1950년대 진단용 X선 장치의 국산화가 이루어졌으며, 1960년 초부터 진단용 X선 장치의 수요가 급격히 증가함에 따라 생산업체의 증가로 의료기기 시장의 많은 발전을 가져왔다. 진단용 X선 장치는 방사선에 대한 인체의 위험 요소인 피폭문제가 있기 때문에 보건복지가족부가 제조, 설치기준을 제정하고 있으며, 이를 기본으로 하여 KSA 4019, KS A 4021, KS A 4022 등에 의해 정밀한 제작이 이루어지고 있다. 진단용 X선 발생장치는 단상 전파 정류형과 삼상 전파 정류형이 대부분이나, 1980년대 이후 인버터식 X선 발생장치로 대부분 전환되기 시작하였다. 인버터식 X선 발생장치는 단상 전파정류형 X선 발생장치에 비해 1.5~1.8배의 높은 출력과 단시간 제어가 정확하지만, 가격이 비싸기 때문에 개인병원에서는 단상전파정류형 X선 장치를 선호하고 있어 단상 전파정류형 X선 장치의 성능개선이 요구된다. 이에 본 연구자들은 단상 전파정류형 X선 발생장치의 제어장치, 고전압 변압기, 필라멘트 가열변압기, 정류회로, 고압케이블 등 기기의 구성요소를 제작하고 진단용 X선 발생장치의 성능평가를 시험하였으며, 그 결과 국내 규정인 진단용 방사선 발생장치의 안전관리 규칙에 적합한 기준을 얻을 수 있었다.
진단용 X선 투시촬영장치는 고전압발생장치를 필요로 하며, 이에 대용량 전원설비를 갖춘 X선 고전압 발생장치의 개발이 요구되고 있다. X선 투시촬영장치는 단시간 고출력의 촬영과 장시간 저출력의 투시가 가능해야 하므로 고용량의 상용 AC 전원을 사용해야 한다. 이에 본 논문에서는 EDLC를 에너지 저장장치로 사용하여 저용량의 AC전원만으로 투시 및 촬영이 가능한 X선 투시촬영장치용 고전압발생장치를 제안한다. 에너지 저장장치를 기반으로 한 32[kW]급의 X선 투시촬영장치용 고전압발생장치를 구성하고 시뮬레이션 통하여 제안한 고전압발생장치의 효용성을 입증한다.
본 연구는 병원 및 대학교 등에 설치된 X선 발생장치를 대상으로 진단용 방사선 발생장치의 품질관리 항목을 적용하여 성능 비교를 하여 주기적인 성능관리의 중요성을 인식시켜 성능유지 및 관리에 도움을 주고자 한다. 우선 재현성 및 직선성 실험결과 모든 실험조건에서 합격기준에 부합되었으며 주기적인 정도관리가 부족한 GX-650장치의 경우 재현성 평가의 백분율 오차가 높았으며 직선성 평가에서는 관전압을 100 kVp로 설정 시 0.105로 백분율 오차에서 벗어나게 측정되었다. 또한 관전압 및 관전류의 정확도 평가결과 상대적으로 X선 발생횟수가 낮은 장치에서 백분율 오차가 낮은 것을 알 수 있었다. 반가층 실험은 모든 장치에서 관전압 별 반가층 기준에 모두 포함되었다. 따라서 병원용, 실습용 구분보다는 모든 장치의 정도관리의 중요성을 인식하고 적극적으로 장치의 성능관리를 시행하여 장치를 유지 관리해야 할 것이며 특수의료장비처럼 짧은 주기의 정도관리 제도를 마련해야 할 것으로 사료된다.
일부지역의 병원에 설치, 운영되고 있는 진단용 X선 발생장치틀 의원, 병원, 종합병원별로 관 전압, 관 전류/량, 조사기간, 조사선량 성능을 평가하여 측정방법과 기술을 배우고 중요성을 알리고자 한다. 진단용 X선발생장치를 그룹별로 10대씩 총 30대에 대하여 관전류/량, 조사시간측정기를 사용하여, 백분율평균오차로 평가하였고 그에 따른 조사선량의 재현성은 변동계수를 계산하여 평가하였다. 진단용 X선 발생장치 30대 중 부적합한 장치는 관전압정확도 시험에서 5대(16.7%), 관전류정확도시험에서 3대(10,0%), 관전류량정확도 시험에서는 4대(13.3%), 조사시간정확도 시험에서는 5대(16.7%), 조사선량의 재현성 시험에서는 7대(23.3%)로 조사되었다. 진단용 X선 발생장치를 관리규정에 의거하여 성능검사 결과에 의해 성능관리의 심각성을 알 수 있었고, 이에 주기적으로 실시하여야 함은 물론 안전하게 관리함으로써 환자 및 방사선관계종사자에 대하여 방사선으로 인한 방사선 피폭경감, 화질영상관리, 재촬영 감소 둥에 의해 환자에게 양질의 의료서비스를 제공하게 될 것이다. 따라서 정기적인 성능검사가 필요하다고 사료된다.
