투고일：2012. 6. 8       심사일：2012. 6. 19       수정일：2012. 6. 20       게재확정일：2012. 6. 21

이동형 구내방사선촬영기로 촬영한 치근단 방사선촬영과 파노라마방사선촬영의 흡수선량과 유효선량 평가

단국대학교 치과대학 구강악안면방사선학교실
한원정

ABSTRACT

Department of Oral and Maxillofacial Radiology, College of Dentistry, Dankook University
Wonjeong Han

Purpose : The purpose of this study was to measure the absorbed dose and to calculate the effective dose for full-mouth periapical radiography using the portable dental x-ray machine and panoramic radiography
Material and Method : Thermoluminescent chips were placed at 25sites throughout the layers of the head and neck of a tissue-equivalent human skull phantom. The man phantom was exposed with the portable dental x-ray machine and panoramic unit. During full-mouth periapical radiography the exposure setting was 60 kVp, 2 mA and 0.15 ~ 0.25 seconds, while during panoramic radiography the selected exposure setting was 72 kVp, 8 mA and 18 seconds. Absorbed dose measurements were obtained and equivalent doses to individual organs were summed using ICRP 103 to calculate of effective dose.
Result : In the full-mouth periapical radiography, the highest absorbed dose was recorded at the mandible body follow with submandibular glands and cheek. Using panoramic unit, the highest absorbed dose was parotid glands and the following was back of neck and submandibular glands. The effective dose in full-mouth periapical radiography using portable dental x-ray machine was 46 μSv. In panoramic radiography, the effective dose was 38 μSv.
Conclusion : It was recommended to panoramic radiography for general check in the head and neck area because that the effect dose in the panoramic radiography was lower than the dose in the full-mouth periapical radiography using portable dental x-ray machine.

Key words : Thermoluminescent dosimetry, Radiography; Dental; Digital, Radiography; Panoramic

Ⅰ. 서론

치근단 방사선촬영은 상의 왜곡이 적고 해상도와 선예도가 우수하며 방사선 노출이 비교적 적은 진단영상법으로 치과영역에서 많이 이용되고 있다. 구내 디지털 센서를 이용하는 디지털 치근단 방사선촬영은 필름을 이용하여 촬영하는 경우보다 환자의 방사선 노출을 감소시킬 수 있다1).
1990년 국제방사선방호위원회(ICRP, International Commission on Radiological Protection)에서는 방사선 위해(radiation detriment) 개념을 공지하였다. 방사선 위해란 방사선을 조사받은 군에서 발생되는 모든 장애를 의미하며, 방사선의 확률적 효과가 고려된 유효선량(effective dose)으로 표시한다. 
인체의 조직 및 기관이 방사선에 노출되었을 때, 같은 흡수선량이라 하더라도 방사선의 종류에 따라서 인체가 받는 영향의 정도가 다를 수 있다. 이를 고려한 것이 등가선량(equivalent dose)이며 방사선에 노출된 조직 및 기관의 평균 흡수선량(absorbed dose)에 방사선 가중계수(radiation weighted factor)를 곱하여 구하고 단위는 Sv(sievert)이다. 인체 전신이 방사선에 노출된 경우와 특정 부위만 노출된 경우에서 방사선이 미치는 효과에 차이가 있을 수 있다. 유효선량은 인체의 일부만 방사선에 노출되었어도 인체 전신에 대한 효과가 어느 정도인지 나타내주는 선량이며, 단위는 Sv를 사용한다. 즉, 방사선에 노출된 각 조직 및 기관의 등가선량(equivalent dose)과 조직 가중계수(tissue weighted factor)의 곱을 모두 합하여 구하게 된다. 그러므로 유효선량은 신체 일부에 노출된 방사선으로 전신에 노출되어 야기되는 방사선 위해 정도를 측정할 수 있으며, 다른 촬영법간의 방사선 위해 정도를 비교 할 수 있다2). 조직 가중계수는 전체 방사선 위험도에 대한 조직 또는 기관의 상대적인 기여도를 나타내며, 1990년 국제방사선방호위원회는 방사선에 감수성이 있는 12개 조직 및 기관과 10개 기타조직(remainder)의 조직 가중계수를 공지하였다. 2007년에는 뇌, 신장, 타액선이 추가된 15개 조직 및 기관과 14개 기타조직에 대한 조직 가중계수를 개정 공지하였다3). 
최근 임플란트 시술 및 근관치료 과정에서 치근단 방사선촬영시 이동형 구내방사선촬영기(portable or hand-held dental x-ray machine)가 사용되고 있다. 이동형 구내방사선촬영기는 개발 초기에는 촬영실 설치가 불가능한 전쟁지역이나 신원 파악이 필요한 재해지역에서 이용되었다4, 5). 그 이후에는 환자가 움직일 수 없는 수술장 그리고 거동이 불편한 노인이나 장애인의 재택 치료 시 이용되고 있다6, 7). 우리나라의 경우에는 무게가 비교적 가볍고 카메라처럼 술자가 들고 촬영할 수 있기에 일반 치과진료실에서도 사용이 증가되고 있으며, 국내 업체에서도 여러 종류의 제품을 개발하여 출시하고 있다8). 
전 세계적으로 의료영상검사로 인한 방사선 노출이 계속 증가하고 있으며, 이는 검사 자체가 증가할 뿐만 아니라 새로운 진단영상장비의 개발로 인한 이용률의 증가에 기인한다9). 치과영역에서의 이동형 구내방사선촬영기도 편리성과 효율성이라는 임상환경에서의 장점 때문에 많이 보급되어 사용되고 있지만, 구체적이고 객관적인 방사선 노출정도에 대한 자료가 충분치 않기에 본 연구에서는 1종의 이동형 구내 방사선사진촬영기로 14매의 전악 치근단 방사선촬영시 두경부 주요기관에 환자의 흡수선량과 유효선량을 구하고 이를 파노라마 방사선사진촬영과 비교하고자 한다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 연구재료

