Pulsed fluoroscopy를 사용한 환자 피폭량 감소를 위한 연구

Abstract

[한글]본 논문은 X-Ray를 사용한 수술시 환자와 의사가 받는 기준치 이상의 피폭량을 감소시키기 위해 기존의 Continuous fluoroscopy 조사 방식을 변형한 Pulsed fluoroscopy 방식을 사용하여 피폭량을 최소화 하면서 영상의 화질은 최대화 시키기위한 연구이다.

Continuous fluoroscopy 방식의 시술은 연속적인 X-Ray 조사로 조사시간에 대한 피폭량이 누적되어 쌓이게 된다. 영상의 화질을 높이기 위해서는 더 많은 선량이 연속적으로 조사되어야 한다. 연속적인 조사의 경우 고압 발생 부와 X-Ray 발생 부인 Tube 단의 부하에 열로 변환되어 계속적으로 누적된다. 또한 전자의 Target인 텅스텐을 가열하여 녹임으로써 수명의 단축을 가져온다. 연속적인 조사로 발생된 열은 장비의 사용가능 시간을 단축시켜 시술에 어려움이 따르게 된다.

Pulsed fluoroscopy 방식은 Continuous fluoroscopy 방식의 연속조사를 끊어 짧은 시간동안 조사를 여러 번 하는 방식이다. Pulsed fluoroscopy 방식의 경우 Pulse 의 Rising Time 과 Falling Time 이 Pulse의 개수를 결정하는 중요한 요인으로 고압 발생장치의 주파수와 고압 배압단의 형태로 결정된다. 고압 발생장치의 고주파 화는 반도체 기술과 더불어 발전하고 있으며 100kHz 이상이 사용되고 있다. 고주파로 Rising Time 과 Falling Time 을 빠르게 함으로써 필요 없는 피폭량의 감소를 가져오는 성능 개선 방법을 제안하였다.

같은 조사조건의 경우 Continuous 와 Pulsed fluoroscopy 각 방식의 선질과 선량을 교정된 kV meter와 ionization chamber 장비로 측정하여 Pulse의 개수와 Width에 따른 선량의 현격한 감소를 확인하였다.

선량의 감소에 따른 영상의 화질 변화는 Continues 와 Pulsed fluoroscopy 각 조사 시 CCD 카메라를 통해 얻은 Chest 사진의 히스토그램 분석을 통해 동일함을 확인하였다. 동일 조사조건의 경우 Pulsed fluoroscopy 조사 방식이 환자와 시술자 모두 피폭량을 감소 할 수 있음을 보여주었다.

Continuous 와 Pulsed fluoroscopy 방식의 조사 조건을 달리하여 동일한 피폭량으로 영상 화질 향상 실험을 통하여 Pulse 방식의 경우 확연한 영상 화질 향상을 확인 하였다. 실험은 Continuous fluoroscopy 방식의 피폭량을 넘지 않는 조사 조건으로 Pulsed fluoroscopy 방식으로 조사 후 영상을 비교하였다.

동일 조사조건의 피폭량 감소 실험과 동일 피폭량의 영상 화질의 향상 실험에서 모두 Pulsed fluoroscopy를 사용한 X-Ray 시술이 뛰어남을 확인 할 수 있었다. 반도체 기술과 영상 획득 기술, 물질 가공 기술 등이 발전함에 따라 더 적은 피폭량으로 더 좋은 영상을 획득 할 수 있을 것으로 사료된다.

[영문]In this study Pulsed fluoroscopy method(PFM) is suggested. PFM is the modified system of the Continuous fluoroscopy radiation method. PFM optimizes the quality of result and reduces the amount of radiation to patient and doctors in operation.

In the case of using continues fluoroscopy method, the amount of radiation is only up to radiation time as it radiates continuously. For better quality of result, more continuous radiation is needed.

In the case of continuous radiation, Heat is accumulated in the tube part where High voltage and X-Ray is generated. And it also causes lose of durability of tungsten that is the target of electron.

PFM scatters the continues fluoroscopy method so it radiates several times in the very short period. In the case of PFM, the rising time and falling time of pulse is important factor that affects the amount of unit pulse. It determined by the frequency of High voltage generator and the High voltage distributer.

Technology of making high frequency pulse of high voltage generator is proceeding with semiconductor technology, now more than 100kHz is in use. In this study, by using high frequency scattering system, the method to enhance of system durability and to reduce the amount of radiation to patient and doctor. The amount of pulse and radiation is measured from the studying system and control system using revised kV meter and ionization chamber.

The variation of the result quality caused by reducing radiation amount is studied with Histogram spectrum analysis of Chest Phantom film that is obtained from CCD camera. The effect of reducing radiation amount is presented.

Inthe case of same radiation amount, the result quality of PFM is better than controlled group. Experiment is performed under the safe radiation level that is lower than continuous fluoroscopy method.