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ISSN : 2288-3509(Print)
ISSN : 2384-1168(Online)

Journal of Radiological Science and Technology Vol.46 No.3 pp.219-229
DOI : https://doi.org/10.17946/JRST.2023.46.3.219

Evaluation of RPL Glass Dosimeter Characteristics and Uncertainty Evaluation of Reading Correction Factors

Seong-Yun Mok^1,2), Yeong-Rok Kang²⁾, Hyo-Jin Kim²⁾, Yong-Uk Kye²⁾, Hyun An¹⁾

¹⁾Department of Radiological Science, Dong-eui University
²⁾Research Center, Dongnam Institute of Radiological & Medical Sciences

This work was supported by the Dongnam Institute of Radiological & Medical Sciences(DIRAMS) grant funded by the Korea government(MSIT) (No. 50491-2023)

Corresponding author: Hyun An, Department of Radiological Science, Dongeui University, 176 Eomgwang-ro, Busan-jingu, Busan city, 47340, Republic of Korea / Tel: +82-51-890-4234 / E-mail: sonoah@deu.ac.kr

Received 26/05/2023 Review 02/06/2023 Accepted 09/06/2023

Abstract

In this study, basic characteristics such as reproducibility, linearity, and directionality of RPL glass dosimeters were evaluated to improve the reliability of dose evaluation through RPL glass dosimeters, and uncertainty elements such as sensitivity by glass element and magazine slot sensitivity were evaluated. Using a mathematical model to calibrate the measured values of the RPL glass dosimeter, the measurement uncertainty was calculated assuming an example. As a result of the characteristic evaluation, the RPL glass dosimeter showed excellent performance with a standard deviation of ±1% (1 SD) for the reproducibility of the reading process, a coefficient of determination for linearity of 0.99997. And the read-out of the RPL glass dosimeter are affected by the circular rotation direction of the glass dosimeter during irradiation, fading according to the period after irradiation, the number of laser pulses of the reader, and response degradation due to repeated reading, it is judged that measurement uncertainty can be reduced by irradiation and reading in consideration of these factors. In addition, it was confirmed that the dose should be determined by calculating the correction factors for the sensitivity of each element and, the sensitivity of each reading magazine slot. It is believed that the reliability of dosimetry using glass dosimeters can be improved by using a mathematical model for correction of glass dosimeter readings and calculating measurement uncertainty.

Key Words : Glass Dosimeter , Dose Evaluation , Characteristic Evaluation , Correction Factor , Measurement Uncertainty

유리선량계 특성평가 및 판독 보정인자에 대한 불확도 평가

목성윤^1,2), 강영록²⁾, 김효진²⁾, 계용욱²⁾, 안현¹⁾

¹⁾동의대학교 방사선학과
²⁾동남권원자력의학원

초록

키워드 : 유리선량계 , 선량평가 , 특성평가 , 보정계수 , 측정불확도

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Funding:

Ⅰ. 서 론

방사선량 측정 도구로는 열형광선량계, 필름, 전리함 선 량계, 유리선량계 등이 사용된다. 이 중 유리선량계는 소자 간 재현성 및 선질에 대한 균일성이 우수하며, 반복적으로 판독할 수 있다. 이송이 용이하며, 취급과정이 간단하고 작 은 유효체적을 가지는 등의 장점으로 소 조사면 사용하는 치료방사선에 대한 선량평가에 적합한 선량계로 평가받는 다[1-3].

치료방사선에 대한 선량평가는 정확하고 신뢰성이 있는 선량평가가 이루어져야 하므로 사용되는 유리선량계 및 판 독시스템에 대해 충분한 정확도와 측정 결과에 대한 신뢰성 이 요구된다[4,5]. 정확도를 만족하기 위해 유리선량계의 특성 및 불확도 요소에 대해 평가하고, 이를 통해 판독값을 보정하여 정확한 선량평가를 할 수 있다. 예를 들어 소자별 민감도 보정계수는 유리선량계가 동일한 공정으로 균일하 게 제작되었더라도 소자별로 판독값에 편차가 발생하게 되 는데, 이를 보정하여 더욱 정확한 선량평가를 할 수 있다 [6]. 유리선량계를 판독기에 장착하기 위해 사용되는 판독 매거진은 매거진의 위치, 매거진 내 소자의 위치, 매거진 내 소자의 방향 및 회전 등에 의해 판독기의 레이저와 유리선 량계의 정렬이 항상 일치하지 않으므로 판독값에 편차가 발 생할 수 있다. 또한 유리선량계가 동일한 조건으로 방사선 조사 및 판독이 되었을 시 판독값이 일정하게 판독되는가를 판단할 수 있는 재현성, 유리선량계에 조사된 선량과 유리 선량계 판독값이 비례하는지 판단할 수 있는 선형성, 유리 선량계에 조사되는 방사선의 방향에 따른 판독값의 편차를 확인하기 위한 방향성 등의 유리선량계 특성을 갖는다. 따 라서 이러한 특성에 대해서 평가하여 유리선량계를 통한 선 량평가에 정확도를 높이고 측정에 대한 수학적 모델을 작성 하고 이를 통해 측정불확도를 계산함으로써 신뢰성을 확보 하고자 한다.