촬영대상은 선량측정용 두경부 마네킨인 ART - 남성 팬텀(Radiology Support Devices, Inc., Long Beach, USA)을 이용하였다. 팬텀은 인조 두개골에 연조직과 방사선 감쇄계수가 유사한 재료로 외형이 만들어졌고, 각 2.5cm 두께를 갖는 10개 절단면으로 구성되었으며 각 절단면에는 TLD chip을 위치시킬 수 있는 구멍(hole)들이 있다(Fig. 1).

Fig. 1. ART - man phantom consisted of ten 2.5 cm horizontal sections which numbered from 1 to 9.  

선량은 1/8"x1/8"x0.035"의 LiF TLD(Ther moluminescent dosimeter, 열형광 선량계) chip (Harshaw Chemical Co., USA)과 TLD reader (model 5500 reader, Harshaw Chemical Co., USA)를 이용하여 측정하였다(Fig. 2).

Fig. 2. TLD chips and Harshaw TLD reader system
 

전악 치근단 방사선촬영에 사용된 이동형 구내방사선촬영기(AnyRay-P, Vatec CO., Korea)의 관전압은 60kVp, 관전류는 2mA, 초점(focal spot) 크기는 0.8mm, 관구(cone) 모양은 원형, 관구 직경은 70mm, FSD(focal spot - skin distance)는 110mm이다(Fig. 3).

Fig. 3. Portable dental x-ray machine 

사용된 파노라마방사선촬영기는(Proline EC, Planmeca Co., Helsinki, Finland) 관전압 60~80kVp, 관전류 4~12mA, 초점 크기 0.5X0.5mm 이다(Fig. 4).

Fig. 4 Panorama machine and phantom located in the panoramic unit.

2. 연구방법

1) 선량 측정 전 준비
방사선량 측정기관(Iljin Radiation Engine eing Co., Ltd., Korea)에서 방사선 교정과정을 거쳐 각 소자의 ECC(Error correction code) 값을 통상적인 방법으로 구한 후 그 오차범위가 5% 미만인 TLD chip을 방사선량 측정에 이용하였다.  
두경부 팬텀의  25부위에 소성된 TLD chip을 각각 위치시킨 후 촬영하였다. 25부위는 방사선 감수성이 있는 조직 및 기관이다(Table 1)10). 
이 부위들 중에서 좌·우 안구렌즈 부위, 뺨 부위 그리고 뒷목 부위는 팬텀의 외형 표면에 테이프를 이용하여 TLD chip을 고정시켰고, 나머지 부위는 팬텀 절단면의 해당 구멍에 TLD holder를 이용하여 chip을 위치시켰으며, TLD holder에는 chip을 하나 위치시킬 수 있게 제작되었다.

2) 전악 치근단 및 파노라마방사선촬영
이동형 구내방사선촬영기로 14매의 전악 치근단 방사선촬영을 시행하였다. 촬영은 관전압 60kVp, 관전류 2mA, 관구에서 피부까지의 거리 2cm, 노출시간 0.15 ~ 0.25초로 구내 CCD센서를 사용하는 조건으로 하였다(Table 2).  
파노라마방사선촬영은 FCR(Fuji computed radiography)을 이용하여 성인 남성 촬영시 통상적인 조건인 관전압 72kVp, 관전류 8mA, 노출시간 18초로 시행하였다(Table 2). 
팬텀의 위치 변동없이 전악 치근단 방사선촬영은 3회, 파노라마방사선촬영은 5회 시행하였다. 촬영횟수는 참고문헌들을 참조하여 정하였다10, 12, 15).

