Ⅰ. 서 론

현대의학에서 진단 및 치료분야에서 진단방사선영역에서 의 X선 검사건수는 2007년 약 1억 6189건에서 2011년에는 약 2억 2218만 건으로 매년 7∼9%씩 증가하고 있다[1]. 이 렇듯 해마다 X선을 이용하는 검사건수의 증가는 X선에 의 한 환자의 피폭선량에 대한 관심도가 증가하여 식품의약품 안전처(이하 식약처)에서도 2006년부터 환자 선량 평가실 험을 구축을 시작으로 2007년부터 환자 선량 권고량 가이드 라인을 발간하여 배포하고 있다. 이후 2012년 일반영상의학 검사의 환자 선량 권고량 가이드라인[2], 2013년 소아 일반 영상의학검사의 표준촬영 가이드라인을 제작하여 촬영부위 별 X선 조사조건 및 조사야에 대하여 권고를 하고 있으며, 국 제사회는 1996년 국제기본안전표준(Basic Safety Standard; BSS)을 제정하여 전리방사선에 대한 방호와 2008년에는 국 제방사선방호위원회(ICRP)에서 진단참조준위를 설정하여 X선검사 시 환자 피폭선량에 대한 방사선 최적화를 권고하 였다[3]. 이렇듯 X선을 이용하는 기기의 환자피폭선량 저감 화에 대한 노력과 방사선발생장치에 대한 적절한 정도관리 가 요구되고 있다. 현재 보고되는 많은 논문들중에서 많이 사용하는 유리선량계의 특성과 이를 이용한 환자 피폭선량 에 관한 연구와[4-7] DAP를 이용한 입사선량에 관한 평가 등[8-9] 피폭선량측정기기들과 환자의 피폭선량 저감화를 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다[10-11].

본 연구에서는 유리 선량계(Glass Dosimeter: GD), 면적 선 량계(Dose Area Product: DAP), 반도체 선량계(Semiconductor Dosimeter)를 이용하여 선량계들의 선량 실측치를 비교 평 가하여 선량계의 특성을 파악하고 각각의 선량계의 이용에 따른 유용성을 알아보고자 한다.

Ⅱ . 대상 및 방법

1. 실험기기

본 실험을 위하여 선량 측정에는 Fig. 1에서 (a)는 반도체 선량계 Piranha 657 (RTI Electronics, Sweden), (b)는 면적 선량계 Vacu DAP Bluetooth duo(JPI Healthcare, Korea), (c)는 유리 선량계(AGC Techno Glass Co, Japen)를 사용하 였다. 방사선 발생장치로는 AccuRay-650R(Dong Kang, Korea)로 고주파 인버터 (Hight Frequency Inverter Type) 3상 방식으로 고유여과(inherent filtration)는 0.9 mmAl이 고 부과여과(additional filtration)는 1.5 mmAl를 갖는다.

반도체 선량계는 Piranha 657의 External detector를 이용해 측정하였고, 이는 오차범위가 ± 5%이내 이며, 선량 측정범위는 최소 0.5 μGy부터 최대 1,500 Gy까지 측정이 가능하다.

면적선량계는 간편하고 실시간성을 갖추고 있는 선량계 로 피부입사선량(Enterance Surface Dose; ESD)을 나타 내는 것으로 조사야 SID에 따른 후방산란계수 X선 입사선 량을 실시간으로 표시하며, X선 입사부의 피폭정도를 판단 할 수 있다[12].

유리선량계는 총 12개를 사용하였고 SC-1 모델로 30 mm × 40 mm × 9 mm 크기이며 사각모형이다. 측정 선량 범위는 1 μGy∼10 Gy / 1 μSv∼1 Sv이다. FGD-202(AGC Techno Glass Co, Japan)를 이용하여 유리 선량계의 판독 장치로 사용하였다[13].

2. 실험 방법

1) 방사선 선량측정

실험 전에 정확한 측정을 위해 사용될 GD 소자를 DKN402 (Yamato Scientific. LTD, Japan)를 사용하여 열처리 과 정(400℃, 1시간)에 의해 혹시 남아있을 선량을 제거하였 다. [Fig. 2]처럼 위치시킨 후 선량계를 각각 측정하였고, 후방산란을 제거하기 위해 면적선량계 밑에 납판을 두었다. 선량에 대한 재현성 확보를 위해 실험에 이용한 유리선량계 12개와 면적선량계, 반도체선량계를 동일한 절차로 하여 5 회 이상 반복 측정하였다.

SID는 일반촬영과 같은 조건으로 설정하기 위해 일반촬 영 시 주로 사용하는 100 cm로 설정하였고, Table 1과 같이 관전압 (kVp)과 관전류 (mA), 조사면 (Field size)을 설정 하였다. 조사야의 경우 면적선량계의 최대 크기인 15 × 15 cm²을 고려하여 설정하였다.

DAP의 경우 선량값은 다음의 식(1)을 이용하여 산출하 였다.