본 연구는 유리선량계의 기본적인 특성을 평가하고 선량 평가의 수학적 모델을 작성하여 측정불확도를 계산하였다. 유리선량계 특성평가로 재현성, 선형성, 방향성, 잠상퇴행, 판독기 레이저 펄스 횟수에 따른 편차, 반복 판독으로 인한 응답 저하, 조사별 민감도, 판독매거진 슬롯별 민감도를 평 가하고 판독값을 보정하는 수학적 모델을 작성하여 측정불 확도를 계산하였다. 이를 통해 유리선량계의 선량평가 결과 의 정확도와 신뢰성을 향상시키고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 연구 재료

본 연구는 유리선량계의 소자의 구분을 위해 각각의 소자 마다 ID가 각인되어 있으며, 저에너지 보상 필터가 없는 모 델(GD-302M, AGC Techno Glass)을 사용하였다. 유리소 자는 길이가 12.0 mm 직경이 1.5 mm인 막대형이다. 조성 은 인(P) 31.55%, 산소(O) 51.16%, 알루미늄(Al) 6.12%, 소 듐(Na) 11.0% 그리고 은(Ag) 0.17%로 구성되어 있다. 판독 에 사용되는 판독매거진은 사용하는 유리선량계와 호환되 는 모델(FGD-M151, AGC Techno Glass)을 사용하였다 (Fig. 1), [7,8]. 그리고 유리선량계를 판독하기 위한 판독 기(FGD-1000SE, AGC Techno Glass)를 사용하였다[9].

방사선조사를 위해 명목 방사능이 229.3 TBq인 캡슐 형 태의 ⁶⁰Co 선원이 장착된 코발트 조사기(GBX-200, Best Theratronics), 이동형 조사대, 물 팬텀(T41023, PTW) 및 유리선량계 고정을 위한 아크릴 홀더를 사용하였다. 본 연 구에 사용된 코발트 조사시설인 동남권원자력의학원은 국 제 공인 교정기관으로서 전리함 선량계의 공인 교정기관이 며, 교정환경이 구축된 상태에서 공인 교정을 받은 소급성 이 유지된 전리함 선량계(TM30013, PTW) 및 전리전류계 (6517B, KEITHLEY)를 사용하여 코발트 조사기의 선량을 측정하였다.

2. 연구 방법

유리선량계 특성평가 및 측정불확도 계산을 위한 간략한 실험 방법 계략도는 Fig. 2와 같다. 실험에 사용된 코발트 조사기를 전리함 선량계를 사용하여 선량을 측정하고, 유리 선량계를 판독값 보정을 위한 특성평가를 위해 각각의 조건 에 부합하도록 방사선을 조사하고 판독하였다. 이를 각 특 성평가의 수식을 사용하여 계산하여 평가하였다. 유리선량 계의 특성평가로 재현성, 선형성, 방향성, 잠상퇴행, 판독기 레이저 펄스 횟수별 편차, 반복 판독으로 인한 응답 저하, 소자별 민감도, 판독매거진 슬롯별 민감도를 평가하였다. 특성평가 결과를 바탕으로 유리선량계 선량평가 수학적 모 델을 작성하고 이에 대한 측정불확도를 계산하였다.

