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"J. korean soc. radiol., Vol. 10, No. 6, October 2016"
An Assessment of the Radiation Dose from Radiography with the Change in Air Gap
Byeong Ju Ahn
Department of Radiology, Nambu University
Received: July 20, 2016. Revised: October 19, 2016. Accepted: October 30, 2016
ABSTRACT
This study aims to propose a method for reducing radiation dose in high-voltage radiography using air gap technique while maintaining the same image quality as when using grids.
For an experiment, air gaps were set at 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, and 30 cm with a focus-receptor distance of 180 cm; with each air gap distance, tube current was set at 15 mAs, and tube voltage was set at 80 kVp, 85 kVp, 90 kVp, 95 kVp and 100 kVp. Then, radiographs were taken. In a situation of employing a conventional method of using grids, radiographs were taken at 15 mAs and 107 kVp with a focus-receptor distance of 180 cm. According to the results of the experiment, the surface radiation dose from radiography using grids was 0.130 R; the surface radiation dose at a 20cm air gap was 0.124 R; PSNR between these two images was 10.65 [dB]. In conclusion, the air gap distance, which could maintain the image quality similar to that of a case where scattered radiation was removed and grids were used with a small surface radiation dose, was 20 cm. The result of this study is thought to be used as an indicator to remove surface radiation dose in radiography using air gap.
Keywords : Air Gap Technique, Exposure Dose, High kVp Exposure, PSNR
Ⅰ. INTRODUCTION
인구의 고령화와 건강에 대한 관심 증대 , 그리고 새 로운 영상장비의 개발로 진단과 치료목적의 방사선 의 료이용이 빠르게 증대되고 있다 . [1]
방사선의 인체조사는 상호작용에 의하여 인체에 생 물학적 효과가 나타나게 된다 . 방사선 피폭에 의한 생 물학적 효과는 생물의 방사선 감수성에 의하여 발생하 며 감수성에 영향을 주는 인자는 물리적인 요인과 생 물체 자체의 요인이 있다 . 생물학적 효과는 ‘신체적 영 향 ’과 ‘유전적 영향’으로 나타나며, 유전적인 영향은 피 폭된 사람의 자손 , 즉 다음세대 이후에 나타나는 영향 을 말한다 . [2] 생물학적 효과를 세포단위에서 살펴보면 유전적인 영향은 생식세포에서 일어나는 변화이고 , 신 체적 영향은 체세포에서 일어나는 변화를 의미한다 . 유
전적인 영향의 경우는 방사선에 의한 유전자의 돌연 변위이다 . [3]
진단목적의 방사선 피폭은 신체적인 영향보다는 유 전적인 영향이 중요하며 , 유전적인 영향을 최소화하기 위하여 감소가 필요하다 . [4]
이런 이유로 의학영상을 획득할 때 고관전압 촬영을 권고하고 있다 . 본 연구에서는 고관전압 촬영을 한다는 전제하에 고관전압 촬영을 하였을 때의 화질을 유지하 면서 Air gap Technique로 피폭선량을 방안 을 제안하 고자 한다 .
제안을 위하여 흉부 측면촬영법에서 그리드를 사용 한 고관전압 촬영과 흉부와 영상수용부 간의 간격을 띄운 노출량을 감소한 Air gap Technique 효과를 비교 한다 .
*Corresponding Author: Byeong Ju Ahn E-mail: [email protected] Tel: +82-62-970-0217
https://doi.org/10.7742/jksr.2016.10.6.381
Ⅱ. METHOD AND MATERIALS
1. Materials
연구를 위하여 Fig. 1과 같이 실험용 방사선촬영 장 치 및 스캐너 , 계측기는 장비들을 사용하였다.
(a) DKII-525R/F (b) Agfa CR 85-X
(c) RAD-CHECK Plus Model 06-526 Fig. 1. Experimental Equipments
촬영대상은 흉부팬텀을 측면으로 촬영하였으며 노출 조건 및 공극은 Table 1과 같이 하였다.
Table 1. Exposure conditions
Air gap kVp Mas
[100 mA, 0.15 Sec] distance[cm]
grid 107 15 180
10 cm 80 15 180
15 cm 85 15 180
20 cm 90 15 180
25 cm 95 15 180
30 cm 100 15 180
2. Experimental Program of PSNR
MSE란 Mean Squared Error 오차의 제곱에 평균을 말 한다 . 두 개의 같은 양의 data의 같은 위치에 대해
PSNR이란 Peak Signal to Noise Ratio 즉 최대 신호 대 잡음비를 의미한다 [5] . 최근 영상평가 및 화질측정 시에 있어서 두루 사용되어지고 있는 객관적인 측정방 법이다 .