본 연구는 일반광원을 이용한 진단용 X선 모의실험장치 개발의 타당성 검토를 위한 예비연구로서 소규모 실험장치를 제작하고 실제로 X선 투사 영상과 같은 영상을 획득할 수 있는지 여부를 확인하였다. 실험장치는 선원부, 로컬라이저, 검출기부분 등 크게 세부분으로 나뉘어졌다. 공간상에 직교좌표계를 설정하고 표적이 놓이는 위치를 원점으로 하였고, 선원에서 빛이 나오면 표적 투과 후 스크린에 영상이 형성되고 스크린 뒤편에서 디지털카메라로 영상기록 후 좌우 반전하였다. 선원으로부터의 거리에 따른 필드크기의 변화, 핀홀 크기에 따른 음영의 발생과 밝기, 좌표를 통한 오차평가 결과 본 연구에서 개발된 실험장치로 X선 모사실험이 가능함을 확인할 수 있었다.
환자의 진단에 유용하게 사용되고 있는 X선 장치는 X선을 인체에 조사할 때 나타나는 피폭이 큰 단점으로 지적되고 있으며 ICRP에서는 인체의 방사선 노출 허용량을 제한하고 있다. 이러한 피폭을 줄이기 위해 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 X선의 발생 효율 증가 및 정밀한 출력 제어가 가능한 인버터 방식의 고전압 발생장치를 제작하였다. 또한 X선관에 인가되는 직류 고전압에 발생 가능한 리플을 최소화하기 위해 전파 정류방식을 적용하였으며, 이를 환자의 진단에 사용하기 위해 조사재현성 및 선질을 평가하였다.
인체의 진단에 사용되는 의료용 X선 기기는 비 침습적인 방법으로 인체 내부의 진단이 가능하여 의료기관에서 진단에 매우 큰 비중을 차지하고 있다. X선의 발생에 가장 중요한 고전압 발생장치는 기존 변압기 식이 주로 사용되었으나 크고 무거우며 직류 고전압의 리플이 커서 발생효율이 낮다. 이러한 단점을 보완하기 위해 인버터를 사용하여 입력전원의 주파수를 고주파하는 인버터 방식의 고전압 발생장치가 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 펄스폭 변조 방식을 적용하여 관전압과 관전류의 동작을 제어 하였으며, 오실로 스코프를 이용하여 동작 결과를 확인하였다.
의료에 사용되는 X선 장치는 안정적인 전원이 공급되는 곳에 설치되어 사용되어지는 고정형과 환자가 있는 장소로 이동하여 촬영이 가능한 이동형으로 구분된다. 이동형 X선 장치에 대표적으로 사용되는 모바일 X선 장치는 공간상의 제약을 벗어나 매우 유용하게 사용이 가능하다. 하지만 고전압의 발생이 어려워 X선의 출력이 낮은 주로 손과 발의 촬영에 주로 응용된다. 본 연구에서는 인체의 진단영역에 제한을 가지지 않는 대용량의 모바일 X선 장치를 설계, 제작하여 부하변동에 따른 기기의 동작 특성을 확인하였다.
본 연구의 목적은 기존에 사용 중인 X선 발생장치의 촬영대를 따뜻하게 가열하면서도 X선 감약이 적은 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 발열체를 사용하여 가열장치를 구비한 X선 발생장치용 부착형 촬영대의 고안 및 설계를 하고자 한다. 고안된 제품의 구성은 부착형 탄소발열체 촬영대로서 기존 X선 촬영대, 탄소나노튜브 면상발열체, 전극선, 난연 처방된 보호필름과 바닥필름으로 구성되어 있다. 본 고안 제품의 특징과 장점은 냉기(冷氣)를 느끼는 촬영대에서 환의를 착용하고 검사를 받는 환자에게 온화한 느낌과 안전감을 제공하고 심적인 불안감을 해소하여 검사에 도움을 줄 수 있기 때문에 임상 적용을 적극 권장하는 바이다.
국내 진단용 방사선 발생장치는 3년 주기로 시행되는 정기적인 정도관리 검사에 앞서 일별, 주별, 월별, 분기 반기별로 시행하는 수시 정도 관리에 대한 항목 및 규정이 명확하게 지정되어 있지 않다. 미국과 유럽 등의 선진국에서는 정도 관리 항목에 대해 검사를 수행하는 검사자를 구분하여 국가 기관에 보고하도록 되어 있으므로 체계적인 검사 수행과 더불어 검토가 가능하다. 그러므로 의료 장비의 현대화가 이루어지는 시점에서 국외의 주기별 정도관리 시스템을 국내 진단용 방사선 발생 장치에 적합하도록 도입하여 정도관리 항목과 기준의 재정립이 반드시 필요하다. 이에 본 논문에서는 진단용 방사선 발생장치 중 가장 빈번히 사용되고 있는 일반 X선 촬영 장치의 3년 정기점검 사이에 주기적인 수시 정도 관리 검사 항목과 방법 및 기준 수립을 위해 미국, 캐나다 등의 국외 문헌 조사 및 국제 전자 기술 위원회(International Electro-technical Commission, IEC)의 규정 항목과 비교하였다. 이를 바탕으로 국내 수시 정도관리 항목 신설 시 필요한 검사 항목 및 기준 설정을 위한 기초 자료로 제시하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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