이용한 선량평가를 수행하고자 실측방법에서 사용된 중재적 시술 장비인 Allura Xper FD-20의 세부정보를 토대로 시술 Table, C-arm tube, 검출기(Detector), 모의 피폭체(ICRU slab phantom, Composition ; O 76.2%, C 11.1%, H 10.1%, N 2.6%)를 단순 모사하여 code를 구성했다. C-arm Tube에서 방출되는 광자 스펙트럼 분포는 Tube 내 타깃(target) 재질, 필터(filter)정보 등을 SRS-78 프로그램 내 기입하여 80 kVp에 대한 X선 스펙트럼을 획득한 후 선원항(Source specification)정보로 사용했다.
- 4에 보는 것과 같이 평가했다. 또한 상용화된 납 안경 사용 시 눈에 대한 차폐 효과에 대한 비교 평가를 위해 납 안경을 단순 모사하여 각막, 수정체에 대한 차폐 효과를 산정하였다. 모의실험 내 결과에 대한 신뢰성 확보를 위해 반복횟수는 108번 이상 추정하였다.
- 측정 전 포켓선량계에 누적된 배후방사선량을 감산하여 피폭선량을 기록하였다. 또한, 현재 임상적으로 상용화된 납 안경(0.07 mmPb, Toray Medical Co. XR-700, Japan) 착용 시 눈에 대한 차폐 효과를 평가하고자, 납 안경 착용 시 투시 촬영 시간대별 피폭선량을 측정하여, 차폐 효과를 산정하였다.
- 본 연구에서는 임상에서 사용되는 중재적 시술 장비는 Fig. 1과 같이 Allura Xper FD-20(Philips medical, Eindhoven, Netherlands)를 이용했다. 실제 업무환경 내 시술자에 대한 눈에 대한 선량평가를 위해 환자 및 시술자는 Fig.
- 4(b)에 위치된 시술자의 주로 업무를 수행하는 A, B지점에 각각 모사했다. 수학적 팬텀 내 정의된 양쪽 눈의 각막(Cornea), 수정체의 민감 체적(Sensitive volume)과비 민감 체적(insensitive volume)에 대해 각각의 관심 지점(Tally)을 지정하였다. Tally specification cards는 F4tally를 통해 cell에 도달한 광자의 입자 플루언스(#/cm2)로 획득한 데이터를 MCNPX 프로그램 내 선량환산계수(ICRP 74 ambient dose equi -valent conversion coefficients)에 적용하여 선량률(mSv/h)로 환산하였고, 투시 시간대별 누적 선량을 Fig.
- 보조선량계를 이용한 피폭선량 측정결과와의 비교분석을 위해 몬테카를로 기법을 기반으로 한 모의실험을 시행하였다. 시술자가 주로 업무를 수행하는 A, B 지점에서 수학적 팬텀을 이용하여 시술자가 노출되는 눈의 기관별 선량분포를 측정한 후방사선 투시 시간대별 노출되는 피폭선량을 평가하였으며, 납 안경 착용에 따른 눈의 기관별 차폐 효과를 산정하였다. 그 결과, A 지점에서의 10분간 피폭선량은 좌측 눈의 경우, Fig.
- 중재적 시술 시 노출되는 시술자의 눈에 대해 선량을 평가하고자 시술자의 위치 및 눈의 높이를 기준으로 각각 선정한 A, B 지점에서 포켓선량계를 이용하여 방사선 투시 시간대별 노출되는 눈에 대한 피폭선량을 측정하였고, 현재 임상적으로 상용화되어 사용되는 납 안경 착용 시 차폐 효과를 평가하였다. 그 결과는 Table 2, 3에서 제시한 것과 같이 A, B지점 두 위치에서 동일하게 방사선 투시 시간이 점차 증가함에 따라서 좌우 눈에 대한 피폭선량이 증가하는 양상을 보였으나, 지점별로 다른 선량 분포를 나타냈다.
