Ⅰ.서 론

의료 영상 시설이나 장비는 과학의 진보로 비약적으로 발전하고 있으며, 그 시설 및 검사가 증가하고 있다. 이에 국내 종사자의 피폭관리는 방사선 안전관리 규칙에 의하 여 관리 되고 있다. 환자의 경우 국제방사선방호위원회 (International Commission on Radiological Protection, ICRP)에서 진단절차, 중재방사선 절차 또는 치료 절차와 관 련하여 의료에 의한 이익을 우선시 하고 있기 때문에 선량 한도와 선량제약치가 규정되어 있지 않다¹⁾. 따라서 피폭을 관리할 필요가 없다고 생각할 수 있으나, 방사선 검사를 행 함에 있어 정당성을 부여하는 것일 뿐이지 의료피폭에 대한 선량이 관리되어지지 않아도 좋다는 의미가 아니다.

이러한 의료 선량 관리를 위해서 열형광선량계(thermoluminesence dosimeter, TLD) 및 전리조(transmission ionization chamber)를 이용한 실측 방법과 선량계가 없는 상태에서 환자의 피폭선량을 계산하는 간접 방법 등이 있 다. 선량계를 이용한 실측 방법이 가장 정확한 방법이지만, 방사선 조사야 내에 측정기와 연결되는 전선이나 검출기 물 질이 존재하는 경우 가능하고, 조사야에서 일정 부분의 영 역이 벗어나는 경우 측정이 불가능한 상황이 발생한다. 또 한, 측정 및 분석 시간의 소요 그리고 피폭 장해에 대한 부 정적인 측면이 있다. 간접 측정 방식의 경우에는 공기 중에 서 측정된 장치의 출력을 이용한 입사표면선량 계산법과 촬 영 조건을 바탕으로 1984년에 Edmonds에 의한 계산, 1999 년에 NCRP (National Council on Radiation Protection) 의 자료를 토대로 Tung과 Tasi의 계산, Mori에 의해 개발 된 Non Dosimeter Dosimetry-M (NDD-M)법 등이 있다. 이는 피폭선량 실측 장비 및 시간에 구애 없이 임상에서 환 자의 피폭선량 평가가 가능하다²⁾. 하지만 환자 피폭선량을 계산하는 방법이 국내·외에서 여러 가지 방법으로 인해 복 잡하고 실측 방법과의 정확도에서 차이가 나는 문제점이 있다³⁾.

따라서 기존의 선량 계산 방법을 보완한 새로운 간접 계 산 방법을 제시하여 실측 선량간의 오차를 줄일 뿐만 아니 라 방사선 관련 종사자들의 의료선량 평가가 쉽게 이루어 질 수 있도록 연구하고자 하였다.

Ⅱ.MATERIALS AND METHODS

1.실험 대상 및 방법

두부에 따른 피부입사선량(entrance surface dose, ESD)을 측정하기 위해 ICRU (International Commission on Radiation Units and Measurements)-44 표준으로 제 작된 Rando Man Phantom (Alderson Co, Australia)을 사용하였다. 제작된 Rando Man Phantom은 신장 174 ㎝, 체중 73.5 kg으로 각 2.5 ㎝ 두께별로 쌓여진 팬텀이다. 또 한 손목에 따른 ESD을 측정하기 위해 Acyrl phantom(7 ㎝)을 사용하였다. 인체 연부 조직, 뼈, 폐 등 등가 물질로 구성되어 팬텀을 측정하고자 하는 부위에 유리 소자를 3개 부착하여 방사선 피폭을 측정하였다. 유리 선량계는 선량의 측정 범위가 10 uGy~10 Gy로서 선량의존성 및 잠상 퇴행 이 작은 GD-352M을 가지고 열처리 과정을 거친 후 반복하 여 사용하였다⁴⁾.

또한 촬영 장비에 대해서는 multi function meter NEROTM mAx (Victoreen Model 8000, Moedling, Austria)를 사용하여 관전압, 관전류, 조사시간 및 조사선 량률을 측정하여 재현성 평가를 시행하였다. 결과는 보건 복지가족부령 제 349호에 의거하여 백분율 평균오차의 값 을 구하여 (1)식과 같이 평가하였다. NEROTM mAx의 유효 kVp는 75%, 감도는 low, 측정 지연시간은 ＋10 ms로 정하 였다. 유효 kVp는 NEROTM mAx 디텍터에 측정된 kVp평 균값에 설정된 % kVp이상의 peak만을 포함하였다.

