A Comparison of Density and Patient Doses According to kVp and mAs Changes in General Radiography

강은보(Eun Bo Kang) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.7

일반촬영의 저관전압 촬영에서 발생되는 저 에너지 X-선은 신체에 흡수가 많고 영상 품질 향상에는 도움을 주지 못한다. 본 연구에서는 일반 촬영에서 적정 농도를 유지하면서 환자의 피폭 선량을 줄이기 위해 농도에 따른 관전압 15%법칙과 농도에 비례하는 관전류량을 이용하여 면적 선량과 입사표면선량을 측정하여 환자의 피폭선량을 비교하였다. Hand, Knee, Abdomen, Skull 촬영에서 kVp를 115%까지 증가하면서 mAs를 50%까지 감소시키고, kVp를 85%까지 감소시키고 mAs를 200%까지 증가시키면서 면적선량과 입사표면선량을 측정하여 각각의 선량을 비교하였다. 그리고 각 영상의 5군데를 정하여 농도를 측정하고 Kruskal wallis H 검증을 하여 집단-간의 유의확률을 알아보았다. 농도를 일정하게하기 위해 관전압을 115%로 증가하고, 관전류를 50%로 감소시킨 조건에서 각 부위별 평균 면적선량과 입사표면선량을 측정한 결과 기준선량을 100%로 할 때 각각 58.68%, 59.85%로 감소하고, 관전압을 85%로 감소하고 관전류를 200%로 증가시킨 조건에서 각각 147.28%, 159.9%로 증가하였다. 농도 변화를 비교한 결과 Hand, Knee, Abdomen, Skull 촬영 모두 유의확률 >0.05 나타나 농도 변화는 없는 것으로 나타났다. 해상력과 대조도에 영향을 주지 않는 범위에서 적정한 계산을 통해 관전압을 증가시키고 관전류를 낮게 해서 촬영하는 것이 적정농도를 유지하면서 환자의 피폭 선량을 줄이는 간단한 방법으로 사료된다. Low energy x-rays that occur in the low tube voltage radiography of general radiography are absorbed strongly in the body and do not aid image quality enhancement. This study maintains titer in general radiography while using tube current that are proportional to density and the tube voltage 15% principle according to density to reduce patient exposure doses, and area doses and entrance surface doses were measured to compare patient exposure doses. In hand, knee, abdomen, and skull radiography, kVp was increased to 115% and mAs was decreased to 50% and kVp was decreased to 85% while mAs was increased to 200% and area doses and entrance surface doses were measured to compare relative doses. Also, 5 places in each image were set, density was measured, and Kruskal wallis H test was conducted to observe significance probabilities between groups. To fix density, kVp was increased to 115% and mAs was decreased to 50% and after measurements of mean area doses and entrance surface doses were made by each part, each decreased to 58.68% and 59.85% when standard doses were set to 100%, and each increased to 147.28% and 159.9% when kVp was decreased to 85% and mAs was increased to 200%. Comparisons of density changes showed that hand, knee, abdomen, and skull radiography all displayed significance probabilities>0.05, showing no changes in concentration. Radiography that increases kVp and lowers mAs through reasonable calculations within ranges that don’t affect resolution and contrast seems to be a simple way to decrease patient exposure doses.

