의료기술의 발달과 더불어 방사선 이용의 증가는 진단 및 치료 분야에서 전리방사선에 의한 개인 피폭이 높기 때문에 의료에서의 방사선방어를 강조하고 있다. 특히 의료목적을 저해하지 않고도 환자의 피폭을 상당히 절감할 수 있는 최적화를 강조하고 있으며, 이를 달성하기 위해 본 연구에서는 진단영상의학 분야에서 피폭선량이 높은 전산화단층촬영검사 시 방사선 방어행위 최적화를 위한 차폐물 원소를 평가하고 보호구를 개발하고자 하였다. 연구방법은 다단계 - 다방법론적 접근법으로 1단계는 전산화단층촬영 검사실 방사선사의 방사선 방어행위에 영향을 미치는 요인을 분석하였으며, 2단계로 몬테카를로 시뮬레이션(MCNP)을 이용하여 납과 이를 대체할 수 있는 차폐체 물질의 원소별 차폐율과 투과율을 시뮬레이션 통해 평가하였다. 3단계는 설문조사연구와 차폐물질의 평가를 토대로 CT전용 차폐 보호구를 직접 제작하여 투과도 및 차폐율 실험을 통해 최적화를 평가하였으며, 결과는 다음과 같다. 전산화단층촬영 검사실에 근무하는 방사선사의 방사선장해 방어행위는 방사선장해 방어환경(=0.245, p=0.002)과 방사선장해 방어지식(=-0.034, p<0.001)이 영향을 미치는 것으로 나타났고, CT검사 시 검사부위 이외의 부위를 차폐하지 않거나, 덮어만 주는 것으로 조사되었으며, 방어용구가 매우 부족한 것으로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 전산모사 투과도 실험에서 차폐보호구의 적정한 납두께는 0.5 mm 이었으며, 차폐물질로 적당한 원소와 차폐율은 텅스텐(W) 98.82%, 가돌리늄(Gd) 92.96%, 주석(Sn) 86.87%, 인듐(In) 86.38%, 안티몬(Sb) 86.33%, 바륨(Ba) 78.51%로 측정되었다. 납을 이용한 납 차폐시트와 선정된 원소를 이용한 무납 차폐시트를 제작하여 실험한 결과 차폐시트가 없는 경우 선량은 3.199 mR으로 측정되었다. 차폐시트 종류에 따른 선량과 차폐율은 납 차폐시트 4장(2.4 mm)은 0.209 mR, 93.5%, 5장(3.0 mm)은 0.169 mR, 94.7%, 6장(3.6 mm)은 0.108 mR, 96.6%로 측정되었으며, 제작한 무납 차폐시트 4장(2.0 mm)은 0.677 mR, 78.8%, 5장(2.5 mm)은 0.407 mR, 87.2%, 6장(3.0 mm)은 0.248 mR, 92.2%로 측정되었다. 전산화단층촬영검사 전용 차폐보호구를 디자인하여 두부, 흉부, 복부 검사 시 유방(Breast), 생식선(Gonad), 안구(Orbit) 부위의 공간산란선량과 입사표면선량 및 심부선량을 측정한 결과 심부선량이 높게 측정되었으며, 차폐율에 있어서는 납과 제작된 무납의 차폐보호구를 사용했을 때 70 ~ 90% 이상 피폭선량이 감소되어 차폐효과가 뛰어난 것으로 측정되었다. 본 연구는 전산화단층촬영검사 시 검사부위를 제외한 인체와 장기에 방사선 피폭을 최적화할 수 있도록 하고 방어행위의 실천을 높이기 위해 장치에 장착이 가능하고 사용이 편리한 전용 차폐보호구를 개발하였으며, 차폐보호구의 적정두께와 납이 아닌 소재를 이용해 제작함으로써 그 유용성을 평가하였다. 이와 같은 결과는, 임상에 근무하는 방사선사는 진료 또는 의화학적 검사에 종사하는 자로서 국민 보건 및 의료향상에 이바지함을 목적으로 하고 있으며, 의학적 전문지식과 고도의 기술 습득을 통한 환자와 방사선사의 신뢰 속에 전 국민의 의료방사선 피폭을 경감하는데 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
Along with the development of medical technology, the individual radiation exposure is increasing in the filed of diagnosis and treatment due to ionizing radiation, which has let to radiological protection in medical treatment. Especially, they stress on optimization of radiation which does not hinder the medical objective, but decrease the radiation exposure of patient. To achieve this, the study aims to evaluate the shielding element for protection behavior optimization during the computed tomography(CT) scan which has relatively high exposure dose in the medical image diagnosis, and develop protective equipment. The study adopted multi level-multi methodology access method. On the first level, the influential elements to radiation protection behavior of radiological technologist in CT scan examination room was analyzed, and on the second level, the Monte Carlo simulation(MCNP) was utilized to evaluate the shielding and penetrate rate by elements of shielding material which can replace lead and lead itself by simulation. On level 3, based on the survey and shielding material evaluation, the CT-exclusive shielding protective equipments are personally improvised to conduct permeability experiment and shielding rate experiment to evaluate optimization, and the results are as follows. The radioactivity protection behavior of radiological technologist working at the CT scan examination room was influenced by protection environment(=0.245, p=0.002) and protection knowledge (=-0.034, p<0.001), and it did not shield other parts apart fro