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영희 민
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1 The energy spectrum and phantom image quality according to mammography target-filter combinations Seyoung Jang, Wanggyun Oh *, Jongbae Park ** and Gyehwan Jin Nambu University, Chungbuk National University *, Chungbuk Health & Science University ** 유방촬영장치의타깃에따른에너지스펙트럼및팬텀영상화질 장세영, 오왕균 *, 박종배 **, 진계환 남부대학교, 충북대학교 *, 충북보건과학대학교 ** Abstract When the X-ray energy is high, the X-ray penetrates the object and decrease the contrast of imaging, and when the X-ray energy is low, the X-ray increases the contrast of imaging but it is to be absorbed into the object, which in the long run increases patient s radiation exposure level. Therefore, appropriate X-ray energy is an essential element affecting the imaging quality and radiation exposure level. This study simulated the energy spectrums according to the target materials of mammography, and compared qualities of phantom imaging for the management of radiolographic quality and patient s radiation exposure level with the introduction of the mammography that employs diversified radiation quality by using new anode materials. Key Words : mammography, target-filter, energy spectrum, image quality 요약엑스선의에너지가높으면엑스선이피사체 (object) 를통과하여영상의대조도를떨어뜨리고엑스선의에너지가낮으면영상의대조도는증가시키지만엑스선이피사체에흡수되어환자의피폭선량을증가시킨다. 그러므로적정한엑스선에너지는영상의질과피폭선량에영향을미치는매우중요한요소이다. 본논문에서는새로운양극물질을사용하는유방촬영장치의도입에따라방사선선질이다양해진유방촬영장치의영상품질관리와환자선량관리을위하여유방촬영장치의타겟물질에따른에너지스펙트럼을시뮬레이션하고팬텀영상의화질을비교하였다. 중심단어 : 유방촬영장치, 초점 - 필터, 에너지스펙트럼, 영상품질 Ⅰ. 서론세계보건기구 (WHO) 산하국제암연구소 (IARC) 의 GLOBOCAN 2008에의하면여성에있어서유방암은발병률과사망률이각각 38.9%, 12.4% 이고유방암의 발병률과유방암으로인한사망률이빠르게증가하고있다고보고하였다 [1-2]. 유방암도다른암과마찬가지로초기에발견했을경우에는생존율이매우높지만병기가오래될수록생존율이떨어진다 [3]. 유방암의영상검사방법에는 Mammography, 유방초 Corresponding Author: Gyehwan Jin, ghjin@nambu.ac.kr, Tel: Addr , Wolgye-dong, Gwangsan-gu, Gwangju, , South Korea, Received : December, 18, 2012 Revised : February, 10, 2013 Accepted : February, 22,

"The energy spectrum and phantom image quality according to mammography target-filter combinations" 음파, 자기공명영상, 핵의학검사등이있다.

엑스선의에너지가높으면엑스선이피사체 (object) 를통과하여영상의대조도를떨어뜨리고엑스선의에너지가낮으면영상의대조도는증가시키지만엑스선이피사체에흡수되어환자의피폭선량을증가시킨다. 그러므로적정한엑스선에너지는영상의질과피폭선량에영향을미치는매우중요한요소이다. X-선선질에영향을미치는것은관전압, 관전류, 시간, 엑스선관의양극물질종류, 부가필터의물질종류와두께등이있다 [4].

Senographe DS Acquisition (GE Healthcare, 미국 ) 은타깃은몰리브덴 (Mo) 과텅스텐 (Rh) 이고부가필터는몰리브덴 (Mo) 과로듐 (Rh) 이다 ( 그림1). 2. 스펙트럼시뮬레이션유방촬영 X-선에너지스펙트럼은인터넷싸이트 (https://w9.siemens.

