[논문]영상 정보 손실을 최소화하는 방사선 차폐체 연구

장수한; 박상현; 주명식

doi:10.7742/jksr.2023.17.3.449

영상 정보 손실을 최소화하는 방사선 차폐체 연구
Radiation Shielding to Minimize Image Information Loss 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.17 no.3, 2023년, pp.449 - 457

장수한 (순천향대학교 부천병원 영상의학과) , 박상현 (순천향대학교 부천병원 영상의학과) , 주명식 (송호대학교 방사선학과)

초록
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방사선 감수성이 높은 부위의 방사선 검사 시 피폭선량 감소를 위해 사용하는 차폐체가 조사야에 포함될 경우 방사선 영상에서 밝게 표현되며 영상 정보의 손실이 발생한다. 영상 정보의 손실은 진단과 치료에 제한점을 주며 재촬영이 필요할 경우, 불필요한 방사선에 노출될 수 있다. 본 논문에서는 수용성 요오드 조영제와 물을 혼합한 다양한 농도의 차폐체를 제작하여 영상 손실을 최소화하면서 기존 차폐체와 동등한 차폐 효과를 발생하는 방사성 방호 차폐체를 연구하고자 하였다. 차폐체는 물 100 ml, 수용성 요오드 조영제 100 ml, 수용성 요오드 조영제와 물을 20 : 80, 40 : 60, 60 : 40, 80 : 20 비율로 각각 100 ml를 제작했다. 차폐 효율을 측정하기 위해서 차폐체를 가로 9.5 cm, 세로 9.5cm의 플라스틱 용기에 약 1.5 cm 높이로 담고 흡수선량 감쇠율을 평가하였다. 조사 조건은 골반 촬영 조건을 기준으로 5회 반복 측정하였고 측정한 조사선량 값을 흡수선량 값으로 변환한 뒤 평균값을 산출 비교하였다. 영상 정보 손실 정도는 팬텀의 골반강 부위를 차폐하고 획득한 영상을 근골격 전문의 2명과 방사선사 8명이 주요 해부학적 구조물의 관찰 정도를 평가 후 선택하였다. 또한 차폐한 부위의 영상에서 표현되는 골격과 가스의 신호 강도 차이를 분석한 결과 방사선 감쇠 효율성은 수용성 요오드 조영제의 비율이 높을수록 높은 차폐 효율을 나타냈다. 영상 정보의 손실 평가에서 평가자들은 수용성 요오드 조영제 20 ml 혼합물에서 해부학적 구조물의 관찰이 용이하다 평가하였으며 60 ml 이상의 혼합물에서는 구조물의 관찰이 불가능하였다. 골격과 가스의 신호강도 차이는 p < 0.001로 평균값의 차이가 유의미한 차이가 있었으며, 조영제의 농도가 높을수록 신호 강도의 차이는 적었다. 수용성 요오드 조영제 차폐체는 방사선 감쇠 효율이 기존의 차폐체 보다 떨어지지만, 차폐체가 관찰하는 목적부위 이거나 가까이 위치하여 차폐체를 적용하지 못하는 경우에 사용한다면, 영상 손실을 최소화하며 보다 더 적극적인 방사선 방호의 역할을 수행할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Shielding for reducing exposure dose can make the diagnosis limited. The purpose of this study is to increase the efficiency of radiation protection and minimize the loss of image information by producing the shielding made of the water and the contrast medium which has different proportion and finding out the ideal proportion of them. Each shielding materials were made of water and water-soluble iodine contrast medium with the different proportion. The attenuation rate of absorbed dose was evaluated by the shielding materials in the plastic contents for measuring the efficiency of the radiation protection. As a result, the higher ratio of the contrast medium, the more efficient it is for radiation attenuation. The anatomical structure was observed most properly in case of the solution with 20 ml of the contrast medium and most difficultly in case of more than 60 ml of the contrast medium. In case of the signal intensity between skeleton and gas, the difference of average value had a significant as p < 0.001. Shielding with contrast medium attenuates less than the conventional shielding but in the examination for the sensitive part to radiation, it can be used to minimize the loss of the image information and reduce the exposure dose.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Image loss due to radiation shield. (a) no shielding, (b, c) shielding.
그림 Fig. 2. Dosimeter measurement method.
그림 Fig. 3. This is a shield image of pelvic cavity using a whole-body phantom.
그림 Fig. 4. Measurement of signal strength of pelvis bone and gas.
표 Table 1. Absorption dose attenuation according to shield components (unit: mGy)
표 Table 2. Absorbed dose attenuation ratio with shielding compared to without shielding
그림 Fig. 5. Image of pelvic cavity using mixed shielding.
그림 Fig. 5. Image of pelvic cavity using mixed shielding.
표 Table 3. Comparison of signal intensity differences in shielding area (n=210)
표 Table 4. Average value of signal strength measurement at the area where the shield is applied

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 새로운 차폐체의 주요 재료로 수용성 요오드 조영제를 이용하여 요오드의 농도 변화에 따른 방사선 차폐체의 방사선 감쇠율을 비교 평가하여 영상 정보의 손실을 최소화하고 차폐체로서 이용 가능한 차폐 효율을 평가하고자 한다.

