[논문]CT 조영제를 이용한 친환경적인 방사선 차폐에 관한 연구 및 고찰

김성길; 지연상

doi:10.7742/jksr.2023.17.6.827

초록
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방사선 촬영 조영제는 특수 조영을 필요로 하는 병원에서 인체 장기 및 특정한 부위 검사를 촬영할 때 흔히 쓰이고 있다. 특히 컴퓨터단층촬영(Computed Tomography CT) 조영제는 요오드(Iodine)라는 물질이 혼합되어 있는데 이것이 방사선의 에너지를 흡수하면서 방사선 영상 이미지에서 하얀색으로 보이게 되어 영상의 화질을 더욱 개선시킨다. 또한, 혈관에서 혈액과 같이 움직이는 CT 조영제는 근육 및 물과 확연히 구분을 시켜주고 있어 조영제를 병원에서 많이 사용하고 있다. 이러한 조영제는 엑스레이를 흡수하지만, 엑스레이를 흡수하기 위해서는 밀도가 높거나 방사선 흡수계수가 높아야 한다. 조영제가 혈관에 투입되기 때문에 밀도가 높으면 혈관에 무리가 가서 환자는 쇼크 상태가 오기 때문에 물과 비슷한 밀도를 맞춰야 하고 부작용에 대해 항상 신경을 써야한다. 또한, CT 조영제의 양을 환자의 체형에 따라 조절하면서 쓰고 남은 조영제를 폐기하는데 이것을 방사선 차폐재로 재활용을 할 수 있는 아이디어를 알아보고자 하였다. 조영제와 물을 혼합하는 방법에는 조영제 10%와 물 90%, 조영제 30%와 물 70%, 조영제 50%와 물 50%으로 3가지로 혼합하였다. CT 촬영은 광주광역시 U병원에서 GE사 4채널 CT를 사용하였으며 조영제와 물을 혼합하여 듀란병에 저장하였으며, 물 90%와 조영제 10% 혼합 액체의 밀도가 1.4 g/mL 정도일 때의 물질을 찾아보면 MYLAR라는 물질과 비슷한 것을 확인하였고, 물 70%와 조영제 30% 혼합 액체의 밀도가 1.76 g/mL일 때는 Polyvinylidene과 비슷한 물질인 것을 알 수 있었으며, 물 50%와 조영제 50%일 때 혼합 액체의 밀도는 2.3 g/mL일 때는 콘크리트(concrete) 밀도와 비슷한 밀도를 구성하고 있음을 알 수 있었다. 본 실험의 결과를 통해서 물 50%와 조영제 50%를 혼합한 액체는 콘크리트 차폐와 비슷한 밀도를 가지고 방사선의 차폐가 가능하였다. 따라서 콘크리트 두께와 비교하여 조영제를 50% 이상 첨가한 두께를 이용한 차폐재를 만든다면 충분한 차폐재의 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.

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CT(Computed Tomography) contrast agents are commonly used in general hospitals and university hospitals when taking radiographic examinations. The CT contrast medium contains a mixture of a substance called "Iodine", which absorbs radiation energy and makes it appear white in the CT image, further i...

CT(Computed Tomography) contrast agents are commonly used in general hospitals and university hospitals when taking radiographic examinations. The CT contrast medium contains a mixture of a substance called "Iodine", which absorbs radiation energy and makes it appear white in the CT image, further improving the image quality. In addition, the CT contrast agent, which moves like blood in the blood vessels, clearly differentiates it from muscle and water, so CT contrast agents are widely used in hospitals. These CT contrast agents absorb X-rays, but in order to absorb X-rays, they must have a high density or a high radiation absorption coefficient. Since the CT contrast agent is injected into the blood vessels, if the density is high, the blood vessels are strained and the patient is in shock. For this reason, it is necessary to match the density similar to that of water and always pay attention to side effects. In addition, the amount of CT contrast medium is adjusted according to the patient's body shape, and the remaining contrast medium is discarded. However, This study tried to find out the idea of recycling it as a radiation shielding material. Since the CT contrast medium has a high radiation absorption coefficient at a density similar to that of water, the amount to absorb radiation is adjusted, the amount of contrast medium and the amount of water are adjusted, and the amount of radiation absorbed is determined by mixing with water. In addition, a study was conducted to find out the result of the difference in radiation absorption in various ways by comparing the radiation quality coefficient and absorption coefficient with other substances or materials in an environmentally friendly method harmless to the human body by mixing CT contrast medium and water.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. CT contrast agents and characteristics.
그림 Fig. 2. Proportions of three mixtures of contrast agent and water.
그림 Fig. 3. Duran disease mixed with water and contrast agent and CT scan settings.
그림 Fig. 4. CT Scout Images.
그림 Fig. 5. CT image of a liquid mixed with 90% water and 10% contrast agent.
그림 Fig. 6. CT image of a liquid mixed with 70% water and 30% contrast agent.
그림 Fig. 7. CT image of a liquid mixed with 50% water and 50% contrast agent.
그림 Fig. 8. Average value measured at 5 points in a mixture of water and contrast agent.
그림 Fig. 9. CT HU value of water and contrast medium mixture after 2 weeks.
그림 Fig. 10. Comparison of density values according to each HU value.
그림 Fig. 11. Materials at a density similar to the ratio of water to contrast liquid mixture.
그림 Fig. 12. Geant4 simulation for each material of kvp radiation beam.

