[논문]이동형 방사선 차폐장치의 성능평가에 관한 연구

구본열; 한상현

doi:10.17946/jrst.2018.41.4.289

이동형 방사선 차폐장치의 성능평가에 관한 연구
A Study on the Performance Evaluation of Portable Radiation Shielding Apparatus 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.41 no.4, 2018년, pp.289 - 295

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When using a mobile X-ray unit, primary radiation creates medical images and secondary radiation scatters in many directions, which reduces image quality and causes exposure to patients, care givers and medical personnel. The purpose of this study was to develop a radiation shielding system for effectively shielding secondary radiation and evaluate its effectiveness. Using a mobile X-ray unit, spatial dose according to presence of human equivalent phantom and spatial dose using the developed shielding device were measured, and the phantom at 80 cm equidistance from center of X-ray was compared with spatial dose according to use of a shield. Measurements were taken at intervals of 10 cm every $30^{\circ}$ from the head direction($-90^{\circ}$) to the body direction($+90^{\circ}$). In the spatial dose measurement with and without the phantom, when the human equivalent Phantom was used, the spatial dose was increased by 40% in all directions from 40 cm to 100 cm from the central X-ray, and about 88% of the space dose was reduced when using the developed shields with the phantom. The equidistance dose at 80 cm from the central X-ray was increased by 39% from $5.1{\pm}0.26{\mu}Gy$ to $7.1{\pm}0.15{\mu}Gy$ when the human equivalent phantom was used, and when phantom was used and shielding was used, the spatial dose was reduced by about 90% from $7.1{\pm}0.15{\mu}Gy$ to $0.7{\pm}0.07{\mu}Gy$. The spatial dose of natural radiation was measured to be about $0.2{\pm}0.04{\mu}Gy$ when using the developed shielding with Phantom at a distance of 1 m or more. It is expected that by using the developed shielding system, it will be possible to effectively reduce secondary radiation dose received in all directions and to ensure safe imaging.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

X선 발생장치 사용 시 인체를 통과하는 광자는 1차 방사선으로 의료영상을 생성하지만 X선 tube에서 원하지 않는 방향으로 산란되거나 인체와 상호작용으로 방향을 바꾸는 광자는 의료영상의 질을 떨어뜨리고 환자로부터 방출되어 주변인에게 피폭을 일으키는 2차 방사선으로 작용한다[10-12]. 따라서 본 연구는 이동형 X선 발생장치 사용 시 환자를 중심으로 모든 방향으로 발생하는 2차 방사선에 의한 주변인의 방사선 피폭을 줄이기 위해 새로운 개념의 이동형 X선 발생기 전용 차폐장치를 개발하고 그 효과를 평가하는데 목적이 있다.
본 연구는 이동형 X선 발생장치 사용 시 주변으로 발생하는 2차 방사선에 의한 공간선량을 측정하였고 의료영상을 만드는 것과 상관없이 피폭선량으로 작용하는 산란방사선을 효과적으로 차폐하기 위해 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 이용하여 차폐효과를 평가하였다. 그 결과 개발된 차폐체의 사용은 이동형 X선 발생장치 사용으로 발생하는 2차 방사선을 모든 방향에서 효과적으로 차폐하여 ICRP에서 권고한 ALARA의 최적화를 적용할 수 있었다.
진단용 X선은 의료영상을 만드는 1차 방사선과 모든 방향으로 산란되어 의료영상의 질을 떨어뜨리고 피폭의 원인으로 작용하는 2차 방사선이 있다. 본 연구에서는 1차 방사선에 영향을 주지 않고 2차 방사선에 의한 피폭을 감소시킬 목적으로 신개념의 이동형 방사선 차폐장치를 개발하였다. 식품의약품안전처 고시에서 X선 방어용품 납 당량은 0.

