방사선 기본적인 이것저것..
■ 방사선 기본
1. 방사선이란
입자나 파동형태의 에너지가 빛처럼 물질이나 공간을 통과하면서 공기를 직접 또는 간접적으로 전리시키는 능력을 가지고 있는 에너지의 흐름을 의미한다.
2. 방사선의 종류 (물질의 성질에 따라서)
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입자 방사선(Corpuscular radiation) |
electron, positron, proton, neutron, neutrino, meson, 중입자선, α-ray, β-ray |
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전자파 방사선(Electromagnetic radiation) |
x-ray, γ-ray |
3. X선 발생에 필요한 구비조건
(1)자유전자의 공급: 가열변압기(가열회로)의 가열전압과 가열전류를 높여서 필라멘트 온도가 상승하고, 열전자수가 많아져 관전류가 많이 흐르고 X선 발생량이 많아진다.
(2)고속도 운동에너지: X선관의 양극과 음극 양단에 고전압을 가함으로써 열전자에 고속도 운동에너지를 부여한다.
(3)고진공도: 자유전자의 진행이 방해되지 않도록 고진공도를 유지한다.
(4)저지물: 텅스텐+레늄
4. 거리 역자승 법칙
X선관의 초점에서 X선이 공기 중을 통과할 때, 순수한 기하학적 효과만을 고려한다면 X선의 강도는 거리 자승에 반비례로 감소된다.
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I(r)= |
1 |
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r² |
5. X선의 발생효율
진단영역에서의 X선 발생효율은 1%이하이며 나머지 99%는 열로 방출되므로 양극의 온도를 상승시킨다.
■ 방사선 안전관리를 위한 기본이론
1. 관전압, 관전류, 촬영시간
(1)관전압: X선관의 음극과 양극 사이에 인가되는 전위차로 통상은 peak값을 Kv로 표시한다. (X선의 질을 좌우한다)
(2)관전류: X선 조사중에 X선관의 양극에 충돌하는 전자 beam에 의하여 흐르는 양극전류로 평균치 mA로 표시된다. 콘덴서식 X선 고전압장치를 이용하여 촬영하는 경우에는 파고치 mAp로 표시한다. (조사시간과 함께 X선량을 좌우한다)
(3)촬영시간: 방사선량률이 촬영에 유효한 값을 넘고 있을 때 시간이다. (inverter식, 6peak형, 12peak형 및 정전압 장치의 촬영시간은 관전압파형의 상승부 및 강하부가 소정 관전압에 대하여 각각 75%가 되는 사이의 시간이다)
2. X선 장치의 구성
3. X선 고전압장치
: X선 고전압장치의 주요한 역할은 촬영조건인 관전압, 관전류 및 촬영시간의 3요소를 고정도로 재현성 좋게 제어할 수 있는 것이다.
(1)고전압장치의 성능좌우요소
관전압 ripple이 작을 것
: X선량은 관전압의 2~3승에 비례하고 관전압 맥동이 크면 단위시간당 X선량이 작고 X선질도 변화하므로 촬영시간이 길어진다. 따라서 맥동을 작게하면 발생효율이 향상되어 촬영시간이 단축되고 X선 피폭을 경감시킬 수 있다.
‚관전압, 관전류, 관전류시간곱 등의 오차가 작을 것
: 백분율 평균오차(PAE)로 나타낸다.
백분율 평균오차(PAE)=
XP = 설정치 또는 표시치
ƒ재현성이 좋은 것
: X선 출력의 재현성은 변동계수(c)로 나타낸다.
변동계수(CV)=
SD = 10회의 측정에 의한 표준편차
Xi = i번째의 측정치
„자동노출제어에 있어서 X선출력의 직선성이 좋을 것
…관전류 및 촬영시간에 대한 X선출력의 직선성이 좋은 것
(2) X선 고전압장치의 종류
변압기식 X선고전압 장치
: 전원의 각 주기에 많은 peak의 정류출력전압을 공급하는 단상 및 3상전원 작동의 X선고전압장치이다.(2 peak형, 6 peak형, 12 peak형)
‚콘덴서식 X선고전압 장치
: 전기에너지를 고전압콘덴서에 축적하여 그 방전에 의해 X선관에 1회의 부하를 공급하도록 한 촬영용 콘덴서의 용량이 2mF 이하로 X선조사의 개폐를 고전압쪽에서 행하응 X선고전압장치이다.