관전압(kVp)의 백분율 평균 오차는 설정 치에 대하여 ±10%이내, 관전류는(mA)는 ±15%이내, 그리고 관전류량 (mAs)은 변압기 장치인 경우 ±15% 이내로 하여 실측 ESD와 선량 계산 공식을 통한 ESD 편차를 줄일 수 있도록 하였다.

2.선량계산 공식을 이용한 피폭선량 산출

1984년에 Edmonds는 진단용 발생 장치의 출력된 SSD (source to skin distance), 관전류량(mAs), 관전압(kVp), T (total filtration in mm aluminum)을 이용하여 skin dose을 다음 (2)식과 같이 도출하였다⁵⁾.

그러나 Edmonds는 질량 에너지 흡수 계수와 후방산란으 로 고려되지 않은 air kerma에 한해서 피부선량을 도출하 므로 피부입사선량간의 오차가 발생한다⁶⁾.

Tung과 Tasi는 NCRP의 자료를 토대로 자유공기노출 (free air exposure, FAE)을 산출하였다. FAE, 후방산란 계수 및 공기에 대한 조직의 평균 에너지 흡수 산란 계수를 곱하여 ESD를 얻었다. Tung과 Tasi는 ESD를 다시 다음 과 같이 (3)식을 고안하였다. ( μ e n / ρ ) a i r t i s s u e는 모든 진단 X-ray 에너지에서 약 1.06정도이며, Harrison에 따라 field 크기에 따른 BSF을 계산하였다⁷⁾.

또한, 1999년에 Tung과 Tasi는 Edmonds가 고안한 ESD 식에서 ESD와 X선 튜브 포텐셜 관계 및 ESD와 Al 필터의 상관관계에 대해 연구하여 다음 (4)식을 고안하였다⁷⁾.

Tung과 Tasi에 의해 고안된 출력 장치 독립 상수 C는 2.775였지만, 2006년 Hanan에 의해 C는 0.2775로 수정되 어 ESD를 산출하고 있지만 둘 다 사용되고 있다⁸⁾.

Mori에 의한 NDD-M은 촬영 장비의 정류 방식에 따라 ESD를 산출한다. 3상 전파 정류에 의한 ESD는 다음 (5)식 과 같이 계산되었다²⁾. 단상 전파정류장치는 ESD×0.55, 인 버터 장치는 ESD×0.95를 곱하면 된다.

여기서 kV(f)는 관전압 보정계수, f는 총여과 보정계수 를 나타낸다. 0.88×10^-2는 흡수선량 환산계수(mR-mGy 변환계수)이다.

표면 선량을 계산하기 위한 간이 환산법은 관전압, 관전 류, 시간, 거리, 여과판 등에 의해 보정계수로 변환하여 계 산한다. 간접 방식에 의해 표면선량을 도출해 낸 식을 통하 여 수정된 식은 다음 (6)식과 같다.

0.00877(myGy/mR)은 FAE의 mR에서 자유 공기 흡수 선량(mGy)으로 변환하는데 사용된 계수다. Tung과 Tasi에 의해 ( μ e n / ρ ) a i r t i s s u e는 모든 진단 X-ray 에너지에서 약 1.06 정도이다⁷⁾. 또한 mAs는 관전류(mA)×조사시간(sec)으로 이루어진 관전류량이며, T₁은 고유 필터, T₂는 부가필터이 다. SSD는 소스와 피부간의 거리이다. 촬영 조건과 부위에 각각 다른 kVp(관전압)과 BSF (back scatter factor)에 지 수(a, b)를 곱하여 ESD를 계산한다.

3.측정 방법 및 비교 분석

임상에서 사용하고 있는 촬영조건에 따라 정하여 환자테 이블 위에 인체 팬텀을 위치시켜 두부에 3개의 유리선량계 를 부착하였고, 손목 촬영의 경우 acrylic phantom(7 ㎝ 두 께)에 유리 소자를 부착하였다. 이를 바탕으로 임상 촬영조 건과 동일하게 검사를 시행하여 실측 ESD을 측정하여(Fig. 1), 선량 계산을 통한 ESD와 비교 분석하였다.