2 "The energy spectrum and phantom image quality according to mammography target-filter combinations" 음파, 자기공명영상, 핵의학검사등이있다. 이중에서기본검사인 Simple X-ray을이용한 mammography는물질의엑스선흡수도 (absorption) 차이에의한대비영상 (contrast image) 로부터병변을감별하고진단한다 [3]. 엑스선의에너지가높으면엑스선이피사체 (object) 를통과하여영상의대조도를떨어뜨리고엑스선의에너지가낮으면영상의대조도는증가시키지만엑스선이피사체에흡수되어환자의피폭선량을증가시킨다. 그러므로적정한엑스선에너지는영상의질과피폭선량에영향을미치는매우중요한요소이다. X-선선질에영향을미치는것은관전압, 관전류, 시간, 엑스선관의양극물질종류, 부가필터의물질종류와두께등이있다 [4]. 단순엑스선을이용한유방촬영장치의타겟물질로몰리브덴 (Mo) 이나로듐 (Rh) 이이용되었으나최근텅스텐 (W) 을이용하는유방촬영장치가개발되어환자의진료에이용되고있다 [5-7]. MAMMOMAT Inspiration (SIEMENS, 독일 ) 의타깃은몰리브덴 (Mo) 과텅스텐 (W) 이고부가필터는몰리브덴 (Mo) 과로듐 (Rh) 이다. Senographe DS Acquisition (GE Healthcare, 미국 ) 은타깃은몰리브덴 (Mo) 과텅스텐 (Rh) 이고부가필터는몰리브덴 (Mo) 과로듐 (Rh) 이다 ( 그림1). 2. 스펙트럼시뮬레이션유방촬영 X-선에너지스펙트럼은인터넷싸이트 ( oolbox/spektrum/pages/mamin.aspx) 에서제공하는 18 kv에서 40 kv까지에너지범위를갖고있는엑스선에너지스펙트럼시뮬레이션프로그램을이용하였다 ( 그림 2). 이프로그램은양극물질의종류, 관전압, Air kerma, 부가필터의종류와두께, 촬영거리를입력하면엑스선광자를에너지별로보여준다. 본논문에서는새로운양극물질을사용하는유방촬영장치의도입에따라방사선선질이다양해진유방촬영장치의영상품질관리와환자선량관리을위하여유방촬영장치의타겟물질에따른에너지스펙트럼을시뮬레이션하고팬텀영상의화질을비교하였다. Ⅱ. 재료및방법 1. 유방촬영장치 Fig. 2. X-ray energy spectrum simulation program 52 (a) Senographe DS Acquisition (GE Healthcare, USA) Fig. 1. Digital mammography (b) MAMMOMAT Inspiration (SIEMENS, Germany) 3. 팬텀유방팬텀의상부는각직경이 1.56, 1.12, 0.89, 0.75, 0.54, 0.40 mm인나일론섬유 (nylon fiber) 와직경이 0.54, 0.40, 0.32, 0.24, 0.16 mm인산화알루미늄 (Al2O3), 그리고직경이 2.00, 1.00, 0.75, 0.50, 0.25 cm인종괴 (Masses) 가들어있다 ( 그림 3의상단 ). 유방팬텀의하부아크릴판하나의크기는가로 12 cm, 세로 10 cm, 두께 1 cm이고부피 120 cm3, 질량 g, 밀도약 1.259

3 g/cm 3 이다 ( 그림 3의하단 ). 유방팬텀의상부와하부아크릴팬텀 1개에서 7개까지증가시키면서촬영한영상으로부터섬유소, 석회화알갱이, 종괴, 유방팬톰사진의광학농도, 아크릴원판에의한대조도로화질을평가하고비교하였다. 저에너와고에너지일부를흡수하였다 ( 그림 4). Fig kvp X-ray energy spectrum used in Monte Carlo calculation Fig. 3. Mammography phantom; 6 fibers, 5 groups of specks, 5 masses and acrylic plate size; width 12 cm, height 10 cm, thickness 1 cm Ⅲ. 결과 1. 스펙트럼시뮬레이션 엑스선선질을표현하는방법은평균에너지, 스펙트럼분해능, 반가층및동질계수등 4가지가있다. 엑스선의선원과검출기 ( 전리함 ) 의중간에흡수재를설치하고선량을측정하여반가층을결정하는방법은선질측정및확인에가장일반적으로이용되고있으나빔에대해얻을수있는정보가한정적이라는단점을갖는다. 스펙트럼측정의경우별도의측정장치가필요하고, 측정결과에대한추가적인처리가필요하지만선질을표현하는데사용하는 4가지인자에대한정보를모두확인할수있다는장점을갖는다. 유방촬영장치의타겟물질에따른에너지스펙트럼을시뮬레이션결과 Mo/Mo, Rh/Rh는비교적선에너지에가까웠고이러한결과는필터에서저에너지뿐만아니라고에너지부분도흡수하기때문이다. W/Rh는연속스펙트럼나타났고필터에서대부분의 Fig. 5. Mean X-ray energy according to X-ray tube peak voltage and target/filter 2. 평균에너지 타깃 / 필터와엑스선관전압에따른평균에너지의크기는 33.5 kvp까지는 Mo/Mo, Mo/Rh, W/Rh, Rh/Rh 순으로나타났고 33.5 kvp이상에서는 Mo/Mo, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Rh 순으로나타났다 ( 그림 5). 3. 평균에너지 Mo/Mo 을이용하고두께가 1 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 5개, 산화알루미늄 53

"The energy spectrum and phantom image quality according to mammography target-filter combinations" (Al 2O

Rh/Rh와 W/Rh을이용하고두께가 1 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 5개, 산화알루미늄 (Al 2O 3) 는 5개중에서 4개, 종괴 (Masses) 는

Mo/Mo을이용하고두께가 6 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 3개, 산화알루미늄 (Al2O3) 는 5개중에서 2개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 3

5개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 4개관찰가능하였다. 두께가 1 cm 유방팬텀에서는타깃이 Rh/Rh와 W/Rh일때보다 Mo/Mo일때섬유소관찰이용이함을알수있다.