1) 코발트 조사기 선량 측정 및 유리선량계 조사

유리선량계에 정확한 선량을 조사하기 위해 소급성이 유 지된 전리함 선량계(TM30013, PTW) 및 전리전류계(6517B, KEITHLEY)를 사용하여 코발트 조사기에 대해 기준 위치의 선량을 측정하였다[10-3]. 선량 측정의 기하학적 설정은 다 음의 Fig. 3, Table 1과 같으며, 유리선량계도 동일한 조건 에서 방사선조사가 이루어졌다. 자세한 유리선량계 특성평 가별 방사선조사 및 판독에 대한 방법은 Table 2, 3과 같다. 방향성 평가의 경우 방사선조사 시 유리선량계의 방향에 따 른 응답의 평가를 위해 Fig. 4 (a), 4 (b)와 같이 유리선량계 를 장축회전 및 원회전 각도별로 조사하였으며, 판독 시 판 독매거진 내 유리선량계를 각도에 따른 방향성 평가를 위해 Fig. 4 (c)와 같이 각도별로 판독하였다.

2) 유리선량계 특성평가

(1) 재현성

재현성 평가는 두 가지로 평가하였다. 첫 번째는 유리선량 계에 코발트 조사기를 사용하여 2 Gy를 조사하고 10회 판독 하여 판독과정에 대한 재현성을 평가하였고, 두 번째로 아닐 링부터 초기값 판독, 방사선조사, 전열처리, 판독까지의 전 과정을 5회 반복하여 전 과정에 대한 재현성을 평가하였다.

(2) 선형성

선형성은 유리선량계에 0.1, 0.5, 1, 2, 5 10 Gy를 조사하 고 3가지 판독 방법으로 평가하였다. 첫 번째는 판독 소프 트웨어에서 고선량 선형성 보정이 되는 일반적인 판독을 하 였으며, 두 번째는 고선량 선형성 보정을 끈 상태로 판독을 수행하였다. 마지막 방법은 판독 소프트웨어의 설정을 사용 하여 수동으로 판독하였다. 판독 결과를 회귀분석하여 선형 계수를 확인하였다.

(3) 방향성

방향성 평가는 방사선조사 시 유리선량계의 장축회전 및 원회전 각도에 대한 방향성 및 판독 시 매거진 내 유리선량 계의 각도에 따른 방향성을 평가하였다.

방사선조사 시 장축회전 및 원회전에 대한 방향성은 유리 소자의 ID가 홀더에 표기된 판독영역과 방향이 일치하도록 삽입된 후 홀더의 뚜껑이 천정 방향을 향하고, 판독영역 표 기가 코발트 조사기를 정면으로 바라보는 상태를 0°로 설정 하고 장축회전 및 원회전 각도를 45° 간격으로 조사하여 0° 를 기준으로 비교하였다.

판독 시 매거진 내 유리소자의 각도에 따라 유리소자와 판독기 레이저의 정렬이 달라질 수 있고 형광중심의 기하학 적 위치변화 등이 판독값에 영향을 미치게 된다. 따라서 판 독 시 매거진 내 유리선량계의 각도에 따른 방향성 평가를 위해 판독매거진에서 유리소자 ID가 천정을 바라보는 상태 를 0°로 설정하고 45° 간격으로 회전시켜 판독하고 0°를 기 준으로 비교하였다.

(4) 잠상퇴행

잠상퇴행은 2 Gy로 조사된 유리선량계를 조사 당일, 1일, 1주일, 1달, 2달, 3달 후에 판독하여 그 결과를 확인하였다. 평가를 위해 판독 결과의 일반화에 사용된 기준은 조사 당 일 판독된 판독 결과의 평균을 사용하였다.

(5) 판독기 레이저 펄스 횟수별 편차

판독기 레이저 펄스 횟수에 따른 편차는 2 Gy로 조사된 유리선량계를 판독기 레이저 펄스를 10에서 50까지 10 간격 으로 설정하고 판독하여 평균 상대불확도를 확인하였다.

반복 판독으로 인한 응답 저하는 2 Gy로 조사된 유리선 량계를 연속으로 100회 판독하여 그 결과를 확인하였다. 그 리고 평가를 위해 100회 중 처음 판독된 결과의 평균을 기준 으로 일반화하였다.

(6) 반복 판독에 따른 응답 저하

반복 판독으로 인한 응답 저하는 유리선량계 4개를 코발 트 조사기에 동일하게 2 Gy 조사하고, 연속으로 100회 반복 판독하였다. 처음의 판독값 평균을 기준으로 결과를 일반화 하였다.