Neck CT에서 차폐체 재료 변화에 따른 Thyroid 선량 비교 연구

강은보 ( Eun Bo Kang ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

현재 Neck CT의 경우 Thyroid와 같은 표재성 장기의 피폭을 줄이기 위해 Bismuth 차폐체를 많이 사용하고 있다. 그러나 Bismuth 차폐체의 경우 표재성 장기 부근에서 선속 경화현상이 많이 발생하고 CT Number, Noise, Uniformity값의 변동이 심하게 나타난다. 본 연구에서는 주위에서 쉽게 구할 수 있고 가공성이 좋은 Aluminum과 Silicone을 이용하여 기존의 Bismuth 차폐체와 비교하여 차폐체로서의 유용성을 알아보았다. Bismuth(0.06 mmPb)와 차폐율이 비슷한 두께의 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm를 제작하였다. 팬텀(RS-108T)의 Thyroid부근에 TLD(TLD-100)을 올려놓고 각각 5회씩 선량을 측정하였다. 화질 비교를 위해 Neck CT 영상에서 Thyroid 부근 axial영상의 CT Number와 Noise의 변화를 비교하였다. 그리고AAPM팬텀의 영상에서 각각 CT Number와 Noise, Uniformity의 변화를 측정하여 비교하였다. 결과에서 Thyroid에 대한 차폐체별 선량 비교에서 Non-Shield에 비해 Bismuth 차폐체가 14%, Silicone 21.5mm 15%, Aluminum 7.3mm 13%가 감소되었다. 통계적으로 Bismuth 차폐체와 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. Thyroid 부근 영상의 CT Number의 변화에서는 Bismuth 차폐체의 변동이 가장 크게 나타났다. AAPM팬텀 영상평가의 Uniformity 평가에서는 Bismuth차폐체는 부적합으로 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm은 합격기준을 만족하였다. 연구결과 현재 임상에 사용되고 있는 고가의 Bismuth 차폐체와 비교하여 차폐율에서 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm은 비슷한 차폐율을 나타냈으며, 팬텀 영상평가의 항목인 CT Number의 감약 계수 변동, Noise, Uniformity의 비교 실험에서 Bismuth 차폐체보다 우수하게 나타났다. Aluminum과 Silicone을 이용하여 표재성 장기의 크기에 맞게 다양한 차폐체를 만들어 사용한다면 환자 선량을 감쇠시키는데 유용할 것으로 판단된다. With regard to current Neck CT, Bismuth shielding boards are often being used to reduce exposure to superficial organs such as the thyroid. However, beam hardening often occurs near superficial organs with Bismuth shielding boards and variations in CT Number, Noise, and Uniformity values occur severely. This study looked into the usefulness of shielding boards made from aluminum and silicone that can be easily obtained and have good machinability by comparing them to the existing Bismuth shielding board. An Aluminum 7.3mm and a Silicone 21.5mm were made with shielding ratios similar to that of the Bismuth(0.06 mmPb). TLD (TLD-100) was placed on the thyroid area of the Phantom (RS-108T) and 5 doses were measured for each. To compare image quality, CT Number and Noise variations in axial images of the thyroid area in Neck CT images were compared. Also, variations in CT Number, Noise, and Uniformity were measured in the AAPM phantom images and compared. In the results, when thyroid doses for each shielding board were compared, the Bismuth shielding board showed a 14% reduction, the Silicone 21.5mm showed a 15% reduction, and the Aluminum 7.3mm showed a 13% reduction compared to the Non-Shield. Statistically, there were no significant differences in comparison with the Bismuth shielding board. In CT Number variations of thyroid area images, variations were largest for the Bismuth shielding board. With Uniformity evaluations of the AAPM phantom, the Bismuth shielding board was found unsuitable and the Aluminum 7.3mm and Silicone 21.5mm satisfied the acceptance criteria. Research results show that the Aluminum 7.3mm and Silicone 21.5mm have a similar shielding ratio to the high-priced Bismuth shielding board that is currently being used clinically and in comparison tests of CT Number attenuation coefficient variations, Noise, and Uniformity which are phantom image evaluation items, they proved to be better than Bismuth shielding boards. If various shielding boards are made using aluminum and silicone, sized appropriately for superficial organs, it would be useful in decreasing patient doses.