Ⅲ.결 과

1.두부 정면상 촬영조건에 따른 ESD 비교

의료기관 30여 곳을 측정한 결과 두부 정면상 촬영 조건 은 관전압은 50~87(avg: 73.1) kVp, 관전류량은 8~40 (avg: 22.0) mAs, 고유필터는 0.7~1.7 ㎝Al, 부가필터 0.1 ~1.5 ㎝Al로 나타났다. 두부 정면상 촬영 조건으로 실측 ESD 평가 결과 최소 0.24 mGy~최대 3.13 mGy 로 나타났 다. Hanan식은 최소 0.01 mGy에서 최대 2.79 mGy 의 차 이가 났다. NDD식은 최소 0.03 mGy에서 최대 1.24 mGy 의 차이가 나타났다. Edmonds식은 최소 0.03 mGy에서 최 대 2.15 mGy의 차이가 나타났다. Tung식에서는 최소 0 mGy에서 최대 0.82 mGy의 차이가 나타났다. 오차로 인 한 평균은 수정된 식은 -0.05±0.23 mGy, Hanan식은 0.05±0.73 mGy, NDD식은 -0.45±0.34 mGy, Edmonds 식은 -0.03±0.58 mGy, Tung식은 0.40±0.29 mGy이다. Tung(＊)의 field size는 30×30 ㎠, HVL은 2 ㎜Al로 ESD 를 계산하였다. 두부 정면상 촬영 조건으로 수정된 식의 관 전압 지수는 2.08이고, BSF의 지수는 1.28이었다. 유리 선 량계를 통한 실측값과 수정된 식의 차이는 최소 0 mGy에서 최대 0.41 mGy의 차이가 났다.

두부 정면 상 촬영조건에 따른 Tung식의 ESD값이 실측 에 따른 ESD값 보다 더 높은 경향을 보였으며,

NDD식의 ESD값이 실측에 따른 ESD값 보다 더 낮은 경 향을 보였다. 또한 각 의료기관의 실측 조건에 따른 평균 ESD값과 NDD식의 값이 가장 큰 차이를 보였다(Table 1, Fig. 2).

2.손목 정면상 촬영조건에 따른 ESD 비교

의료기관 30여 곳을 측정한 결과 손목 정면상 촬영 조건 은 관전압은 42~67(avg: 49.2) kVp, 관전류량은 2~13 (avg: 5.0) mAs, 고유필터는 0.7~2.5 ㎝Al, 부가필터 0.9 ~2.0 ㎝Al, 1.0 ㎝ Al＋0.1 ㎝Cu로 나타났다. 손목 정면상 촬영 조건으로 실측 ESD 평가 결과 최소 0.07 mGy~최대 0.50 mGy로 나타났다. Hanan식은 최소 0 mGy에서 최대 0.16 mGy의 차이가 났다. NDD식은 최소 0 mGy에서 최대 0.20 mGy의 차이가 나타났다. Edmonds식은 최소 0 mGy 에서 최대 0.16 mGy의 차이가 나타났다. Tung식에서는 최 소 0 mGy에서 최대 0.20 mGy의 차이가 나타났다. 오차로 인한 평균은 수정된 식은 0.00±0.02 mGy, Hanan식은 0.00±0.04 mGy, NDD식은 -0.07±0.04 mGy, Edmonds 식은 0.02±0.04 mGy, Tung식은 0.05±0.05 mGy이다. Tung(＊)의 field size는 30×30 ㎠, HVL은 2 ㎜Al로 ESD 를 계산하였다. 손목 정면상 촬영 조건으로 수정된 식의 관 전압 지수는 2.08이고, BSF의 지수는 1.27이었다. 유리 선 량계를 통한 실측값과 수정된 식의 차이는 최소 0 mGy에서 최대 0.04 mGy의 차이가 났다.

손목 정면상 촬영조건에 따른 Tung식의 ESD값이 실측에 따른 ESD값 보다 더 높은 경향을 보였으며, NDD식의 ESD 값이 실측에 따른 ESD값 보다 더 낮은 경향을 보였다. 각 의료기관의 실측 조건에 따른 평균 ESD값과 NDD식의 값이 가장 큰 차이를 보였다(Table 2, Fig. 3).

3.촬영 부위에 따른 가중치 비교

X선 발생장치의 선질은 관전압의 최대치에 의해 결정되 며 필터의 두께 증가로 스펙트럼의 형태가 고에너지 쪽으로 치우치며 평균에너지를 증가시킨다. 그러나 전류와 조사 시 간은 환자의 표면 선량에 있어 전자의 운동 에너지에 영향 을 주지 않고 X선의 양을 변동시킨다. 촬영 거리 역시 X선 의 선질에 영향을 미치지 않고, X선의 빔의 강도에 관한 거 리 역자승의 법칙으로 효과를 나타낸다. 두부 정면상이 a=2.08, b=1.28, 손목 정면상의 경우 a=2.08, b=1.27로 나 타났다(Table 3). 피사체의 ESD에 좌우인자로는 크게 관전 압 및 조사시간의 증가로 관전압의 지수 a및 BSF의 지수 b 에 영향을 미친다.