- 3과 같이 측정하였다. 측정 전 포켓선량계에 누적된 배후방사선량을 감산하여 피폭선량을 기록하였다. 또한, 현재 임상적으로 상용화된 납 안경(0.
대상 데이터
- 1과 같이 Allura Xper FD-20(Philips medical, Eindhoven, Netherlands)를 이용했다. 실제 업무환경 내 시술자에 대한 눈에 대한 선량평가를 위해 환자 및 시술자는 Fig. 1(a,b)와 같이 신장 175cm, 체중 73.5 kg의 남성을 기준으로 제작된 RANDOⓇ phantom(Physical density : 1.6 g/cm3, Alderson Research Laboratories Inc. NY, USA)을 이용하여 표현했다.
- [10]투시 촬영조건은 흉부 팬텀의 두께에 따라 설정된 X선 투시 촬영 모드의 자동노출조절(Auto Exposure Control, AEC)을 통해 80 kV, 20 mA로 하였으며, SID(Source to image intensifier distance)는 120 cm의 거리를 두고 FD는 48 cm로 설정하였다. 혈관조영 및 중재적 시술 시 시술자의 눈에 대한 피폭선량을 평가하고자, ICRP Publication 85와 한국인 인체표준조사에 따른 20 ～ 60대 평균 남성의 눈의 높이인 157.32 cm 에서 시술자가 주로 업무를 수행하는 두 지점(A, B)을 선정했다. 좌, 우 눈의 외안각에 포켓선량계를 부착한 두경부 팬텀을 앞서 선정한 A, B 지점에 위치시킨 후 투시촬영대별 노출되는 피폭선량을 Fig.
데이터처리
- 수학적 팬텀 내 정의된 양쪽 눈의 각막(Cornea), 수정체의 민감 체적(Sensitive volume)과비 민감 체적(insensitive volume)에 대해 각각의 관심 지점(Tally)을 지정하였다. Tally specification cards는 F4tally를 통해 cell에 도달한 광자의 입자 플루언스(#/cm2)로 획득한 데이터를 MCNPX 프로그램 내 선량환산계수(ICRP 74 ambient dose equi -valent conversion coefficients)에 적용하여 선량률(mSv/h)로 환산하였고, 투시 시간대별 누적 선량을 Fig. 4에 보는 것과 같이 평가했다. 또한 상용화된 납 안경 사용 시 눈에 대한 차폐 효과에 대한 비교 평가를 위해 납 안경을 단순 모사하여 각막, 수정체에 대한 차폐 효과를 산정하였다.
이론/모형
- 먼저 중재적 방사선 시술 시 시술자의 눈에 대한 피폭선량 평가를 위해 R. Behrens 등[12]의 연구에서 제시한 눈의 수학적 팬텀모델을 이용하였으며, 이는 ICRP Publication 116에서도 수정체를 방사선에 대한 민감한 부위를 적용하여 수학적으로 묘사한 눈 모델을 채택했다. [13] 본 연구에서는 Fig.
- 보조선량계를 이용한 피폭선량 측정결과와의 비교분석을 위해 몬테카를로 기법을 기반으로 한 모의실험을 시행하였다. 시술자가 주로 업무를 수행하는 A, B 지점에서 수학적 팬텀을 이용하여 시술자가 노출되는 눈의 기관별 선량분포를 측정한 후방사선 투시 시간대별 노출되는 피폭선량을 평가하였으며, 납 안경 착용에 따른 눈의 기관별 차폐 효과를 산정하였다.
- 본 연구에서 사용한 몬테카를로 방법은 로스알라무스 국립연구소에서 개발한 MCNPX(Monte Carlo N-Particle Extended Ver.2.5.0, USA) 프로그램을 사용하였다. 이는 전자, 광자, 중성자를 포함한 다양한 입자 수송이 가능하고, Tally 명령어를 사용하여 플럭스, 입자 플루언스 등의 에너지 분포를 계산할 수 있다.