결론스펙트럼은 Mo/Mo, Rh/Rh는선스펙트럼과유사하였고 W/Rh는연속스펙트럼에가까웠다. 평균에너지는 33.5 kvp 이하에서는 Rh/Rh이 33.5 kvp 이상에서 W/Rh이높았다.

향후필터, 팬텀, 관전압의조합을미세변화시켜화질의변화를연구하고디지털센서등화질에미치는여러요소에대한추가연구필요하다.

2011년한국연구재단원자력장학생지원사업및교육과학기술부의재원으로시행하는한국과학재단의연구지원프로그램으로지원받았습니다.

6 cm [1] Gswlobocan 2008 (http://globocan.iarc.fr/factsheets/populations/factsheet.asp?

4 "The energy spectrum and phantom image quality according to mammography target-filter combinations" (Al 2O 3) 는 5개중에서 4.3개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 5개관찰가능하였다. Rh/Rh와 W/Rh을이용하고두께가 1 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 5개, 산화알루미늄 (Al 2O 3) 는 5개중에서 4개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 4개관찰가능하였다. 두께가 1 cm 유방팬텀에서는타깃이 Mo/Mo일때보다 Rh/Rh 와 W/Rh일때섬유소관찰이용이함을알수있다. Mo/Mo을이용하고두께가 6 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 3개, 산화알루미늄 (Al2O3) 는 5개중에서 2개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 3 개관찰가능하였다. Rh/Rh와 W/Rh을이용하고두께가 6 cm 유방팬텀에서나일론섬유 (nylon fiber) 는 6개중에서 4개, 산화알루미늄 (Al2O3) 는 5개중에서 3.5개, 종괴 (Masses) 는 5개중에서 4개관찰가능하였다. 두께가 1 cm 유방팬텀에서는타깃이 Rh/Rh와 W/Rh일때보다 Mo/Mo일때섬유소관찰이용이함을알수있다. (g) Siemens W/Rh 1 cm (h) Siemens Rh/Rh 6 cm Fig. 5. Phantom images according to Mo/Mo, Rh/Rh and W/Rh Ⅳ. 결론스펙트럼은 Mo/Mo, Rh/Rh는선스펙트럼과유사하였고 W/Rh는연속스펙트럼에가까웠다. 평균에너지는 33.5 kvp 이하에서는 Rh/Rh이 33.5 kvp 이상에서 W/Rh이높았다. 팬텀영상의화질은두께가 1-3 cm에서 Mo/Mo가 4-7에서 Rh/Rh와 W/Rh이유리하였다. 향후필터, 팬텀, 관전압의조합을미세변화시켜화질의변화를연구하고디지털센서등화질에미치는여러요소에대한추가연구필요하다. 감사의글 (a) GE Mo/Mo 1 cm (b) GE Mo/Mo 6 cm 이논문은 2011년한국연구재단원자력장학생지원사업및교육과학기술부의재원으로시행하는한국과학재단의연구지원프로그램으로지원받았습니다. ( 연구과제코드 : ) 참고문헌 (c) GE Rh/Rh 1 cm (e) Siemens Mo/Mo 1 cm (d) GE Rh/Rh 6 cm (f) Siemens Mo/Mo 6 cm [1] Gswlobocan 2008 ( [2] 송병주, 손병호, 박찬흔, 강성수, 김석원, 유방암백서, 한국유방암학회, 1, 1-25, [3] 송병주, 손병호, 박찬흔, 강성수, 김석원, 유방암백서, 한국유방암학회, 1, 1-25, [4] 이철영, Mammography X-선선량평가사업, 식품의약품안전청, 1, 1-80, [5] Philipp Bernhardt, Thomas Mertelmeier and Martin Hoheisel, X-ray spectrum optimization of full-field digital mammography: Simulation and phantom, study, Medical Physics, 33, , [6] P BALDELLI, N PHELAN and G EGAN, Investigation of the

5 effect of anode/filter materials on the dose and image quality of a digital mammography system based on an amorphous selenium flat panel detector, The British Journal of Radiology, 33, , [7] M. Säbel, H. Aichinger, Recent developments in breast imaging, Physics in Medicine and Biology, 41, ,

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소아일반영상의학검사에서의환자선량권고량가이드라인 - 두부, 복부, 골반 - 소아일반영상의학검사에서의 환자선량권고량가이드라인 - 두부, 복부, 골반 - Ⅰ. 서언 1 2 Ⅱ. 의료피폭에서의방사선방어 1 1990 ICRP 권고에따른방사선방어의원리 3 2 2007 ICRP 신권고에따른방사선방어의원리 4 3 환자선량권고량 (Diagnostic Reference Level)