(7) 소자별 민감도

소자별 민감도는 34개의 유리선량계를 동일하게 2 Gy 조 사하고 하나의 판독매거진 슬롯을 사용하여 동일한 판독과 정을 통해 판독하였고, 국제표준문서를 참고하여 소자별 민 감도 보정계수를 계산하였다[6]. 다음의 Eq. 1에서 SC F _i 는 소자별 민감도 보정인자, M_uniform은 전체 소자의 평균 형 광량, M_{uniform, i} 은 소자번호 i 유리선량계의 평균 판독값이다.

S C F_{i} = {\bar{M}}_{u n i f o r m} / M_{u n i f o r m, i}

(Eq 1)

(8) 판독매거진 슬롯별 민감도

판독매거진 슬롯별 민감도는 1개의 유리선량계를 2 Gy로 조사하고, 판독매거진의 20개 슬롯에서 각각 판독하였다. 그 결과를 다음의 Eq. 2를 사용하여 판독매거진 슬롯별 민 감도 보정계수를 계산하였다. k_{slot, j}는 슬롯별 민감도 보정 계수, m_slot은 전체 슬롯에서의 평균 형광량, m_slot,j은 슬롯 번호 j에서의 판독된 유리선량계의 평균 형광량이다.

k_{s l o t, j} = {\bar{m}}_{s l o t} / m_{s l o t, j}

(Eq 2)

3) 유리선량계 측정값의 측정불확도 평가

유리선량계의 흡수선량을 구하기 위해 국제표준문서를 참고하고, 이 외의 판독에 영향을 미치는 요소 및 불확도 요 소가 포함된 유리선량계 측정값 보정의 수학적 모델을 사용 하여 불확도 요소에 대해 측정불확도 전파법칙에 따라 합성 표준불확도를 계산하였다[6,14,15].

Ⅲ. 결 과

1. 유리선량계 특성평가 실험

1) 재현성

판독과정에 대한 재현성을 평가하기 위해 5개의 유리선 량계에 ⁶⁰Co 감마선을 조사한 후 10회 판독하였다. 각각의 판독값은 5개 유리선량계의 10회 판독의 평균값을 기준으로 일반화하였다. Fig. 5는 판독과정에 대한 재현성 평가 결과 이다. 평균에 대한 표준편차가 ±1% (1 SD) 내로 일치함을 확인하였다.

유리선량계 판독의 전 과정에 대한 재현성을 평가하기 위 해 5개의 유리선량계를 전 과정에 거쳐 5번 판독하였다. 각 각의 판독값은 5개의 유리선량계의 5회 판독의 평균값을 기 준으로 일반화하였다. Fig. 6은 전 과정에 대한 재현성 평가 결과이다. 평균에 대한 표준편차가 ±2.2% (1 SD) 내로 일 치함을 확인하였다.

2) 선형성

Fig. 7은 판독(고선량 선형성 보정), 판독(고선량 선형성 무보정), 수동판독의 형광량을 그래프로 나타내었다. 고선 량 선형성이 보정된 판독의 경우 결정계수가 0.99997로 나 타났다. 판독(고선량 선형성 보정)을 기준으로 판독(고선량 선형성 무보정)과 수동판독은 0.1 Gy에서 2 Gy의 결과는 최대 편차가 0.56%로 나타났고, 5 Gy에서 5.5%, 10 Gy에 서 12.8%의 최대 편차를 나타냈다. 고선량 선형성 보정을 하지 않은 판독과 수동판독의 비교 결과, 고선량 선형성 보 정을 하지 않은 판독을 기준으로 5 Gy에서 0.36%, 10 Gy에 서 0.02% 차이를 확인하였다.

3) 방향성

장축회전의 방향성 평가 결과는 Fig. 8과 같다. 각도가 0° 를 기준으로 일반화한 결과, 최대 편차는 3.2%로 나타났다.

원회전의 방향성 평가 결과는 Fig. 9와 같다. 원회전 각 도 0°를 기준으로 일반화한 결과, 최대 편차는 6.5%로 나타 났으며 0°에서 가장 낮은 평균 판독값을 확인하였다.

판독 시 매거진 내 유리선량계의 방향에 대해 평가는 조 사된 유리선량계를 판독매거진에서 하늘을 바라보는 방향 을 0°로 하고 45° 간격으로 회전시켜 판독하여 평가하였다. 평가 결과는 Fig. 10과 같으며, 0°에서 가장 낮은 평균 판독 값을 확인하였다.