(1)
PSNR을 공식으로 나타낸다면 다음과 같이 Log를 취하여 dB 단위로 표현 한다.
log
≈ log
× (2)
Ⅲ. EXPERIMENT AND RESULT
공극 변화에 따른 방사선촬영 선량평가를 위한 실험 은 Fig. 2와 같이 준비를 하여 촬영 및 표면 선량을 계 측하였다 .
Table 1과 같은 조건으로 촬영 및 스캔을 하여 영상 을 획득하였다 . Fig. 3은 기존의 방식으로 격자를 사용 한 영상이다 .
Fig. 3. Conventional Method (Used Grid)
Fig. 4부터 Fig. 10은 공극을 Table 1과 같이하여 획
득한 영상이다 .
"J. korean soc. radiol., Vol. 10, No. 6, October 2016"
Fig. 4. 10 cm
Fig. 5. 15 cm
Fig. 6. 20 cm
Fig. 7. 25 cm
Fig. 8. 30 cm
획득된 영상을 프로그램을 구현하여 Fig. 9와 같이 P SNR을 구하였다.
Fig. 9. Experimental PSNR
프로그램을 이용하여 Table 2와 같은 PSNR 결과를 얻었다 .
Table 2. Result of PSNR
Compare MSE PSNR
Grid: 10 cm 2753.80 13.73 [dB]
Grid: 15 cm 3782.80 12.35 [dB]
Grid: 20 cm 5600.50 10.65 [dB]
Grid: 25 cm 6914.99 9.73 [dB]
Grid: 30 cm 10492.10 7.92 [dB]
Table 3은 공극과 관전압의 변화에 따른 표면선량을 나타낸 것이다 .
IV. DISCUSSION
공극 변화에 따른 방사선촬영 선량을 평가하기 위한
실험 결과 Table 2, Table 3과 같이 PSNR 값과 공극과
관전압에 따른 표면선량 값을 얻었다 . 또한 공극 거리
공극 30 cm로 하여 촬영한 영상과 격자를 사용하여 촬영한 영상의 PSNR은 7.92 [dB]로 나타나 유사도가 가장 좋은 것으로 나타났다 .
Fig. 10. Correlation of between air-gap and PSNR
공극과 관전압의 변화에 따른 표면선량은 Fig 11과 같이 양의 상관관계로 나타났다 .
공극이 크고 관전압이 높아질 수록 표면선량은 증가 하는 것으로 나타났다 .
Fig. 11. Correlation of between air-ga and increasing of KvP and surface dose
V. CONCLUSION
본 연구에서는 공극 변화에 따른 방사선촬영 선량을 평가하고자 하였다 . 평가결과 격자를 사용하였을 때와 가장 유사도가 높은 공극은 30cm로 나타났다. 그러나 공극이 커지고 관전압이 높아질수록 표면선량이 증가 하는 것으로 나타났다 .
실험결과 격자를 사용하여 촬영을 할때 15 mAs, 107 kVp에서 표면선량은 0.130 R로 나타났고 공극 20 cm, 15 mAs, 90 kVp로 하였을 때 표면선량이 0.124 R로 나 타났다 .
Table 3. Result of surface dose
Air-gap kVp mAs distance[cm] surface_dose(R)
grid 107 15 180 0.130
10 cm 80 15 180 0.080
15 cm 85 15 180 0.098
20 cm 90 15 180 0.124
25 cm 95 15 180 0.150
30 cm 100 15 180 0.187
본 연구의 결과는 공극을 이용한 방사선촬영을 할 때 화질을 격자를 사용하였을 때와 유사하게 유지하면 서 표면선량을 제거할 수 있는 지표로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
Acknowledgement
이 논문은 2015년도 남부대학교 학술연구비의 지원 을 받아 연구되었음
This study was supported(inpart) by research funds fr om Nambu University,2015
Reference
[1] K. H. Yoon, “nano X- ray imaging and biomedicin e”, Polymer Science and Technology, Vol. 20, No.
3, PP. 232~238, June 2009.
[2] “International Commission on Radiological Protection recommends (ICRP-60)”
[3] K. H. Do, “The health effects of low-dose radiation exposure”, J. Korean Med. Assoc., Vol, 54, No. 12, PP. 1253~1261, December 2011.
[4] K. S. Gum; L. E. Nam, "Knowledge of Radiation Pr otection and the Recognition and Performance of Ra diation Protection Behavior among Perioperative Nurs es", Journal of muscle and joint health, Vol. 20, No.
3, PP. 247~257
[5] K. K. Soo, J. G. Lee, "PSNR Appraisal of MRI Ima
ge", Journal of the Korean Society of Radiology, Vo
l. 3, No. 4, PP. 13~21
"J. korean soc. radiol., Vol. 10, No. 6, October 2016"
공극(氣隙) 변화에 따른 방사선촬영 선량평가