가설 설정

제작한 수용성 요오드 조영제 혼합물의 효율을 측정하기 위해서 차폐 물질을 투과한 X선의 흡수 선량 감쇠율을 측정하였다. 조사 조건은 생식선을 차폐를 가정하였으며, 골반 촬영조건을 기준으로 조사야 40x40cm, 관전압 80kVp, 관전류 200mA, 조사시간 100ms, 20mAs, 거리 110cm를 기준으로 실험 하였다. 조사야의 중심에 R/F 검출기를 두고 측정기 위에 차폐체를 가로 9.

제안 방법

Fig. 2와 같이 차폐체마다 각각 5회 조사를 시행하고 감쇠된 조사선량 mR을 측정하였다. 조사선량 값은 흡수선량 단위인 mGy로 환산하고 평균값을 산출하였다.
제작한 수용성 요오드 조영제 혼합물의 효율을 측정하기 위해서 차폐 물질을 투과한 X선의 흡수 선량 감쇠율을 측정하였다. 조사 조건은 생식선을 차폐를 가정하였으며, 골반 촬영조건을 기준으로 조사야 40x40cm, 관전압 80kVp, 관전류 200mA, 조사시간 100ms, 20mAs, 거리 110cm를 기준으로 실험 하였다.
조사 조건은 생식선을 차폐를 가정하였으며, 골반 촬영조건을 기준으로 조사야 40x40cm, 관전압 80kVp, 관전류 200mA, 조사시간 100ms, 20mAs, 거리 110cm를 기준으로 실험 하였다. 조사야의 중심에 R/F 검출기를 두고 측정기 위에 차폐체를 가로 9.5cm, 세로 9.5cm 크기의 플라스틱 용기에 담아 조사하였다. Fig.
방사선 차폐체를 제작하기 위해서 수용성 요오드 조영제 이오메론 300(주)와 요오드의 농도 조절을 위해서 물을 사용하였다. 차폐체는 수용성 요오드 조영제 100%, 물 100%을 준비하여 수용성 요오드 조영제와 물을 각각 80 : 20, 60 : 40, 40 : 60, 20 : 80 비율로 희석하여 100ml를 각각 제작하였다. 제작한 차폐 도구는 두께 약 1.
평가 시 영상 정보의 소실 정도만을 평가하기 위해서 방사선 감쇠에 대한 정보는 제공하지 않았다. 혼합 비율에 따른 요오드 조영제 차폐체가 적용된 영상은 골반강 내 가스, 엉치 엉덩 관절, 두덩뼈 결합을 모두 관찰하기 좋은 영상을 선택하도록 하였다.

대상 데이터

차폐체에 따른 영상 정보 손실 정도를 확인하기 위해서 Fig. 3과 같이 전신 팬텀의 골반강 부위를 수용성 요오드 조영제 혼합물로 차폐하고 골반 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 영상의학과 근골격 전문의 2명과 근무 경력 10년차 이상의 방사선사 8명이 비교 평가하였다.
차폐체를 사용한 골반강의 영상 Fig. 5의 평가 결과 방사선사 8명 중 2명은 수용성 요오드 조영제 40ml 혼합물 영상을 선택하였고, 6명은 20ml 혼합 영상을 선택하였다. 영상의학과 전문의 2명은 수용성 요오드 조영제 20ml 혼합물 영상을 선택하였다.
방사선 차폐 도구 제작에는 수용성 요오드 조영제(이오메론 300(주))와 물을 혼합하여 제작하였다.
방사선 차폐체를 제작하기 위해서 수용성 요오드 조영제 이오메론 300(주)와 요오드의 농도 조절을 위해서 물을 사용하였다. 차폐체는 수용성 요오드 조영제 100%, 물 100%을 준비하여 수용성 요오드 조영제와 물을 각각 80 : 20, 60 : 40, 40 : 60, 20 : 80 비율로 희석하여 100ml를 각각 제작하였다.
영상 획득을 위해 전신 팬텀(PBU-60, kyoto kagaku, Japan)을 이용하였다.
5의 평가 결과 방사선사 8명 중 2명은 수용성 요오드 조영제 40ml 혼합물 영상을 선택하였고, 6명은 20ml 혼합 영상을 선택하였다. 영상의학과 전문의 2명은 수용성 요오드 조영제 20ml 혼합물 영상을 선택하였다. Fig.
3과 같이 전신 팬텀의 골반강 부위를 수용성 요오드 조영제 혼합물로 차폐하고 골반 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 영상의학과 근골격 전문의 2명과 근무 경력 10년차 이상의 방사선사 8명이 비교 평가하였다. 평가 시 영상 정보의 소실 정도만을 평가하기 위해서 방사선 감쇠에 대한 정보는 제공하지 않았다.