Ⅳ.고 찰

인공 방사선의 대부분을 차지하는 의료용 방사선은 병원 외래 및 입원 환자에게 가장 기본적으로 시행되고 있는 흉 부 X선 촬영에서부터 CT (computed tomography)와 PET (positron emission tomography)등이 있다. 질병의 진단, 치료, 예방 등에 필수적인 중요한 역할을 하고 있기 때문에 방사선 위험에 노출되어 있지만, 방사선 피폭의 장해를 최 소화하기 위한 노력이 필요하다. 이는 방사선종사자가 피검 자에게 조사되는 피폭선량을 정확히 알고 방사선 검사를 시 행한다면 환자의 불안을 해소하고, 피폭선량 경감에 향상시 킬 뿐만 아니라 불필요한 피폭선량을 줄이게 될 것이다⁹⁾. 미국에서는 미국의학물리사협회(American Association of Physics in Medicine, AAPM)를 중심으로 환자선량 권고 치에 대한 활동을 활발히 하고 있는데, 협회에서는 DRL이 라는 용어보다는 참조값(reference value)이라는 용어를 사용하고 있다¹⁰⁾. 영국은 영국방사선방호위원회(National Radiological Protection Board, NRPB)에 의해 전역에 걸 쳐 환자의 방사선량을 측정한다. 이를 바탕으로 국가환자선 량 데이터 베이스를 구축하여 분포도를 작성하고 국가 환자 선량 권고량을 제안하고 있다¹¹⁾. IAEA에서는 방사선 검사 시 최적화된 영상을 얻기 위해 안전 기준아래 촬영 조건 기 준에 따라 검사를 시행하고 있다. 진단참고준위를 모범등급 (guidance level, GL)이라는 표현을 사용하며 기본 안전규 정보고서를 발간하여 의료방사선에 대한 적절한 규제를 시 행하고 있다¹¹⁾. 그러나 IAEA의 모범등급은 유럽 성인을 기 준을 바탕으로 하고 있다^12-14). 유럽 성인과 국내 성인의 체 격 및 체형이 다르므로 IAEA의 기준으로 GL을 설정하는 것 은 고려되어야 한다. 진단 참고 준위를 설정을 위해 방사 선 검사에서 발생되는 환자의 조사량 측정하는 방법은 크 게 2가지로 분류한다. 미국의 CRCPD의 Technical White Paper: Monitoring and Tracking of Fluoroscopic Dose 의 자료에 의하면 직접 측정 방법과 간접 측정법으로 분류 하고 있다¹⁵⁾. 직접 측정법은 일반적으로 인체 및 란도 팬텀 등으로 특정 위치에 유리소자 및 선량계를 배치하여, 선량 을 기록하여 최대 피폭선량을 제시한다. 국내에서는 의료방 사선에 대한 직접 실태조사를 시행하고 진단참고준위 설정 을 위해 유리선량계를 비롯하여 ion chamber, DAP meter, multi-detector-O system (Unfors)나 OSL Macrostar Reading System등을 통하여 측정하고 있다. 그러나 임상 에서 피폭선량 측정기를 보유하고 있는 시설은 극소수에 불 과할 뿐만 아니라, 피검자에 피폭되는 선량을 정확한 값을 알려 주기 위해서는 측정 및 분석 시간이 많이 소요되는 단 점이 있다. 이러한 이유 등으로 계산에 의한 환자 선량을 알 기 위해 많은 연구가 선행되어 왔다. Edmonds의 표면 선량 계산은 관전압, 관전류, 반가층, SSD 측정이 되면 환자 표 면선량을 도출해 낼 수 있다. 그러나 피부 선량에 대한 공기 커마의 상호관계 및 후방산란시 에너지 흡수선량의 상호계 수를 고려하지 않는 특징이 있다. 1998년에 연구한 Tung은 FAE와 후방산란을 고려한 피부에 대한 평균 에너지 흡수 계수 비율을 계산하여 ESD을 계산하였다. 