6 MV 선형가속기의 치료실에 설치되는 직접차폐식 도어의 차폐 두께 계산식에 관한 연구

박철서(Cheol Seo Park),김종언(Jong Eon Kim),강은보(Eun Bo Kang) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.5

이 연구의 목적은 NCRP 보고서 151과 IAEA 안전 보고서 시리즈 47 기반으로 직접차폐식 도어의 납 두께 계산식을 유도하는 데 있다. 직접차폐식 도어에서 선량률 계산식을 유도한 후, 이 식을 납 차폐 두께 계산식에 대입하여 도어에서 차폐 두께 계산식을 유도하였다. 유도된 직접차폐식 도어의 차폐 두께 계산식으로부터 계산된 납 차폐 두께는 NCRP 및 IAEA 2차 방벽 차폐 두께 계산 방법으로 산출된 두께보다 약 6% 낮았다. 이 결과는 NCRP 및 IAEA 2차 방벽 차폐 두께 계산 방법으로부터 두께 계산이 더 보수적이고 2차 빔 차폐에 잘 맞는다는 의미로 해석된다. 결론적으로, 이 연구에서 유도된 직접차폐식 도어의 납 차폐 두께 계산식은 도어의 차폐 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to derive a lead thickness calculation formula for direct-shielded doors based on NCRP Report No.151 and IAEA Safety Report Series N0.47. After deriving the dose rate calculation formula for the direct shielded door, this formula was substituted for the lead shielding thickness calculation formula to derive the shielding thickness calculation formula at the door. The lead shielding thickness calculated from the derived direct shielded door shielding thickness calculation formula was about 6% lower than that calculated by the NCRP and IAEA secondary barrier shielding thickness calculation methods. This result is interpreted as meaning that the thickness calculation is more conservative from the NCRP and IAEA secondary barrier shielding thickness calculation methods and fits well for secondary beam shielding. In conclusion, it is thought that the formula for calculating lead shielding thickness of the direct shielded door derived in this study can be usefully used in the shield design of the door.

Derivation of a Verification Formula for the Dose Rate Contributing to the Maze Door of the 6 MV Treatment Room

박철서(Cheol Seo Park),김종언(Jong Eon Kim),강은보(Eun Bo Kang) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.1

이 연구의 목적은 6 MV X선 빔의 미로 도어 설계 시 미로 도어 바깥 측정지점에서 계산되는 성분별 선량률의 정확성을 검증하는 식을 유도하는데 있다. NCRP 보고서 151과 IAEA 안전 보고서 시리즈 47에 기술된 미로 도어 바깥 측정지점에 대한 성분별 선량률 계산식 기반으로, 도면 기반 파라미터들의 값 적용시 성분별 선량률 계산식 및 보수적 파라미터들의 값 적용 시 성분별 선량률 계산식을 유도하였다. 각각의 성분에 대한 두 개의 선량률 계산식들로부터, 미로 도어 바깥 측정지점에서 성분별 선량률 검증식은 유도되었다. 결과로서 얻어진 미로 도어 바깥 측정지점에서 성분별 선량률 검증식은 설계자가 계산한 미로 도어 바깥 측정지점에서 성분별 선량률이 유도된 성분별 선량률 검증식에서 얻어진 선량률 범위 안에 포함 되는지 비교분석할 수 있다. 이 검증식은 설계자가 계산한 성분별 선량률의 정확성을 검증하는데 실무적으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to derive an equation to verify the accuracy of the dose rate for each component calculated at the measurement point outside the maze door when designing the maze door of 6 MV X-ray beam. Based on the component-specific dose rate calculation formula for the measurement point outside the maze door described in NCRP Report 151 and IAEA Safety Report Series 47, the dose rate calculation formula for each component when applying the values of the drawing-based parameters and the dose rate calculation formula for each component when applying the values of conservative parameters are derived. From the two dose rate calculation formulas for each component, the dose rate verification formula for each component at the measurement point outside the maze door was derived. The resulting dose rate verification formula for each component at the measurement point outside the maze door can be compared and analyzed whether the dose rate for each component at the measurement point outside the maze door calculated by the designer falls within the range of the dose rate obtained from the derived dose rate verification formula for each component. This verification formula is considered to be practically useful in verifying the accuracy of the dose rate for each component calculated by the designer.