Calibration Examination of Dose Area Product Meters using X-ray

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Calibration Examination of Dose Area Product Meters using X-ray

Jae Eun Jung,

Do-Yeon Won,

Hong-Moon Jung,

Dae Cheol Kweon

1

Department of Radiological Science, Daegu Health College

2

Department of Radiological Science, College of Health Science, Shinhan University

Received: February 10, 2017. Revised: February 20, 2017. Accepted: February 28, 2017

ABSTRACT

We measured the absorbed dose and the area dose using an ionization chamber type of area dose product (DAP) meter and measured the calibration factor in the X-ray examination. In the indirect dose measurement method, the detector was installed in the radiation part of the X-ray equipment, and the measured value was calculated as the dose at the exposure part. The instrument used to calculate the calibration factor was an X-ray equipment (DK-550R / F, DongKang Medical Co., Ltd., Seoul, Korea). The calibration method for the calibration factor was to connect the DAP meter (PD-8100, Toreck Co. Ltd., Japan) to the calibration dosimeter tube voltage of 70 kV, tube current of 500 mA, 0.158 sec. The reference dosimeter used a semiconductor (DOSIMAX plus A, Scanditronix, Wellhöfer, Germany). After installing the DAP meter on the front of the multi-collimator of the ionization chamber, the calibration factor of the dosimeter was obtained using the reference dosimeter for accurate dose measurement. Experimental exposure values and values from the calibration dosimeter were calculated by multiplying each calibration factor. The calibration factor was calculated as 1.045. In order to calculate the calibration coefficient according to the tube voltage in the ionization type DAP dosimeter, the absorbed dose and the area dose were calculated and the calibration factor was calculated. The corrective area dose was calculated by calculating the calibration factor of the DAP meter.

Keywords: Absorbed dose, Calibration factor, Dose area product, X-ray

Ⅰ . INTRODUCTION

엑스선을 이용한 방사선 검사는 인체 내의 질병과 질병의 변화정도들 정확하게 진달할 수 있도록 제공되 는 가장 기본이 되는 질병의 진단 방법으로 촬영빈도 는 다른 임상적 검사에 비해 검사 빈도가 많다. 그러나 방사선 검사에서 방사선 선량의 경우 환자 피폭선량은 매우 낮아서 확률적 영향에 대한 위험에 문턱값 선량 (threshold dose)이 적어 검사로 인한 생물학적 위험을 간과하게 된다. 그러나 저선량 피폭으로 인체에 미치는 영향은 각자 사람마다 반응도가 다르므로 빈도가 잦은 부위별로 선량 측정을 함으로서 불필요한 촬영을 없애 고. 환자 및 방사선사에 대한 피폭의 저감을 기대할 수 있다

최근 영상의학의 최대 관심은 피폭선량을 감소하는 방안에 집중적으로 연구되고 있고 방사선 피폭선량이 엑스선 촬영에 비하여 많은 CT 검사나 유방촬영술에 대해서 피폭선량을 줄이기 위한 촬영 조건에 대해 연 구가 지속적으로 이루어지고 있다.

엑스선을 포함한 방사선은 인체에 조사되면 조직 내

에 에너지가 흡수되어 전리현상을 일으키고 DNA를

변형시켜 인체에 영향을 미치는데 그 과정에 따라 결

정적 영향과 확률적 영향으로 구분 한다. 결정적 영향

이란 낮은 선량에서는 인체에 대한 방사선의 영향이

나타나지 않지만 발단선량 이상의 피폭을 받으면 방사

선에 의한 영향이 나타나는 급성장 애로 방사선피폭에

비례하여 백내장, 피부 홍반, 탈모, 불임 등의 장애를

수반하고 있다.

엑스선발생장치는 대부분의 장치에서 환자 선량을 측정 할 수 있는 면적선량계 (dose area product, DAP) 가 장착이 되어 환자의 면적에 대한 선량값 (mGy·m

) 과 air kerma (mGy)를 측정할 수 있다.

본 연구는 엑스선을 이용한 방사선검사에서 전리함 (ionization chamber) 방식의 면적선량계를 이용하여 흡 수선량과 면적선량을 측정하여 교정계수를 산출하여 보고하고자 한다.