4) 잠상퇴행

당일 판독된 3개의 유리선량계 판독값을 기준으로 일반 화하여 잠상퇴행을 평가하였다. 평가 결과는 Fig. 11과 같 다. 1달이 지난 시점에서 판독한 결과는 평균 0.57% 증가한 것을 확인하였고, 2달이 지난 시점에서 판독한 결과는 평균 1.56% 감소, 3달이 지난 시점에 판독한 결과는 평균 3.30% 감소함을 확인하였다.

5) 판독기 레이저 펄스 횟수에 따른 편차

20개의 유리선량계를 코발트 조사기를 사용하여 동일하 게 2 Gy 조사하고, 펄스 10에서 50까지 10 간격으로 설정하 여 각각 10회씩 판독하였다. 그리고 각각의 평균 상대불확 도를 확인하였다. 결과는 Table 4와 같다.

6) 반복 판독으로 인한 응답 저하

유리선량계 4개를 코발트 조사기에 동일하게 2 Gy 조사 하고, 연속으로 100회 반복 판독하였다. 처음의 판독값 평 균을 기준으로 결과를 일반화하였다. 그 결과, 연속 20회 반 복 판독 시 약 1.5%, 100회 연속 판독 시 약 7.7%의 응답 저하를 보였으며, 평균적으로 연속 13회 반복 판독 시 1.0% 이내의 응답 저하를 확인하였다.

7) 소자별 민감도

소자별 민감도는 34개의 유리선량계를 동일하게 2 Gy 조 사하고 하나의 판독매거진 슬롯을 사용하여 동일한 판독과 정을 통해 판독하였고, 국제표준문서를 참고하여 소자별 민 감도 보정계수를 계산하였다[6]. 34개 유리선량계의 평균 을 기준으로 계산하였으며, 최대 소자별 민감도 보정인자는 1.030, 최소는 0.976으로 계산되었다.

8) 판독매거진 슬롯별 민감도

하나의 유리선량계를 코발트 조사기를 사용하여 2 Gy 조사하 고, 판독매거진의 20개 슬롯에서 각각 10회 반복 판독하였다. 그 결과, 20개의 슬롯별 민감도 보정계수의 평균을 기준으로, 최대 1.017, 최소 0.981, 표준편차 0.98%로 계산되었다. 이 중 신뢰수준 약 95%, k = 2의 불확도를 포함하여 1% 이내의 슬롯을 선별하여 재계산 시 표준편차는 0.36%으로 계산되었다.

2. 유리선량계 측정값의 측정불확도 계산

1) 수학적 모델

유리선량계의 흡수선량을 구하기 위해 국제표준문서를 참고하고[6], 이 외의 판독에 영향을 미치는 요소의 보정 및 불확도 요소를 포함하여 수학적 모델을 작성하였다. 수학적 모델은 Eq. 3과 같으며, 사용된 각각의 인자는 Table 6과 같다.

\begin{matrix} D_{i} = M_{i} \cdot N \cdot k_{S C F, i} \cdot k_{r e f} \cdot k_{s l o t, i} \cdot k_{e n} \\ \cdot k_{p} \cdot k_{r e p} \cdot k_{f a d} \cdot k_{a n a} \cdot k_{l i n} \end{matrix}

(Eq. 3)

2) 측정불확도 계산

수학적 모델을 바탕으로 측정불확도의 예시를 계산하였 다. 실험 결과로 얻어진 소자별 민감도 및 슬롯별 민감도가 적용되었고 판독시스템의 교정계수, 선질 보정인자, 팬텀 보정인자는 참고문헌을 통해 가정하였다[6]. 그리고 반복 판독은 이루어지지 않았다고 가정하였고 방사선조사 후 1달 이 지나지 않은 시점에 판독이 이루어졌다고 가정하였다. 측정불확도 계산 결과 신뢰수준 약 95%에서 약 2.52%의 확 장불확도를 확인하였다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 유리선량계를 통한 선량평가의 신뢰성 향상을 위해, 유리선량계에 코발트 조사기를 사용하여 2 Gy 조사하 여 유리선량계의 특성들을 평가하고, 측정불확도를 계산하 였다. 유리선량계 특성평가로 재현성, 선형성, 방향성, 잠상 퇴행, 판독기 레이저 펄스 횟수에 따른 편차, 반복 판독으로 인한 응답 저하, 소자별 민감도, 판독매거진 슬롯별 민감도 를 평가하였다.