- 본 연구에서 사용한 선량 측정 장비는 보조 선량계로 이용되는 포켓선량계(Pocket dosimeter)를 사용하였으며, 선량계의 세부사항은 Table 1과 같다. [10]투시 촬영조건은 흉부 팬텀의 두께에 따라 설정된 X선 투시 촬영 모드의 자동노출조절(Auto Exposure Control, AEC)을 통해 80 kV, 20 mA로 하였으며, SID(Source to image intensifier distance)는 120 cm의 거리를 두고 FD는 48 cm로 설정하였다.
성능/효과
- 그 결과, A 지점에서의 10분간 피폭선량은 좌측 눈의 경우, Fig. 5(a)와 같이, 각막 0.210 mSv, 수정체의 비 민감 체적 0.241 mSv, 수정체의 민감 체적 0.278 mSv, 우측 눈의 경우, 각막 0.553 mSv, 수정체의 비 민감 체적 0.628 mSv, 수정체의 민감 체적 0.639 mSv로 나타났다. B 지점의 경우 10분간 피폭선량은 좌측 눈의 경우, Fig.
- B 지점의 경우 10분간 피폭선량은 좌측 눈의 경우, Fig. 5(b)와 같이 각막 0.198 mSv, 수정체의 비 민감 체적 0.248 mSv, 수정체의 민감 체적 0.252 mSv, 우측 눈의 경우, 각막 0.493 mSv, 수정체의 비 민감 체적 0.555 mSv, 수정체의 민감 체적 0.607 mSv로 나타났다. 이처럼 눈의 수정체의 경우 상대적으로 각막보다 약 1.
- 중재적 시술 시 노출되는 시술자의 눈에 대해 선량을 평가하고자 시술자의 위치 및 눈의 높이를 기준으로 각각 선정한 A, B 지점에서 포켓선량계를 이용하여 방사선 투시 시간대별 노출되는 눈에 대한 피폭선량을 측정하였고, 현재 임상적으로 상용화되어 사용되는 납 안경 착용 시 차폐 효과를 평가하였다. 그 결과는 Table 2, 3에서 제시한 것과 같이 A, B지점 두 위치에서 동일하게 방사선 투시 시간이 점차 증가함에 따라서 좌우 눈에 대한 피폭선량이 증가하는 양상을 보였으나, 지점별로 다른 선량 분포를 나타냈다. 먼저 눈에 대한 방호기구 미사용 시 A지점의 10분간 피폭선량은 좌측 0.
- 중재적 방사선 시술 환경 내 시술자의 경우 업무 특성상 눈에 대한 피폭의 위험성이 항상 존재하며, 시술이 진행되는 동안 방사선 피폭은 불가피하다. 본 연구에서는 혈관 조영 및 중재적 업무를 수행하는 시술자의 눈에 대한 선량평가를 통해 방호기구 미착용 시 눈의 경우 상당한 피폭선량에 노출되었으며, 그 중 눈의 수정체 전면부에 위치한 방사선에 민감한 체적의 경우 가장 높은 피폭선량을 수반한다는 것을 확인하였다. 이에 따라 중재적 방사선 시술자로 하여금 수정체 대한 피폭선량에 대해 간과해서는 안되며, 방사선 방호를 위해 적극적인 납 안경의 사용을 통해 수정체 피폭선량을 합리적으로 달성할 수 있는 한 낮게 유지해야 할 것이다.
- 위 결과를 통해 각 지점에서의 눈에 대한 차폐효과를 산정한 결과, A 지점의 경우 좌측 60.2%, 우측 49.6%의 차폐효과를 보였고, B 지점에서의 차폐율은 좌측 41.4%, 우측 21.4%로 평가되었다.
- 607 mSv로 나타났다. 이처럼 눈의 수정체의 경우 상대적으로 각막보다 약 1.1 ～ 1.3배 더 높은 선량을 나타내었으며, 납 안경 착용 시 차폐 효과는 A 지점의 경우, 기관별 최소 11.9% ～ 최대 21.4%의 효과를 나타내었으나, B 지점의 경우 최소 3.72% ～ 최대 14.3%로 실측 결과에 비교하여 상대적으로 낮은 차폐 효과를 나타내었다.