Ⅱ. MATERIAL AND METHODS

1. 흡수선량 및 면적선량

흡수선량 (absorbed dose)은 매질의 한 점에서 단위 질량당 부여된 에너지의 양으로 정의하고 있다. 흡수선 량을 평가하는 특정 매질을 표시해야 한다. 흡수선량은 질량에 따른 에너지로 단위는 Gy로 J/kg 이며 며, 한 점에 서의 흡수선량은 환자선량을 위한 기본적이고 양으로 피부 장애와 같은 결정적 영향에 유용하다.

면적선량은 초점으로부터 동일한 거리에서 정된, 후 방산란이 없는 공기 중의 흡수선량과 엑스선 조사야 면 적의 곱으로 나타내며, 엑스선 선원과 환자사이의 빔 축 상의 모든 위치에서 정의되며 Gy․cm ^ 로 표시한다.

면적선량을 산출하는 방법은 다음 식 (1)과 같다.

DAP (Gy·cm ² ) = Dose (Gy) × Area (cm ² ) (1)

１mGy × 100 cm ^ ＝ 100 mGy·cm ^ (2)

Fig. 1(a) 에서 A지점과 B지점의 선량 측정은 엑스선 의 조사거리가 동일하다면 A지점과 B지점의 흡수선량 은 동일하게 산출된다. A지점에서의 조사선량이 1 Gy 이고 면적은 100 cm ^ 로 면적선량이 100 Gy․cm ^ 으로 측정 된다. B지점의 면적은 1cm2 이지만 조사선량이 1 00 Gy가 되어 B지점의 경우 역시 면적선량이 100 Gy․c m ^ 로 측정되어 동일하다. 이와 같이 좁은 면적에 대선 량은 결정적 영향의 선량 보다는 넓은 면적에 저선량 이 조사되는 확률적 영향을 위한 선량관리에 유용하게 적용할 할 수 있다. 그러므로 SID (source to image rec eptor distance)가 증가됨에도 거리역제곱의 법칙에 의

해 선량은 감소하고 조사야는 확대되어 거리에 무관하 게 동일한 면적선량을 산출할 수 있다 (Fig. 1b).

(a) DAP measurement principle

(b) DAP measurement Fig. 1. DAP measurement.

2. 선량측정 방법

NDD (non-dosimeter dosimetry)법을 이용한 피폭선 량계는 일본의 Mori에 의해 개발된 NDD법이 있으며,

[3]

관전압, 필터의 두께, 타겟 각도 등 촬영조건을 바탕 으로 선량을 계산하는 방식으로 엑스선 조건이나 총여 과, 정류방식 등 정확한 조사데이터가 필요하다. 선량 측정에서 간접측정법은 엑스선발생장치의 방사부에 검 출기를 설치, 측정치를 조사부위에서의 선량으로 환산 한다. 교정계수를 산출하기 위해 사용된 기기는 엑스선 발생장치로 (DK-550R/F, DongKang Medical Co. Ltd., Seoul, Korea)를 이용하였고, 최대 관전압 150 kVp, 여 과 필터 0.22 Al 사용하여 측정하였다 (Fig. 2). 엑스선 은 관전압 70 kV, 관전류 500 mA, 0.158 sec로 79 mAs 조건으로 10회 조사하여 평균선량을 구하였다.

면적선량계 (PD–8100, Toreck Co. Ltd. Japan)을 이

용하였고, 기준선량계는 반도체검출기 (Dosimax plus

A, Scanditronix, Wellhöfer, Germany)를 이용하였다. 면

적선량계를 전리함의 다중조리개 전면에 설치 후 정확

한 선량 측정을 위해 기준선량계를 이용하여 선량계의

교정계수를 구하였다 (Fig. 3).

(a) X-ray equipment with DAP meter

(b) Schematic illustration for measurement DAP with reference dosimeter

Fig. 2. X-ray equipment with DAP dosimeters

(a) Field size measurement plate with dosimeter

(b) Chest phantom and dosimeter

Fig. 3. Setup for dosimeter (a) and chest phantom (b).

교정계수를 구하기 위한 실험 방법은 엑스선발생장 치에 면적선량계를 엑스선장치의 다중조리개 전면에 설치하여, 흉부팬텀을 이용하여 흡수선량과 엑스선 조 사야에 따른 면적선량을 산출하였다(Fig. 4).