ƒInverter식 X선고전압 장치
: X선조사중에 직류전력을 교류전력으로 변환하여 필요한 고전압을 얻는 X선고전압장치로서 변압기형 및 에너지축적형의 2종류가 있다.
„기타
: 출력전압의 맥동 백분율이 4%를 넘지 않는 전압파형을 출력하는 정전압형 X선 고전압장치를 말한다.
4. 정류방식에 따른 고전압장치의 분류 및 비교
(1) 정류방식에 따른 관전압, 관전류 파형의 비교
5. 초점
(1) 소초점, 대초점
j소초점: 관전류 100mA이하에서 점화되며, 고선예도가 필요할 때, 피사체가 엷을 때, 움직이지 않을 때 적합하다.
k대초점: 관전류 100mA이상일때 점화되며, 촬영부위가 두껍고, 움직일 우려가 있어서 단시간조사가 필요할 때 적합하다.
(2) 실초점, 실효초점
j실초점: 열전자가 target에 충돌된 면적
k실효초점: 상의 형성에 관여하는 초점
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실초점= |
1 |
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sinθ |
l양극의 경가각도가 작을수록 실초점이 크고(부하량이 커지고), 실효초점이 작아진다(영상의 선예도가 향상된다)
(3) 단시간 부하
: 수ms~수s의 촬영시의 부하이다. 일반촬영이 여기에 해당되며 이 경우의 허용부하는 초점면의 온도에 따른다.
j초점 비부하: 촬영시 전류가 많고 부하시간이 짧은 경우로서 허용부하는 거의 초점온도로 결정된다.
비부하(W/mm²)-실초점의 단위면적당 입력
k단상과 3상의 최대허용부하의 비교
(4) 초점의 각 시험
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방 법 |
적용범위 | |
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Pinehole camera법 |
초점치수의 측정 | |
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Slit camera법 |
초점치수의 측정 | |
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MIT의 측정 | ||
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해상력법 |
평행Pattern camera 법 |
초점치수의 측정 |
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Star Pattern camera 법 |
초점치수의 측정 | |
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Blooming값 | ||
(5)X선의 방사강도 분포(Heel effect)
:진단용 X선관에서 고속전자는 tsrget 표면뿐만이 아니라 어느 정도 깊이까지 돌입한다. 따라서 target에서 발생한 X선의 강도분포는 일정하지 않고 음극쪽의 강도가 더 크게 된다.
jtarget의 각도에 따라: 각도가 작을수록 감약에 따른 영향이 커진다.
k부가 filter여부에 따라: 같은 각도에서 부가 filter가 사용되면 강도분포는 균등해진다.
6. Grid
: 인체에서 나오는 산란선을 제거하여 산란선에 의한 악영향을 제거하기 위해서 사용된다. 촬영부위가 얇은 부위는 산란선 발생이 적기 때문에 grid를 사용하지 않으나 두꺼운 부위는 grid를 꼭 사용해야 한다.
(1) 구조
X선 흡수가 큰 연박과 X선 흡수가 작은 Al, 베이크라이트, 나무 같은 중간물질을 배열하고 그 표면에는 흡수가 작은 얇은 판으로 보호한 구조이다. (연박의 배열에 따라 평행 grid, 집속 grid, cross grid가 있다)
(2) 용어
jGrid ratio: 그리드비가 커지면 산란선 제거율이 커지는 반면 1차 X선흡수가 많아져 촬영조건이 증가한다.
kGrid density(n): 그리드의 중심부에서 1cm²당 연박의 수를 말한다.
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Grid density(n)= |
1 |
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연박의 간격+연박의 두께 |
lGrid content: grid의 납용량으로 m²당 납의 무계, 즉 g/ m²로 격자의 대조도 상승 능력을 나타낸다.
mBucky 계수: grid에 입사한 선량과 grid를 투과한 선량의 비를 말한다. Bucky factor(Grid factor)가 크면 노출조건이 증가하고 환자의 피폭도 증가한다.
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Bucky factor= |
Incident total radiation dose |
>1 |
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Transmitted total radiation dose |
(3) Grid cut off errors
:X선의 1차선이 연박에 의해 흡수됨으로 노출부족 현상이 생기는 것을 말한다.
j집속격자의 전, 후변이 바뀐 경우
kX선속 중심선과 집속격자의 중심선이 일치하지 않은 경우
lSID가 집속거리와 맞지 않은 경우
m격자가 기울어진 경우
n이들이 복합적으로 발생한 경우