본 논문에서는 조사야 크기를 10 × 10 cm, 15 × 15 cm으 로 하고 관전압 세 그룹(60 kV, 70 kV, 80 kV)과 관전류를 10 mAs, 16 mAs 2가지 조건을 이용하여 유리 선량계, 면적 선량계, 반도체 선량계의 선량 값들을 그래프로 나타내었다.

2) 선량계별 선량 값 차이 비교

각각의 선량계에서 나타난 실측치를 비교하기 위해 임의 로 반도체 검출기 값 1을 기준하였다. 이는 일반적으로 사용 이 간편하여 보편적으로 선량 측정에 주로 이용하기 때문에 이 값을 기준으로 하여 면적 선량계와 유리 선량계 간의 선 량값 차이를 구하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 선량계별 선량 실측 치

1) 조사야 0 ×10 cm, 관전류 10 mAs

각각의 선량계 평균값은 관전압 60 kV에서 유리 선량계 0.67 mGy, 면적 선량계 0.54 mGy, 반도체 선량계 0.67 mGy, 관전압 70 kV에서는 유리 선량계 0.93 mGy, 면적 선량계 0.74 mGy, 반도체 선량계 0.93 mGy. 관전압 80 kV에서는 유리 선량계 1.23 mGy, 면적 선량계 0.96 mGy, 반도체 선량계 1.20 mGy이었다.

실험 조건에 의한 반도체선량계, 유리선량계, 면적선량계 각각의 R제곱 값은 0.9983, 0.9999, 0.9992로 관전압 값이 증가함에 따라 측정 선량 값도 증가하는 선형성(linearity) 을 알 수 있었다[Fig. 3]. Table 2

2) 조사야 10 × 10cm, 관전류 16 mAs

각각의 선량계 평균값은 관전압 60 kV에서는 유리 선량 계 1.08 mGy, 면적 선량계 0.87 mGy이며 반도체 선량계 1.11 mGy, 관전압 70 kV에서는 유리 선량계 1.51 mGy, 면 적 선량계 1.19 mGy이며 반도체 선량계 1.49 mGy, 관전압 80 kV에서는 유리 선량계 1.99 mGy, 면적 선량계 1.55 mGy이며 반도체 선량계 1.90 mGy이었다. Table 3

실험 조건에 의한 반도체선량계, 유리선량계, 면적선량계 각각의 R제곱 값은 0.9995, 0.9999, 0.9988로 관전압 값이 증가함에 따라 측정 선량 값도 증가하는 선형성(linearity) 을 알 수 있었다[Fig. 4].

3) 조사야 15 × 15 cm, 관전류 10 mAs

각각의 선량계 평균값은 관전압 60 kV에서는 유리 선량 계 0.65 mGy, 면적 선량계 1.08 mGy, 반도체 선량계 0.61 mGy, 관전압 70 kV에서는 유리 선량계 0.90 mGy, 면적 선량계 1.55 mGy, 반도체 선량계 0.83 mGy, 관전압 80 kV 에서는 유리 선량계 1.18 mGy, 면적 선량계 1.93 mGy, 반 도체 선량계 1.07 mGy이었다. Table 4

실험 조건에 의한 반도체선량계, 유리선량계, 면적선량계 각각의 R제곱 값은 0.9994, 0.9989, 0.9963로 관전압 값이 증가함에 따라 측정 선량 값도 증가하는 선형성(linearity) 을 알 수 있었다[Fig. 5].

4) 조사야 15 × 15 cm, 관전류 16 mAs

각각의 선량계 평균값은 관전압 60 kV에서는 유리 선량 계 1.03 mGy, 면적 선량계 1.74 mGy이며 반도체 선량계 0.98 mGy, 관전압 70 kV에서는 유리 선량계 1.42 mGy, 면적 선량계 2.37 mGy이며 반도체 선량계 1.33 mGy, 관전 압 80 kV에서는 유리 선량계 1.89 mGy 면적 선량계 3.02 mGy이며 반도체 선량계 1.71 mGy이었다. Table 5

실험 조건에 의한 반도체선량계, 유리선량계, 면적선량계 각각의 R제곱 값은 0.9994, 0.9971, 0.9999로 관전압 값이 증가함에 따라 측정 선량 값도 증가하는 선형성(linearity) 을 알 수 있었다[Fig. 6].

2. 선량계별 선량 값 차이 비교

반도체 선량계를 기준으로 각각의 선량계의 실측치를 비 교한 선량 값들을 아래의 표와 그래프로 나타냈다. Table 6, [Fig. 7]

조사야 크기를 10 × 10 cm으로 하였을 때 관전류 10 mAs에서는 유리선량계와 반도체 선량계는 차이가 거의 없 으나, 면적선량계는 낮은 선량 값을 나타냈고, 관전류를 16 mAs로 증가하였을 경우에도 마찬가지로 유리선량계와 반 도체 선량계는 차이가 거의 없으나, 면적선량계의 경우 낮 은 선량 값을 나타냈다. 한편, 조사야 크기를 15 × 15 cm로 넓혔을 경우 면적선량계에서 선량값이 다른 선량계보다 크 게 나타났는데 관전류 10 mAs, 16 mAs로 증가시켰을 경우 면적선량계에서 선량값이 다른 선량계보다 크게 나타남을 알 수 있었다.