면적선량계의 교정계수의 산출 과정은 테이블 위에 두께 팬텀을 설치하고 팬텀 위에 원형차트를 이용하여 중심에 교정선량계를 설치한다. 면적선량계의 흡수선 량이 교정선량계의 선량과 동일하도록 교정, 나아가서 원형차트에 맞게 조사야 20 × 20 cm

로 조절한다. 면 적선량값이 교정선량계 값 × 400 (㎠)이 되도록 하여 단계적으로 교정계수를 산출하였다.

(a) PC monitor display with DAP meters

(b) Phantom and dosimeter

Fig. 4. PC monitor correction (a) with calibration and

measurement DAP meters (b).

Ⅲ. RESULTS

교정선량과 면적선량의 교정기록 작성은 촬영시 발 생하는 선량은 관전압이 일정할 때 관전류량에 비례하 기 때문에 설치된 면적선량계와 교정선량계를 가지고 관전압에 따른 동일한 조건값으로 산출하였다. 흡수선 량과 면적선량의 교정계수의 기록은 선량측정의 정확 도와 직선성을 유지하기 위하여 기준장비와 검사장비 에 대한 교정계수를 측정하고 흡수선량과 면적선량을 기록하였다. 면적선량계를 통하여 얻는 선량의 정확성 을 높이기 위해 교정선량계를 통해 교정계수를 산출하 여 적용하여 선량을 정확하기 위해 방사선발생장치를 교정해야 한다.

교정계수를 위한 교정방법은 면적선량계와 교정선량 계를 연결하고 관전압 70 kV, 관전류 500 mA, 0.158 se c로 79 mAs 조건을 이용하였다 (Table 1).

Table 1. Data using standard X-ray equipment in 70 tube voltage

Reference data Measurement data

Dose (mGy) 18.75 17.926

DAP (mGy·cm

) 1776.9

실험적으로 노출하여 측정된 값과 교정선량계에서 나온 값에 각각의 교정계수를 곱하여 산출하였다. 방사 선발생장치의 엑스선을 이용하여 관전압에 따른 교정 계수는 관전압 70 kV에서 1.045로 산출되었다 (Table 2).

Table 2. Calibration factor data using X-ray equipment

Data

Calibration factor 1.045

촬영에서 발생하는 방사선량은 관전압이 일정할 때 관전류량에 비례하므로 설치된 면적선량계와 기준선량 계를 통하여 동일한 조건값으로 선량계의 정확도를 검 증하였다.

Ⅳ. DISCUSSION

직접선량측정은 TLD나 필름뱃지, 반도체 및 고체선 량계 등을 환자의 피부입사면에 설치하여 측정한다. 간

접선량측정은 엑스선발생장치의 방사부에 검출기를 설 치, 측정치를 조사부위에서의 선량으로 환산한다. ND D (non-dosimeter dosimetry) 측정법은 엑스선 조사조 건을 이용하여, 선량을 계산하는 방식. 엑스선 조건이 나 총 여과, 정류방식 등 정확한 조사데이터가 필요하 며, 계산에 따른 오차가 발생하고, 즉각적인 변화의 조건의 대응에는 어려움이 있다.

면적선량계는 2층식 전리함의 구조로 엑스선장치의 다중조리개 전면에 설치하여 작은 전극 (14 × 14 mm

) 은 조리개 개방과 관계없이 조사선량을 큰 전극 (120

× 120 mm

)은 조리개 개방 정도에 따라 면적 선량을 측정한다. 엑스선조사야 전체를 측정할 수 있는 선량계 로 환자의 신체에 접촉하지 않으며, 혈관촬영장치나 투 시촬영시 같이 촬영조건이 연속적으로 변화되어 일차 엑스선에 의한 노출 신체부위도 변하게 되는 경우, 측 정할 때마다 다시 설치할 필요가 없다는 점 큰 장점으 로 혈관촬영장치, 투시장치, 일반촬영장치 등에 모두 설치할 수 있다.

면적선량계는 air kerma을 적용하여 면적 및 상대적 인 환자를 투과한 관전압의 범위를 표시하는 허용오차 는 ±10%를 인정하는 것이 일반적으로 보고되고 있으

며,

현재 임상에서 광범위하게 사용하고 환자피폭선

량의 측정에 활용되는 고정식 면적선량계는 예상보다 심각한 오차를 발생함을 알 수 있으며, 심각성을 인식 하고 전반적인 점검과 검교정을 실시해야 한다. 양질의 영상확보와 정확한 환자선량의 저감을 위해 해마다 교 정을 해야 하며, 오차는 5% 이하를 기준으로 연구기준 으로 설정하고 교정값을 적용하여야 한다.