데이터처리

차폐체의 성분에 따른 신호 강도의 평균 차이가 있는지 알아보기 위해서 SPSS를 사용하여 일원 분산 분석을 시행하였다. 사후분석으로 scheffe test를 사용하여 차폐체의 성분에 따른 신호 강도 차이를 재확인하였다.
영상분석은 PACS system (DEJA-view, dong-eun information, Korea)을 이용하여 영상의 신호강도를 측정하고 SPSS Statistics 29.0 (SPSS for Windows, SPSS Inc., Chicago, IL)로 통계 분석하였다.
2와 같이 차폐체마다 각각 5회 조사를 시행하고 감쇠된 조사선량 mR을 측정하였다. 조사선량 값은 흡수선량 단위인 mGy로 환산하고 평균값을 산출하였다.
측정한 골격과 가스의 신호강도 평균값 차이는 차폐 부위의 대조도 차이를 나타낸다. 차폐체의 성분에 따른 신호 강도의 평균 차이가 있는지 알아보기 위해서 SPSS를 사용하여 일원 분산 분석을 시행하였다. 사후분석으로 scheffe test를 사용하여 차폐체의 성분에 따른 신호 강도 차이를 재확인하였다.
흡수선량 감쇠를 분석하기 위해서 골반 일반촬영 조사선량을 기준으로 차폐체 없이 용기만을 두고 5회 조사 시 평균 964mGy의 흡수선량이 R/F 검출기에 측정되었다. 이것을 기준으로 성분별로 차폐 후 5회씩 조사하였을 때 조사선량 평균 감쇠는 Table 1과 같다.

성능/효과

방사선 일반촬영에서 기존의 방사선 차폐체는 투과하는 방사선을 효과적으로 감쇠하지만 조사야에 포함될 경우 영상 정보 손실이 발생한다. 본 논문에서 사용한 수용성 요오드 조영제 차폐체는 방사선 감쇠 효율은 기존의 차폐체보다 떨어지지만 차폐체가 관찰하는 목적 부위 이거나 가까이 위치하여 차폐체를 적용하지 못하는 경우에 사용하여 영상 정보 손실을 최소화하면서 피폭선량 감소의 역할을 할 수 있다.
이것을 기준으로 성분별로 차폐 후 5회씩 조사하였을 때 조사선량 평균 감쇠는 Table 1과 같다. 수용성 조영제 100ml 사용 시 평균 23mGy을 측정되어 Table 2에서 기준 대비 97.62%, 수용성 조영제와 물을 각각 60:40, 40:60, 20:80로 희석하여 차폐한 결과 평균 69mGy로, Table 2와 같이 차폐체의 유무에 따라 흡수선량의 감쇠율은 92.84%, 128 mGy로 86.71%, 258mGy로 73.24%의 감쇠를 보였다. 물 100ml로 차폐 시 평균 619mGy로 기준 대비 35.

후속연구

수용성 요오드 조영제의 활용은 차폐체 적용 검사 증가로 매년 높아지고 있는 국민 방사선 피폭량을 실질적으로 줄이고 건강에 이바지할 수 있을 것으로 사료 된다. 다만 인체의 부위나 두께 체질량에 따라 영상 정보 손실 정도가 다르기 때문에 다양한 부위와 조건에 따른 차폐체의 용량이나 농도에 대한 추가적인 연구와 차폐체를 안정적으로 담을 수 있는 전용 용기가 필요할 것이다.
수용성 요오드 조영제 혼합 차폐체는 방사선 감수성이 높은 목적 부위의 영상 정보 전달을 위한 차폐체로 활용하는 것을 제한한다. 방사선 방호 활동은 기존의 방사선 차폐를 목적으로 하는 차폐체의 차폐 효율에 미치지는 못한다.

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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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