3) 흡수선량 측정과 유효선량 계산
방사선에 노출된 25부위의 TLD chip에서 각 부위의 흡수선량(μGy)을 구한 후, 해당 조직 및 기관의 평균 흡수선량을 구하였다. 이때 배경 방사선을 고려하기 위하여 10개의 TLD chips을 정하고 선량 계산시 배경방사선량을 감해주었다. 
골수의 평균 흡수선량은 하악골, 두개골, 경추부위에서 각각 구한 후 합하였다. 하악골부위는 좌·우 하악지와 좌·우 하악체에서 측정된 흡수선량의 평균값으로 계산하였고 두개골부위는 전·후·좌·우 두개골에서 측정된 흡수선량의 평균값으로 계산하였다. 경추부위는 경추에서 측정된 흡수선량으로 하였다. 
골표면의 평균 흡수선량은 골수의 평균 흡수선량에 4.64를 곱하여 구하였다11). 
피부의 평균 흡수선량은 좌·우 뺨, 좌·우 안구렌즈 그리고 좌·우 뒷목에서 측정된 흡수선량의 평균값으로 계산하였다. 타액선의 평균 흡수선량은 좌·우 이하선과 좌·우 악하선에서 측정된 흡수선량의 평균값으로 하였다. 뇌의 평균 흡수선량은 중간 뇌부위와 뇌하수체에서 측정된 흡수선량의 평균값으로 구하였다. 기타조직(remainder)에 lymphatic nodes, muscle, extrathoracic airway, oral mucosa를 포함시켰으며, 흡수선량을 각각 구하였다10).
구해진 각 조직 및 기관의 평균 흡수선량에 전체 조직에 대한 방사선 조사된 조직의 비율을 곱하여 등가선량(μSv)을 구하였다(Table 3)10). 
조사된 두경부 골수의 비율은 하악골부위는 전체 골수의 1.3%, 두개골부위의 골수는 11.8%, 경추부위의 골수는 3.4%로 계산하여 등가선량을 구하였다. 조사된 식도의 비율은 전체 식도의 10%로 계산하였고, 조사된 피부의 비율은 5%로 계산하여 등가선량을 구하였다12). 갑상선, 타액선, 뇌는 조사된 비율을 100%로 계산하여 구하였다. 기타조직에 대한 등가선량도 구하였다12).
유효선량(μSv)은 구해진 각 조직 및 기관의 등가선량에 해당 조직 가중계수를 곱하고 그 합으로 하였다. 
조직 가중계수는 전체적인 방사선 위험도에 대한 조직 및 기관의 상대적인 기여도를 나타내며, 국제방사선방호위원회(ICRP) 2007년 권고안에 따른 15개 조직 및 기관과 14개의 기타조직의 계수를 이용하였다(Table 4). 
본 연구에서는 치근단 방사선촬영시 방사선에 직접 노출되지 않는 8개 조직 및 기관인 유선, 결장, 폐, 위, 방광, 생식선, 간, 신장과 9개의 기타조직은 제외하고 유효선량을 구하였다.

Ⅲ. 결과

1. 흡수선량

이동형 구내방사선촬영기를 사용한 14매 전악 치근단 방사선촬영에서는 좌·우 하악체의 평균 흡수선량이 1,835μGy로 가장 높았고 좌·우 악하선이 1,736μGy로 두 번째로 높았으며 그 다음은 좌·우 뺨으로 1,032μGy이였다. 두개골의 평균 흡수선량은 8μGy로 가장 낮았다. 
파노라마방사선촬영에서는 좌·우 이하선의 평균 흡수선량이 3.065μGy로 가장 높았으며, 그 다음은 좌·우 뒷목의 424μGy, 세 번째는 좌·우 악하선이 411μGy였다. 가장 낮은 평균 흡수선량은 뇌로 11μGy였다(Table 5).

2. 유효선량

각 조직 및 기관의 평균 흡수선량에 전체 조직에 대한 방사선 조사된 조직의 비율을 곱한 등가선량은 두 촬영 모두 타액선에서 가장 높았고 식도에서 가장 낮았다. 
두 촬영 간의 등가선량을 비교해보면, 타액선를 제외한 모든 조직 및 기관에서 14매 전악 치근단 방사선촬영에서 더 높았으며 특히, 갑상선은 약 6배 높았다(Table 6). 
유효선량은 이동형 구내방사선촬영기를 사용한 14매 전악 치근단 방사선촬영이 46μSv, 파노라마방사선촬영이 38μSv로 전악 치근단 방사선촬영에서 더 높았다(Table 7).