판독과정에 대한 재현성은 기존의 연구들과 동일하게 평 균에 대한 표준편차가 ±1% (1 SD) 내로 일치함을 확인할 수 있었다[1,16,17]. 이는 ±2% (1 SD) 이상의 편차를 보 이는 열형광선량계와 비교 시 매우 우수한 결과이다[18]. 전 과정에 대한 재현성은 표준편차가 ±2.2% (1 SD) 내로 일치 함을 확인하였다.

선형성 평가는 판독(고선량 선형성 보정)의 선형계수가 0.999 이상으로 평가된 기존 연구들과 마찬가지로 0.99997 로 평가되어 우수한 선형성을 확인하였으며 판독(고선량 선 형성 무보정), 수동판독은 2 Gy를 초과하는 선량에서 응답 저하가 나타나므로 지수함수로 회귀분석 시 선형계수가 0.99992, 0.99991임을 확인하였다[1,19]. 2 Gy를 초과하 는선량에서 판독(고선량 선형성 무보정)과 수동판독의 편차 가 0.36% 이내를 확인하여 두 판독은 소프트웨어에서 동일 한 수식을 사용함을 확인하였다.

방향성 평가는 장축회전에 대한 방향성은 3.2%의 최대 편차를 확인하였고 이는 전 과정에 대한 재현성을 고려하면 큰 차이라고 보기 어렵다. 원회전에 대한 방향성은 최대 편 차가 6.5%로 나타났으며, 유리선량계에 각인된 ID가 코발 트 조사기를 바라보는 방향인 0°로 조사하였을 시 가장 낮 게 평가되었다. 따라서 유리선량계의 방사선조사 시 정확한 선량평가를 위해 방사신조사 시 유리선량계의 원회전방향 각도를 고려해야 하며, 각도에 따라 보정이 필요할 것으로 보인다.

잠상퇴행 평가 결과, 1달이 지난 시점에서 판독한 결과의 평균은 조사 당일 판독한 결과의 평균에 비해 0.57% 증가하 였다. 이는 유리선량계 판독의 오차로 판단되며, 2달이 지 난 시점에 판독한 결과의 평균은 1.56% 감소, 3달이 지난 시점에 판독한 결과의 평균은 3.30% 감소한 것을 확인하였 다. 따라서 1% 이내의 정확한 결과를 위해서는 유리선량계 에 조사 후 1달 이내로 판독을 수행해야 할 것으로 보인다.

판독기 레이저 펄스 횟수에 따른 편차 평가는 펄스 10에 서 50까지 10 간격으로 판독하였다. 결과는 펄스 10에서 평 균 상대 불확도 0.200%, 펄스 20에서 0.190%, 펄스 30에 서 평균 상대 불확도 0.205%, 펄스 40에서 평균 상대 불확 도 0.218%, 펄스 50에서 평균 상대 불확도 0.238%로 나타 났다. 펄스 20에서 상대 불확도가 가장 낮게 평가되었으므 로 펄스를 20으로 설정하여 판독하여 측정불확도를 낮출 수 있다.

반복 판독으로 인한 응답 저하 평가 결과, 연속으로 20회 반복 판독이 수행된 시점에서 평균 1.5%, 100회 연속 판독 된 시점에서 평균 7.7%의 응답 저하를 보였으며, 연속 13회 반복 판독 시 평균 1.0% 이내의 응답 저하를 확인하였다. 유 리선량계는 연속으로 판독 시 응답 저하가 발생하지만, 판 독 후 회복 시간을 통해 응답 저하를 감소시킬 수 있으므로 이를 고려하여 판독을 수행해야 할 것으로 보인다.

소자별 민감도 보정계수는 최대 1.030, 최소는 0.976으 로 계산되었다. 판독값에 소자별 민감도 보정인자를 반영하 여 소자별로 발생하는 편차를 보정함으로써 정확한 선량평 가를 수행할 수 있다.

판독매거진 슬롯별 민감도는 20개의 슬롯별 민감도 보정 계수의 평균을 기준으로 최대 1.017, 최소 0.981, 표준편차 0.98%로 계산되었다. 치료방사선 품질감사에 대한 국제표 준을 참고하여 신뢰수준 약 95%, k = 2의 불확도를 포함하 여 1% 이내의 슬롯을 선별하고 재계산 시 표준편차는 0.36%으로 줄어든 것을 확인하였다. 판독 결과에 편차가 크 게 발생하는 슬롯을 판독에서 제외하여 정확도를 높일 수 있다[6].