제안 방법

X선 중심 선속으로부터 거리 40 cm에서 150 cm까지 10 cm 간격으로 방사선 계측기를 중심 X선 방향으로 각각 4회 촬영하였고, 변동 값이 가장 큰 값을 제외한 3회 측정값을 사용하였다[Fig. 3].
본 실험은 Y병원 응급실에서 실험하였으며, 이동형 X선 발생장치(PX-100CLK, S/N MPAA06F22-1132, MEDISON, 대한민국, 2006)를 환자용 bed에 팬텀(Ph-3 Head/Ph-1 Chest, S/N 13C-06, Kyoto Kagaku, Japan)이 없는 상태에서 X선 촬영 시 거리에 따른 공간선량을 측정하였고, 같은 조건하에 Ph-3 head와 Ph-1 Chest phantom을 놓고 촬영하여 팬텀 유무에 따른 2차 방사선에 의한 공간선량의 변화를 측정하였으며, 팬텀이 있는 상태에 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 설치하여 차폐장치의 사용유무에 따른 공간선량의 변화를 측정하였다. X선의 촬영조건은 이동형 X선 발생장치로 가장 많이 촬영하는 Chest AP 촬영조건(86 kVp, 3.2 mAs)으로 하였고, 선원과 영상 사이의 거리(Source to Image Distance; SID) 1 m로 고정하고, 조사야는 45⨉45 ㎠로 하였고, 방사선 계측기(Unfors Xi Survey detector, S/N 171378, 교정일: 2018.2, 허용오차: 10%, 교정오차: 0%, Fluke, Sweden)로 공간선량을 측정하였다. 이동형 환자용 bed에 head와 chest Phantom을 결합하여 놓고, 팬텀 중심부에 이동형 X선 발생장치를 설치하여 팬텀의 head방향(-90°)에서 body방향(+90°)까지 바닥에서 1 m 높이에서 환자용 bed 수평 방향으로 30° 간격으로 공간선량을 측정하였다[Fig.
본 실험은 Y병원 응급실에서 실험하였으며, 이동형 X선 발생장치(PX-100CLK, S/N MPAA06F22-1132, MEDISON, 대한민국, 2006)를 환자용 bed에 팬텀(Ph-3 Head/Ph-1 Chest, S/N 13C-06, Kyoto Kagaku, Japan)이 없는 상태에서 X선 촬영 시 거리에 따른 공간선량을 측정하였고, 같은 조건하에 Ph-3 head와 Ph-1 Chest phantom을 놓고 촬영하여 팬텀 유무에 따른 2차 방사선에 의한 공간선량의 변화를 측정하였으며, 팬텀이 있는 상태에 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 설치하여 차폐장치의 사용유무에 따른 공간선량의 변화를 측정하였다. X선의 촬영조건은 이동형 X선 발생장치로 가장 많이 촬영하는 Chest AP 촬영조건(86 kVp, 3.
본 연구는 이동형 X선 촬영장치를 이용하여 응급실이나 병실 또는 수술실에서 거동이 어려운 환자를 촬영할 때 본인의 의사와는 무관하게 방사선 피폭을 받게 되는 환자 주변인들의 피폭을 감소시킬 목적으로 인체와 조직등가인 팬텀을 사용하여 실제 환자 촬영 시 발생하는 2차 방사선에 의한 공간선량을 측정하였고 개발된 차폐장치를 사용하여 감소되는 공간선량을 측정하여 차폐효과의 효용성을 평가하였다.
본 연구에서는 0.25 ㎜Pb의 방어용 앞치마 소재를 사용하여 환자테이블과 이동형 X선 발생장치 사이에 이동형 방사선 차폐장치를 설치하여 환자의 촬영목적 부위를 제외하고 모든 방향을 차폐할 수 있는 구조로 제작하였고, 윗면은 collimator 크기를 고려하여 40×40 ㎠이고 아랫면은 stretcher car의 폭이 65 ㎝인 것을 고려하여 60×60 ㎠로 제작하였다[Fig. 1].
이동형 환자용 bed에 head와 chest Phantom을 결합하여 놓고, 팬텀 중심부에 이동형 X선 발생장치를 설치하여 팬텀의 head방향(-90°)에서 body방향(+90°)까지 바닥에서 1 m 높이에서 환자용 bed 수평 방향으로 30° 간격으로 공간선량을 측정하였다[Fig. 2].
팬텀을 사용하고 개발된 차폐체를 사용했을 때 중심 X선에서 1 m 거리를 기준으로 0.2 μGy이하의 공간선량이 측정되었다[Fig. 4], (Table 1).