- 이에 본 연구를 통해 중재적 방사선 시술 시 시술자의 안구에 대한 피폭의 위험성과 노출되는 피폭선량 정도를 평가하고자 보조 선량계를 이용한 측정과 모의실험을 통한 선량평가를 수행하고자 하였다. 첫 번째로, C-arm tube에서 발생되는 X선과 환자와의 상호작용으로 발생하는 이차적인 산란선이 불규칙한 방사선장을 형성하는 영향으로 인해 직접측정과 모의실험 내 각기 다른 경향을 나타난 것으로 판단된다. 두 번째로, 투시 시간대별 안구의 피폭선량의 경우, 포켓선량계의 부착 위치 및 측정부의 방향에 의해 상대적으로 좌측의 경우 피폭선량이 높게 측정된 것으로 생각되며, 눈의 근접한 위치인 외안각 지점에서 측정한 결과는 눈을 구성하는 각막이나 수정체에 대한 기관별 선량을 정확하게 반영하기에는 한계가 있다.
후속연구
- 첫 번째로, C-arm tube에서 발생되는 X선과 환자와의 상호작용으로 발생하는 이차적인 산란선이 불규칙한 방사선장을 형성하는 영향으로 인해 직접측정과 모의실험 내 각기 다른 경향을 나타난 것으로 판단된다. 두 번째로, 투시 시간대별 안구의 피폭선량의 경우, 포켓선량계의 부착 위치 및 측정부의 방향에 의해 상대적으로 좌측의 경우 피폭선량이 높게 측정된 것으로 생각되며, 눈의 근접한 위치인 외안각 지점에서 측정한 결과는 눈을 구성하는 각막이나 수정체에 대한 기관별 선량을 정확하게 반영하기에는 한계가 있다. 이처럼, 서베이메터나 포켓선량계 등과 같은 능동형 선량계를 이용한 측정 방법은 계측 장비별로 측정가능한 방사선의 종류, 방사선 측정부의 크기, 선량계의 방향 및 에너지 의존성 등과 같은 기계적인 요소와 선량 계측자간 변동성, 당시 측정환경 등의 외부적인 요소로 인해 측정값의 오차가 발생할 수 있다고 보고되고 있다.
- al[16]의 연구에서는 수정체와 수정체 내부의 세포분열이 활발한 발아 세포가 존재하는 부분과 수정체 전체 선량에 대한 비교평가로 수정체 내부의 민감도의 차이에 대해서 보고하고 있으며, 이는 수정체 내부에서도 방사선에 민감한 부분과 상대적으로 덜 민감한 부분이 있다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 이러한 수정체 내부의 체적을 고려하여 제시된 수학적 모델을 이용하여 수정체의 민감한 부분과 상대적으로 덜 민감한 부분에 대해 구분된 선량평가를 수행하였으며, 수정체의 전면부에 위치한 민감 체적의 경우 상대적으로 더 높은 선량에 노출될 수 있으며, 수정체 방호를 위해 향상된 방호효과를 갖춘 차폐기구의 적극적인 사용이 필요할 것으로 사료된다. 추후 수정체 선량을 측정할 수 있는 적합한 모니터링 방법의 개발을 통해 지속적으로 중재적 방사선 시술자들의 눈에 대한 피폭선량 관리가 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 이러한 수정체 내부의 체적을 고려하여 제시된 수학적 모델을 이용하여 수정체의 민감한 부분과 상대적으로 덜 민감한 부분에 대해 구분된 선량평가를 수행하였으며, 수정체의 전면부에 위치한 민감 체적의 경우 상대적으로 더 높은 선량에 노출될 수 있으며, 수정체 방호를 위해 향상된 방호효과를 갖춘 차폐기구의 적극적인 사용이 필요할 것으로 사료된다. 추후 수정체 선량을 측정할 수 있는 적합한 모니터링 방법의 개발을 통해 지속적으로 중재적 방사선 시술자들의 눈에 대한 피폭선량 관리가 필요할 것으로 판단된다.
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