유리선량계의 정확한 흡수선량을 구하기 위해 수학적 모 델을 사용하여 임의의 유리선량계의 측정불확도를 계산하 였다. 본 연구에서 실험되지 않은 인자의 경우 참고문헌을 통해 가정하여 적용하였다[6,16]. 측정불확도 계산 결과 신 뢰수준 약 95%에서 약 2.52%의 확장불확도를 확인하였다. 이를 통해 유리선량계를 사용한 선량평가에 신뢰성을 향상 시킬 수 있을 것으로 보인다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 유리선량계를 통한 선량평가의 신뢰성 향상을 위해, 유리선량계에 코발트 조사기를 사용하여 2 Gy 조사하 여 유리선량계의 재현성, 선형성, 방향성 등의 기본적인 특 성을 평가하고, 소자별 민감도, 매거진에 의한 민감도 등의 불확도 요소에 대해 평가하였다. 평가 결과를 바탕으로 유 리선량계 측정값을 보정하는 수학적 모델을 작성하여 판독 결과의 측정불확도를 계산하였다.

특성평가 결과, 유리선량계는 판독과정에 대한 재현성이 ±1% (1 SD) 내로 평가되었으며, 선형성에 대해 선형계수가 0.99997로 우수한 성능을 보였다. 유리선량계의 판독값은 방향성, 잠상퇴행, 판독기 레이저 펄스 횟수, 반복 판독에 의한 응답자하에 영향을 받으므로, 이 요인들을 고려하여 방사선조사를 수행하고 판독하여 측정불확도를 낮출 수 있 을 것으로 판단된다. 방향성은 유리선량계가 방사선조사되 는 방향을 고정하거나, 고정할 수 없는 환경이라면 비교용 기준 소자를 선정하여 보정할 수 있을 것으로 보인다. 잠상 퇴행은 방사선조사 후 약 1개월 이내로 판독을 한다면 1% 이내의 편차로 판독이 가능한 것을 확인하였다. 판독기 레 이저 펄스 횟수는 20으로 설정 시 가장 낮은 상대불확도를 보였다. 유리선량계의 반복 판독 시 응답 저하가 발생하나 13회 이내로 판독 시 1% 이내의 응답 저하를 확인하였다. 또한 유리선량계 판독에 대해 소자별 민감도는 34개의 소자 에서 약 ±3%의 편차를 보이고 판독 매거진 슬롯별 민감도 는 약 ±2%의 편차를 보이므로 보정계수를 산출하여 선량 을 결정해야 함을 확인할 수 있었다.

따라서 유리선량계 판독값 보정 수학적 모델을 사용하여 유리선량계를 사용한 선량평가에 정확도를 향상시킬 수 있 고 수학적 모델을 활용한 측정불확도를 계산함으로써 선량 평가에 대해 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 생각한다.

Figure

Fig. 1.

Reading magazine with 4 glass elements

Fig. 2.

Experiment method schematic diagram

Fig. 3.

Geometric layout of the irradiation system

Fig. 4.

Irradiation and reading of directional evaluation.

(a) Long Axis Rotation, (b) Circular Rotation, (c) Element rotation in magazine

Fig. 5.

Reproducibility evaluation results for the reading process

Fig. 6.

Reproducibility evaluation results for the entire process

Fig. 7.

Linearity evaluation result

Fig. 8.

Directional evaluation results according to the irradiation direction (long axis rotation)

Fig. 9.

Directional evaluation results according to radiation irradiation direction (circular rotation)

Fig. 10.

Directional evaluation results according to the angle of the glass element in the magazine

Fig. 11.

Fading evaluation results

Fig. 12.

Sensitivity correction factor for each element

Fig. 13.

Sensitivity Correction Factor for each Magazine Slot (Before Selection)

Fig. 14.

Sensitivity Correction Factor for each Magazine Slot (After Selection)

Table

Table 1.

Geometric settings of the irradiation system

Table 2.

Irradiation conditions for RPLGD characteristics

Table 3.

Reading conditions for RPLGD characteristics

Table 4.

Relative Uncertainty According to the Number of Laser Pulses

Table 5.

Sensitivity Correction Factor and Uncertainty for each Element

Table 6.

Factors in Mathematical Model of RPL Glass Dosimeter Measurement

Table 7.

Example of Uncertainty Budget of Measured by RPL Glass Dosimeter

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