그러나 Tung식 은 제한된 field size와 HVL 때문에 실측 ESD와 오차가 발 생한다. Mori에 의해 개발된 NDD-M법은 후방 산란선을 고려하며 단위를 mGy로 사용하고, X선의 출력선량을 알지 못하더라도 X선 장치의 정류 방식별로 단상전파정류, 3상 전파정류, 인버터장치로 구분하여 각 관전압 및 총 여과별 계수별로 측정 그 값으로 계산을 할 수 있게 한 방법이다. Non Dosimeter Dosimetry에 의한 환자선량 추측 방법은 기존의 선량값을 표시하지 않는 방사선 발생장치에 있어 서 환자 선량값을 추측하는 유용한 방법으로 활용이 가능 하다¹⁶⁾. 하지만 실무의 현장에서 DICOM 정보를 파악하고 다시 계산을 하기에는 현실적인 어려움이 있다. 이러한 간 접적인 방식은 방사선 장비의 기술적인 요인 및 X선의 측정 방식에 대하여 정확한 정보를 가지지 못하면 정확한 피폭선 량을 평가할 수 없다. 또한 장치의 정도관리가 정확하지 않 은 장치에서는 오차가 크게 발생하는 특징이 있다³⁾. Mori에 의해 개발된 NDD-M은 실측정한 ESD값과 가장 큰 오차가 있었다. 수정된 식은 기존 식에 관전압과 BSF, 고유 필터와 부가필터를 가중치 두어 실측 ESD값과와 유사하게 ESD의 값을 도출해 내는 것이다. 본 연구에서는 유리 선량계에 의 한 실측 ESD가 선량 계산 공식을 통한 ESD보다 전체적으 로 높게 나타났다. 진단용 X선 촬영 장치의 노후, 외부 전력 의 불안정성, 촬영실 내부의 온도와 습도에 대한 변화로 인 한 촬영 장치의 성능 저하로 출력의 불안정성의 요인으로 볼 수 있다. 그리고 관전압, 관전류, 조사시간에 대한 재현 성 차이로 인하여 영상의 질 및 ESD에 영향을 미치기 때문 이다. 오차를 줄이기 위한 우선 의료 정도 관리가 선행 되어 야만 실측에 따른 피폭 선량 오차를 줄이게 될 것이다. 의료 피폭에 선량관리가 소홀해진다면 과다 혹은 과소 노출로 직· 간접적으로 환자 및 의료인에게 영향을 끼칠 것이다. 그러 나 간접 측정법의 환자 선량 계산 모니터링의 완벽한 시스 템을 구축할 수는 없다. 그렇다고 환자 전원을 직접 측정으 로 피폭선량을 측정하여 평가한다는 것은 현실적인 어려움 이 있다. 따라서 각 일반 촬영 등에 있어, 그 병원에서의 평 균 체격과 촬영 조건을 파악하고 수정된 간접 방식의 선량 계산으로 환자 선량을 환산하여 평가하는 것이 더 도움이 될 것이다. 이에 각 기능 등을 사용할 수 있는 가장 좋은 지 표를 사용하여 환자의 방호를 구축하여야 할 것이다. 그러 나 이번 연구의 한계는 다음과 같다. 첫째, 제한된 의료기관 의 수로 피폭선량을 산출을 위한 ESD 평가가 제한 될 수 있 다. 둘째, 임상에서 많이 사용되는 일반 방사선 촬영에 대한 ESD 평가가 이루어진다면 더 다양한 결과를 도출해 낼 수 있을 것이다. 즉, 촬영 거리 및 촬영 조건의 변화로 인한 ESD 결과가 더 다양하게 이루어 질 것이다. 셋째, 고형적인 피사체로 연구가 이루어져 피검사체의 체형 및 체격의 고려 에 따른 변수를 고려한다면 실제 환자에 대한 ESD 평가를 할 수 있을 것이다.

Ⅴ.결 론

진단 방사선량의 피부 선량을 평가하기 위해 선량계를 통 한 실측 방법을 이용하지 않고 다양한 선량 산출 계산 방법 이 있다. 본 연구에서는 기존의 식을 바탕으로 관전압, 고유 필터, 부가필터, 그에 따른 BSF에 가중치를 두어 ESD를 제 시하였다. 이에 간접 식간의 피폭 선량 차이를 제시할 뿐만 아니라 실측을 통한 방사선 피폭 선량간의 오차를 줄이게 되어 좀 더 정확한 의료 피폭선량 평가가 마련되어 질 것이 다. 또한 환자가 받는 의료 피폭에 대한 관리가 더욱 용이하 게 되고, 장소 및 시간에 구애 받지 않고 환자피폭선량 저감 화에 더 노력하게 계기가 될 것이다.