Ⅳ. 고찰

이동형 구내방사선촬영기는 1993년 미국에서 처음 제작되어 군에서 주로 사용되었고 FDA에서 군용으로 승인받았다13). 국내에서는 2000년대부터 임플란트 술식과 연관되어 치과에 보급되기 시작하였다. 본 연구에서 사용된 이동형 구내방사선촬영기는 저자가 속해있는 요양기관에서 사용되고 있는 국내 제품이다. 
국내에서 시판되고 있는 대부분의 이동형 구내방사선촬영기는 술자가 직접 들고 촬영할 수 있으며 가볍고 장비의 이동성이 매우 우수하다. 그러나 고정형 구내방사선촬영기보다 더 많은 누설 및 산란선량이 발생되어 술자의 방사선 노출 가능성을 증가시키게 되므로 촬영기의 국내 제조허가를 엄격하게 해야 할 필요가 있다14). 한편, 3종의 이동형 구내방사선촬영기를 사용한 치근단 방사선촬영과 고정형 구내방사선촬영기를 이용한 치근단 방사선촬영에서 환자의 유효선량은 두 촬영간 크게 차이가 나지 않았다15). 그러나 시판되고 있는 여러 기종의 이동형 구내방사선촬영기들의 환자선량에 대한 자료가 충분하지 않은 상태에서 임상적으로 널리 사용되고 있기에 이에 대한 자료가 제시되어야 한다.
이동형 구내방사선촬영기로 디지털 센서를 이용하여 전악 치근단 방사선촬영을 한 경우, 흡수선량이 하악체가 가장 많았으며 악하선, 뺨 피부 순이고 이는 이전의 고정형 구내방사선촬영기를 이용한 연구들과 유사한 결과이다11, 16, 17). 조 등의 연구15) 에서는 3종의 이동형 구내방사선촬영기 모두 뺨 피부에서 가장 높은 흡수선량이 측정되었고 하악체, 악하선에서도 비교적 높은 흡수선량을 보였다. image plate를 사용한 파노라마방사선촬영에서는 이하선에서 흡수선량이 가장 높았으며, 그 다음이 뒷목 피부, 악하선, 하악체 순이다. 두 촬영 모두 방사선이 직접적으로 조사되는 조직이나 기관에서 높은 흡수선량을 보였다. 
조직 및 기관의 일부가 조사되었지만, 전체적인 분포를 고려하여 두 촬영의 선량을 비교한 결과, 두 촬영 모두 타액선에서 등가선량이 가장 높았다. 타액선은 2007년 ICRP 103권고안에 새롭게 포함된 기관이며, 두경부영역이 방사선 노출 되었을때 중요한 표적 기관으로 작용함을 알 수 있다. 그러므로 타액선을 포함시키지 않은 1990년 ICRP 60권고안보다 포함시킨 ICRP 103권고안에서 유효선량이 높게 나타난다18, 19). 이동형 구내방사선촬영기로 전악 치근단 방사선촬영에서 갑상선의 등가선량이 파노라마방사선촬영의 약 6배 높았다. 그러므로 치근단 방사선촬영시 일차방사선에 대한 갑상선 노출을 최소화시킬 수 있는 방법인 갑상선 보호대를 적극적으로 사용해야 한다.
본 연구 결과 유효선량은 이동형 구내방사선촬영기를 이용한 전악 치근단 방사선촬영이 파노라마 촬영보다 더 높았다. Ludlow 등의 연구18)에서도 18매 전악 치근단 방사선촬영이 파노라마방사선촬영보다 약 6배까지 높았다. Danforth 등의 연구에서20) 보고된 파노라마방사선촬영의 유효선량(3.85μSv)과 비교해 보면, 본 연구의 파노라마방사선촬영의 유효선량(38μSv)이 훨씬 높았다. 이유는 촬영조건이 Planmeca proline EC는 72kVp, 8mA였고, Danforth 연구의 PM2002proline CC는 60kVp, 4mA로 촬영조건의 차이가 있었으며, 유효선량 계산시 본 연구에서는 ICRP 103권고안의 조직 가중계수를 적용하였기에 유효선량이 더 높았다. 
본 연구의 아쉬운 점은 TLD reader를 구비하고 있지 않기에 전문 방사선량측정업체에 의뢰하여 시행하였다. 방사선 노출 직후에 곧바로 선량을 측정할 수 없는 상황이였지만 최대한 빠른 시간내에 TLD chip을 우송하여 연구를 진행하였다.

Ⅴ. 결론

치과영역에서 이동형 구내방사선촬영기를 사용한 전악 치근단 방사선촬영이 파노라마 촬영보다 유효선량이 더 많으므로, 전반적인 치아 및 주변 조직에 대한 영상 진단이 필요할 경우에는 파노라마방사선촬영을 추천한다.

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