성능/효과

X선 촬영 중심으로부터 80 cm 등거리에서 팬텀 유무와 차폐장치 유무에 따른 공간선량을 비교한 결과, 팬텀이 없을 경우 선량은 5.1±0.26 μGy이고, 팬텀이 있을 경우 7.1±0.15 μGy로 팬텀 주변으로 발생하는 공간선량이 38% 증가하였다.
개발된 이동형 방사선 차폐장치를 팬텀에 설치한 후 측정된 선량은 0.7±0.07 μGy로 팬텀을 사용하였을 때 보다 90%의 공간선량이 감소하였다[Fig. 5], (Table 2).
본 연구는 이동형 X선 발생장치 사용 시 주변으로 발생하는 2차 방사선에 의한 공간선량을 측정하였고 의료영상을 만드는 것과 상관없이 피폭선량으로 작용하는 산란방사선을 효과적으로 차폐하기 위해 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 이용하여 차폐효과를 평가하였다. 그 결과 개발된 차폐체의 사용은 이동형 X선 발생장치 사용으로 발생하는 2차 방사선을 모든 방향에서 효과적으로 차폐하여 ICRP에서 권고한 ALARA의 최적화를 적용할 수 있었다.
본 연구에서 개발된 차폐장치를 사용하여 흉부를 촬영할 때 촬영 중심으로부터 50 ㎝ 거리의 공간선량은 2.4±0.09 μGy이고 1 m 거리에서 0.2±0.04 μGy로 우리나라의 평상시 자연 방사선량율이 0.05~0.3 μSv/h인 것을 감안하면[21] 현재의 1 m 가량의 환자병상 간 거리에서 충분히 차폐된다는 결과를 얻었다.
본 연구에서 이동형 X선 발생장치의 사용 시 2차 방사선에 의한 주변인의 피폭을 줄이기 위해 개발된 차폐체는 X선 tube의 collimator를 포함하여 환자의 촬영범위를 충분히 감싸는 형태이고 주변 모든 방향에서 차폐효과는 약 88%로 높게 나타났으며, 현재 사용되는 이동형 방어칸막이의 사용 시 크고 무거우며 이동이 쉽지 않은 점에 대한 단점을 개선할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서는 이전 연구에 사용된 소재의 ⅔ 두께인 0.25 ㎜Pb의 방어용 앞치마 소재를 사용하였지만 collimator에서 팬텀 표면까지 차폐하는 구조로 평균 88%의 선량감소를 확인하였다.
촬영조건이 동일한 상태에서 팬텀 유무에 따른 공간선량 분포를 비교했을 때, 팬텀 사용 시 거리에 따른 공기 중 흡수선량이 증가하여 등선량 분포면적이 증가하였고, 이것은 X선이 팬텀을 통과하면서 인체등가 팬텀이 산란체로 작용되어 모든 방향으로 공간선량 분포가 증가되어 약 40%의 공간선량이 증가된 것을 알 수 있다. 팬텀을 설치한 상태에서 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 사용했을 때 모든 방향으로 산란되는 선량이 감소하여 팬텀 주변 공간선량 분포 강도가 약 88% 감소하였다.
촬영조건이 동일한 상태에서 팬텀 유무에 따른 공간선량 분포를 비교했을 때, 팬텀 사용 시 거리에 따른 공기 중 흡수선량이 증가하여 등선량 분포면적이 증가하였고, 이것은 X선이 팬텀을 통과하면서 인체등가 팬텀이 산란체로 작용되어 모든 방향으로 공간선량 분포가 증가되어 약 40%의 공간선량이 증가된 것을 알 수 있다. 팬텀을 설치한 상태에서 개발된 이동형 방사선 차폐장치를 사용했을 때 모든 방향으로 산란되는 선량이 감소하여 팬텀 주변 공간선량 분포 강도가 약 88% 감소하였다. 팬텀을 사용하고 개발된 차폐체를 사용했을 때 중심 X선에서 1 m 거리를 기준으로 0.

후속연구

연구의 제한점으로 sitting position에서의 차폐효과는 공간선량에 반영되지 않았고, 환자 몸에 밀착하여 사용하기 때문에 감염예방에 관한 추가적인 연구와 방사선사들의 실제 사용에 따른 만족도를 조사하여 반영하면 차폐기구 사용의 효용성을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	진단용 X선은 어떤 종류의 방사선으로 구성되어 있는가?	진단용 X선은 의료영상을 만드는 1차 방사선과 모든 방향으로 산란되어 의료영상의 질을 떨어뜨리고 피폭의 원인으로 작용하는 2차 방사선이 있다. 본 연구에서는 1차 방사선에 영향을 주지 않고 2차 방사선에 의한 피폭을 감소시킬 목적으로 신개념의 이동형 방사선 차폐장치를 개발하였다.
	방사선 피폭의 위험에도 환자의 X-ray 사용에 정당화의 원칙이 적용되는 이유는 무엇인가?	의료기술의 발달과 더불어 의료영상 분야에서 방사선을 이용한 검사가 크게 증가하였고 이로 인해 방사선에 의한 피폭 또한 전 세계적인 추세로 증가하고 있다[1-4]. 방사선 피폭을 줄이기 위해 국제방사선방어위원회(International Commission on Radiological Protection; ICRP)에서 정당화, 최적화, 선량한도를 권고하였고[5], 환자는 X-ray 사용으로 인한 위험보다 의료영상을 통한 임상적 이득이 크기때문에 정당화의 원칙이 적용 되지만 직접촬영 대상이 아닌 같은 공간에 위치한 사람의 방사선 피폭은 정당화 될 수 없다. 응급실이나 수술실, 다인 병실과 같이 차폐 되지 않은 장소에서 이동형 X선 발생장치의 빈번한 사용으로 환자, 보호자, 병원 관계자 등의 방사선 피폭이 증가하였다[6-8].

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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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