AI 본문요약
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제안 방법

Fig. 2는 3차 증류수와 조영제를 사용하여 실험을 하였으며, 조영제와 물을 혼합하는 방법에는 조영제 10%와 물 90%, 조영제 30%와 물 70%, 조영제 50%와 물 50%로 3가지로 혼합하였다. CT 촬영은 광주광역시 U병원에서 GE사 4채널 CT를 사용하였으며 조영제와 물을 혼합하여 일반 유리병보다 두꺼운 실험용 듀란병에 혼합하였다.
실험은 Fig. 3과 같이 CT를 위한 환경을 설정 하였고 잘 구분하기 위하여 듀란병 위에 10원 크기 코인(물 70% + 조영제 30% 듀란병)과 50원 크기 코인(물 90% + 조영제 10%)을 올려놓았고 다른 하나인 물 50%와 조영제 50%에는 아무것도 올려놓지 않았다. Fig.

대상 데이터

1은 일반 병원에서 CT 촬영 시 사용하는 아스헥솔주300(Ashexol inj. 300) 이라는 CT 조영제를 사용하였다. 이 조영제는 환자에게 투여하고 남은 조영제를 모아서 조영제 병에 보관하였으며, 일반적인 CT 조영제의 특징으로 끊는점과 어는점 등이 표시되어 있고 밀도는 물과 비슷한 1.
2는 3차 증류수와 조영제를 사용하여 실험을 하였으며, 조영제와 물을 혼합하는 방법에는 조영제 10%와 물 90%, 조영제 30%와 물 70%, 조영제 50%와 물 50%로 3가지로 혼합하였다. CT 촬영은 광주광역시 U병원에서 GE사 4채널 CT를 사용하였으며 조영제와 물을 혼합하여 일반 유리병보다 두꺼운 실험용 듀란병에 혼합하였다.

성능/효과

본 실험의 결과를 통해서 물 50%와 조영제 50%를 혼합한 액체는 콘크리트 차폐와 비슷한 밀도를 가지고 방사선의 차폐가 가능하였다. 따라서 콘크리트 두께와 비교하여 조영제를 50% 이상 첨가한 차폐재를 만든다면 충분한 역할을 할 수 있을 것으로 사료 되며, 조영제 50% 이상일 때 5cm 이상일 경우 kVp 에서는 대다수의 방사선을 흡수함을 알 수 있었다. 따라서, 병원에서 사용하고 남은 조영제를 모은 후 5cm 이상의 두께를 이용해 조영제와 물을 50 : 50으로 혼합한 후 사지 촬영과 같은 낮은 kVp에서는 충분한 차폐 효과를 지닐 수 있을 것으로 실험 결과를 통해 알 수 있었다.
따라서 콘크리트 두께와 비교하여 조영제를 50% 이상 첨가한 차폐재를 만든다면 충분한 역할을 할 수 있을 것으로 사료 되며, 조영제 50% 이상일 때 5cm 이상일 경우 kVp 에서는 대다수의 방사선을 흡수함을 알 수 있었다. 따라서, 병원에서 사용하고 남은 조영제를 모은 후 5cm 이상의 두께를 이용해 조영제와 물을 50 : 50으로 혼합한 후 사지 촬영과 같은 낮은 kVp에서는 충분한 차폐 효과를 지닐 수 있을 것으로 실험 결과를 통해 알 수 있었다.
본 실험의 결과를 통해서 물 50%와 조영제 50%를 혼합한 액체는 콘크리트 차폐와 비슷한 밀도를 가지고 방사선의 차폐가 가능하였다. 따라서 콘크리트 두께와 비교하여 조영제를 50% 이상 첨가한 차폐재를 만든다면 충분한 역할을 할 수 있을 것으로 사료 되며, 조영제 50% 이상일 때 5cm 이상일 경우 kVp 에서는 대다수의 방사선을 흡수함을 알 수 있었다.

참고문헌 (7)

Y. K. Kim, J. J. Han, K. S. Lee, "A Study on Characteristic of Photoelectric Absorption with Diagnostic X-ray Contrast Media", Journal of Korean Society of radiological technology, Vol. 21, No. 1, pp. 46-51, 1998.？
H. H. Gang, D. H. Kim, "Study on Shielding using CT Contrast Medium", Journal of radiological science and technology, Vol. 12, No. 5, pp. 693-698, 2018. https://doi.org/10.7742/jksr.2018.12.5.693？

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Y. H. Seoung, "Development of Self-Diagnosis Linearity Quality Assurance Technique in Computed Tomography by Using Iodic Contrast Media", The Journal of the Korea Contents Association, Vol. 15, No. 5, pp. 436-443, 2015. http://dx.doi.org/10.5392/JKCA.2015.15.05.436？

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S. C. Kim, K. T. Kim, J. K. Park, "Barium Compounds through Monte Carlo Simulations Compare the Performance of Medical Radiation Shielding Analysis", Journal of the Korean Societyof Radiology, Vol. 7, No. 6, pp. 403-408, 2013. https://doi.org/10.7742/jksr.2013.7.6.403？

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B. C. Kim, J. Y. Choi, K. K. Joo, S. Y. Park, Y. S. Song, H. J. Woo, "Feasibility Study of an Alcohol-Based Liquid Scintillation Detector and Its Application", Advances in High Energy Physics, Vol. 2021, pp. 1-10, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6672655？

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B. C. Kim, S. Y. Park, Y. S. Song, H. J. Woo, K. K. Joo, J. Y. Choi, "Development of an Alcohol-based Liquid Scintillator and its Application", New Physics: Sae Mulli, Vol. 71, No. 1, pp. 21-28, 2021. https://doi.org/10.3938/npsm.71.21？

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B. C. Kim, D. Y. Kim, K. K. Joo, "Range Measurement Using Electron Beams with Alcohol-based Liquid Scintillator", New Physics: Sae Mulli, Vol. 71, No. 7, pp. 593-598, 2021. http://dx.doi.org/10.3938/NPSM.71.593

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