scanning part during CT scan but only cover the part, and the protection equipment was in shortage. In computer simulation permeability experiment using Monte Carlo simulation, the proper thickness of lead was 0.5 mm, and the proper elements and shielding rate were tungsten (W) 98.82%, gadolinium (Gd) 92.96%, tin (Sn) 86.87%, indium (In) 86.38%, antimony (Sb) 86.33%, barium (Ba) 78.51%. When the experiment of lead shielding sheet using lead and non-lead shielding sheet using selected element, when there''s no shielding sheet, the exposure dose was measured at 3.199 mR. The exposure dose and shielding rate by the type of shielding sheet was 0.209 mR, 93.5% for 4 lead shielding sheets (2.4 mm), 0.169 mR, 94.7% for 5 sheets (3.0 mm), and 0.108 mR, 96.6% for 6 sheets (3.6 mm), while as for the non-lead sheeting sheet, it was 0.677 mR, 78.8% for 4 sheets (2.0 mm), 0.407 mR, 87.2% for 5 sheets (2.5 mm), and 0.248 mR, 92.2% for 6 sheets (3.0 mm). The CT scan exclusive shielding protective equipment was designed for head, chest, and abdominal examination and examined the space scattered sose, entrance surface dose and depth dose of breast, gonad and orbit part. The depth dose was measured high, and as for the shielding rate, when using the lead and non-lead shielding protective equipment, the exposure dose reduced to 70 ~ 90% which indicated outstanding shielding effect. This study has contributed to optimization of radiation exposure to human body and organ except for the scanned part during CT scan, enabled equipment installation to improve the protecting behavior, developed a convenient CT scan exclusive shielding protective equipment and produced shielding protective equipment with proper thickness and non-lead material to evaluate the usability, The results are subjected to contribute to radiological technologists as practician working in the field of diagnosis and medical chemistry in the improvement of national health and medical condition, and with the faith of patients based on professional medical knowledge and high-end technology, it will contribute to reduced radiation exposure of the nation.
목차
I. 서 론 11. 연구 배경 12. 연구 목적 5Ⅱ. 이론적 배경 61. 방사선장해 방어행위 62. 사회 인지이론 93. 몬테카를로 시뮬레이션 111) Monte Carlo Method 112) MCNPX 계산 알고리즘 123) MCNPX 통계적 고찰 144. 방사선 차폐이론 161) 좁은 선속(narrow beam)에서의 감약 162) 넓은 선속(broad beam)에서의 감약 19Ⅲ. 연구 방법 211. 연구 설계 212. 방사선장해 방어행위 방법 및 분석 231) 연구 대상 232) 조사 도구 및 내용 243) 연구도구의 신뢰성 및 타당도 264) 윤리적 고려 275) 자료 분석방법 273. 몬테카를로 시뮬레이션 도출 방법 및 분석 281) 몬테카를로 기법 프로그램 선정 282) SRS-78을 이용한 에너지 스펙트럼 모사 293) MCNPX Code를 이용한 시뮬레이션의 구성 314) 몬테카를로 계산코드를 이용한 전산모사 324. 무납 차폐시트의 개발 및 성능평가 341) 의료방사선 차폐물질의 특성 342) 의료방사선 무납 차폐시트 제작과정 343) 실험 기기 및 재료 384) 실험 방법 395) 통계학적 분석 405. 전산화단층촬영검사 전용 무납 차폐보호구 개발 및 성능평가 411) 전산화단층촬영검사 전용 무납 차폐보호구 412) 전산화단층촬영검사 전용 무납 차폐보호구 디자인 개발 413) 실험 기기 및 재료 454) 실험 방법 485) 통계학적 분석 50Ⅳ. 연구 결과 511. 전산화단층촬영 검사실 방사선사의 방사선 방어행위 511) 방사선사의 인구사회학적 특성 512) 방사선사의 직무 관련 특성 523) 방사선장해 방어행위에 영향을 미치는 변수의 수준 544) 방사선사의 방사선장해 방어행위에 영향을 미치는 요인 552. 몬테카를로 시뮬레이션 결과 571) 에너지 스펙트럼 분석 572) 납 두께별 차폐율과 투과율 593) 원소별 차폐율과 투과율 613. 차폐시트 투과도 평가 결과 631) 납 차폐시트 투과도 실험의 선량 및 차폐율 632) 무납 차폐시트 투과도 실험의 선량 및 차폐율 644. 전산화단층촬영검사 전용 차폐보호구 평가 결과 661) 두부 전산화단층촬영검사 시 선량 및 차폐효과 662) 흉부 전산화단층촬영검사 시 선량 및 차폐효과 683) 복부 전산화단층촬영검사 시 선량 및 차폐효과 70Ⅴ. 고 찰 75Ⅵ. 결 론 82참 고 문 헌 84Abstract 91