Ⅳ. 고 찰

각각의 선량계 특징으로 유리 선량계는 소자 간 재현성이 우수하며 퇴행 현상이 거의 없고 주변 온도 환경에 영향을 거의 받지 않아 누적 판독이 가능한 특성을 지니고 있다. 면 적 선량계는 전리함의 구조로 엑스선 장치의 조사야 크기에 따른 전체를 측정할 수 있는 선량계로 진단방사선영역에서 사용하는 방사선 발생장치 등에 모두 설치할 수 있는 특성 을 가진다. 반도체 선량계는 에너지 분해능이 우수하며 입 사 방사선의 에너지와 출력 펄스와의 비례성이 좋고 응답속 도가 빨라 계측결과를 바로 확인할 수 있다. 앞선 여러 논문 들을 살펴보면 한재복 등은 “입사표면선량 계산에 따른 진 단용X-선 촬영시 피폭선량 비교 연구를 통해 Edmonds가 고안한 ESDs식과 유리선량계의 실측치를 비교 평가하였 고[14], 윤영우 등 “관전류 변화에 따른 면적선량과 영상 농도 평가”에서 면적선량계를 이용하여 필름과 DR(Dgital Radiography)의 농도를 비교하여 평가하였다[15]. 또한, 이강민 등 “IVR장치의 면적선량계교정 및 오차율 분석”에서 선량 실측에서 면적선량계의 오차율이 커 교정검출기의 혀 용오차를 ± 10%에서 ± 5%이하로 줄이는 교정값에 대한 연 구의 필요성을 강조하였다[16]. 또한, 김교태 등은 “의료영 상시스템에서 면적선량계 기반의 피폭선량관리시스템의 가 능성 연구”를 통해 전리함 기반의 방식과 면적선량계 기반 의 방식을 비교 평가하였는데 이 논문에서는 관전압에 따른 상관관계 여부를 확인하였다[17]. 이렇듯 DAP와 GD 등 선 량계를 이용하여 환자의 피폭선량과 영상의 질(quality)에 관한 논문들이 많이 보고되는 실정이다. 본 저자의 선행 연 구로 “유리선량계의 단계별 관전류량 변화에 따른 특성 연 구”를 통해 유리선량계의 특성을 평가하였고[18], “두개부, 흉부, 복부검사시 반도체 선량계와 면적선량계를 이용한 선 량값의 측정 및 비교”를 통해 상관관계를 평가하였다[19]. 본 연구를 통해 확인한 사항은 조사야 크기 10 × 10 cm, 관 전류 10 mAs, 16 mAs에서는 유리선량계와 반도체 선량계 의 경우 차이는 거의 없으나, DAP의 경우 낮은 선량 값을 나타냈다. 조사야크기 15 × 15 cm, 관전류 10 mAs, 16 mAs에서는 조사야 크기가 커질수록 DAP에서 선량값이 다 른 선량계보다 크게 나타남을 알 수 있다. 관전압 뿐만 아니 라 조사야 크기에 따라 면적선량계와 다른 선량계의 선량 실측치에 큰 차이가 나타남을 알 수 있었다.

본 연구에서는 유리 선량계, 면적 선량계, 반도체 선량계 를 이용하여 선량계들의 선량 실측치를 비교 평가하여 선량 계의 특성을 파악하고 각각의 선량계의 이용에 따른 유용성 을 알아보고자 하였고, 연구의 제한점 및 추후 연구진행으 로 방사선발생장치의 형식에 따른 종류 예를 들어 단상장 치, 콘덴서 방식의 장치 등 다양한 장치들에 관한 연구와 촬 영 조건을 보다 넓고 세밀하게 구분하여 장치별 선량계별 선량 실측치를 구할 필요가 있겠다.

Ⅴ. 결 론

임상에서 주로 사용하는 많은 선량측정기들 중에서 유리 선량계, 면적 선량계, 반도체 선량계를 사용하여 진단영역 의 X선 에너지를 설정하여 실험을 진행하였다. 실험한 결과 유리 선량계, 반도체 선량계를 이용하여 설정한 조건에서 각 선량계 특성에 따른 차이가 발생하였고 특히, 면적 선량 계의 값은 많은 차이가 나타남을 알 수 있었다, 이러한 실험 결과를 바탕으로 일반촬영에서 조사야의 크기에 따라 선량 실측값이 크게 차이가 나타난다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 조사야를 줄이거나 확대하는 경우가 많은 일반촬영 에서 면적 선량계가 아닌 유리선량계 또는 반도체 선량계를 사용하는 것이 보다 정확한 선량 측정이 가능할 것으로 사 료된다. 그러므로 본 논문이 선량계에 따른 참고 지표로 활 용하여 선량측정에 도움이 될 것으로 생각된다.