진단참고준위 (diagnostic reference levels)는 전문적인

판단의 보조자료가 되며, 환자의 신체상에 고정된 TLD

로 측정한 표면입사 피폭선량 또는 전리함식의 면적선

량계를 이용한 면적선량 DAP (Gy․㎠)을 측정해서 평

가한다. 방사선검사의 투시촬영과 혈관조영장치에서

면적선량을 이용하여 중재적시술에 DAP 통계분석을

통해 시술자별 선량을 평가하였으며,

최재호 등은 D

AP를 이용한 TLD와 PLD의 선량 측정 비교를 TLD와

PLD의 선량계를 비교 평가하였고,

엑스선을 이용한

면적선량계와 반도체선량계를 이용하여 면적선량과 표

면선량을 비교하여 선량의 측정 차이를 비교한 연구도

보고되어 있다.

엑스선 및 CT를 이용하여 면적

에 따른 선량 및 SNR의 영상을 비교하여 선량감소을 목적으로 기존에 보고가 있어, 면적선량계의 교정 및 관리를 지속적으로 검․교정을 실시하여 신뢰성을 보장 한 필요성이 있다.

면적선량계의 방사선 선량은 검사 에서 부분의 입사표면선량이 아니어서 면적선량계 선 량을 환자에 적용하기에는 제한점이 있다. 그러므로 면 적선량계의 방사선 선량은 확률적영향의 평가에 사용 되는 유효선량으로 변환하여 적용하여야 한다

. 그러 므로 면적선량계의 측정은 정확하고 오차가 발생하므 로 줄여야 하며 이러한 오차를 줄이기 위해서는 검․교 정에서 지속적으로 실시하고 환자피폭으로 우수한 영 상을 획득하여 진단적 가치가 높은 영상을 얻어야 한다.

본 연구의 제한점은 관전압을 70 kV로 하여 교정계 수를 산출하였다. 추후 연구에서는 다양한 관전압을 이 용하여 교성계수를 산출할 필요성이 있다. 또한 관전류 에 직선성을 산출을 목적으로 관전류에 따른 선량을 산 출하여 직선성은 실험을 연구하여야 한다.

Ⅴ. CONCLUSION

전리함 방식의 면적선량계와 엑스선을 이용하여 관 전압에서 교정계수를 산출하기 위해 흡수선량과 면적 선량을 구하여 교정상수를 산출하였다. 면적선량계의 교정계수를 구하여 정확한 면적선량을 산출하여야 한다.

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X선을 이용한 면적선량계의 교정 연구

정재은,

정홍문,

원도연,

권대철

1

대구보건대학교 방사선과

2

신한대학교 보건과학대학 방사선학과

요 약

엑스선을 이용한 방사선검사에서 전리함 방식의 면적선량계를 이용하여 흡수선량과 면적선량을 측정하 고, 교정계수를 측정하였다. 간접선량측정법은 엑스선발생장치의 방사부에 검출기를 설치, 측정치를 조사 부위에서의 선량으로 산출하였다. 교정계수를 산출하기 위해 사용된 기기는 엑스선 발생장치로 (DK-550R/

F, DongKang Medical Co. Ltd., Seoul, Korea)를 이용하였고, 교정계수를 위한 교정방법은 면적선량계와 교정 선량계를 연결하고 관전압 70 kV, 관전류 500 mA, 0.158 sec로 79 mAs 조건을 이용하였다. 면적선량계 (PD –8100, Toreck Co. Ltd. Japan)을 이용하였고, 기준선량계는 반도체검출기 (DOSIMAX plus A, Scanditronix, Wellhöfer, Germany)를 이용하였다. 면적선량계를 전리함의 다중조리개 전면에 설치 후 정확한 선량 측정을 위해 기준선량계를 이용하여 선량계의 교정계수를 구하였다. 실험적으로 노출하여 측정된 값과 교정선량 계에서 나온 값에 각각의 교정계수를 곱하여 산출하였다. 교정계수는 1.045로 산출되었다. 전리함 방식의 면적선량계에서 관전압에 따른 교정계수를 산출하기 위해 흡수선량과 면적선량을 구하여 교정상수를 산출 하였다. 면적선량계의 교정계수를 구하여 정확한 면적선량을 산출하여야 한다.

중심단어: 교정계수, 면적선량계, 엑스선, 흡수선량