방사선기기학 방사선기기학 정리

[운영자]

기기학 정리 1. X-선 발생의 필요조건 : 1) 자유전자 공급(가열변압기에 의해서) 2) 고속도 운동 에너지 (고압변압기에 의해서) 3) 고진공도 유지 10-5 ~10 -7 4) 저지물(Target)>> 텅스텐 4 2. 전자의 발생 : 1) 금속을 고온으로 가열한다(열전자 방출) 2) 양이온을 물질에 충돌시킨다. 3) 빛을 물질에 쬔다(광전자 방출) 4) 금속의 표면에 강한 전계를 가한다. 5) 방사성 물질에 의한 전자방출(선 방출) 3. X-ray Tube 와 정류관의 정격 관 전 압 관 전 류 X-ray tube 8~~12V 3~5A 정 류 관 12~~18V 7~8A 4. Duane Hunt의 법칙 연속 X-선의 최단파장 =(12.4/kV) × 10-10(= A)m 5. 연속X선의 강도의 총량(I) I = KV2IZ K : 비례상수(1.1 × 10-9 ) V : 관전압 I : 관전류 Z : 원자번호 강도는 최단파장의 1.5배에서 최대가 되고 파장이 길어지면 다시 감소한다. 6. 특성X선 Moseley의 법칙 V = K(Z - ) V= 진동수 특성X선의 진동수의 제곱근은 원자번호에 비례한다. 7. 회전양극 X선관 1) 장점 : 실초점이 크다. , 전자 충돌면이 크다. , 부하량이 크다. 단시간 조사가능(고속회전의 이점) 실효초점(상의 형성에 관여하는 초점)이 적다. ,선예도가 좋다. 2) 단점 : 복잡하다, 비싸다, 수명이 짧다. 3) 회전 양극 , X선관의 양극 회전수(N) = 120f / P [rpm] f: 주파수 P: 자극수 (보통은 2를 사용) 회전 양극 X선관에서 고속회전을 시키려면 주파수를 증가 시킨다. 보통 회전수 - 사용 주파수 60Hz의 고정자 전원에 의해서 구동되는 회전수 고속 회전수 - 사용주파수 3배의 주파수(180Hz)의 고정자 전원에 의해서 구동되는 회전수 회전양극 X선관의 회전시 가동시간 보통회전 - 1초 이내 타겟이 정지상태에서 규정의 회전 수에 달할 때 까지의 시간 고속회전 - 2.5초 이내 타겟이 정지상태에서 구정의 회전수에 달할 때 까지의 시간 ( 기동 후 1초 후에는 회전속도의 유지만 필요하므로 35~40V로 강하한다. ) $ 회전 양극 X선관의 회전시 기동전압 - 100~125V 8. 이중 초점에서의 대소 초점 대초점 소초점 열전자, 관전류, 부하량이 많다. 열전자, 관전류, 부하량이 적다 100mA이상, 두꺼운 부위, 움직이는 부위 50mA이하, 고선예도, 얇은 부위 9. 타겟의 구비조건 1) 원자번화가 높을 것 (X선 발생효율 증가) 2) 용융점이 높을 것 (초점면 유지) 3) 증기압이 낮을 것 (고 진공도 유지) 4) 괴산성이 적을 것 (초점면 유지) 5) 열전도와 전기 전도가 좋을 것 (냉각 효율 증가, 열 발생이 적다) 10. X선 발생효율 =X선의 총에너지/ 전자의 총 에너지= KV2IZ/VI=KVZ (♥ K는 상수) 11.관체의 구비조건 1) 절연 내력이 낮을 것 2) 고 진공도 유지 3) X선 흡수가 적을 것 4) 열팽창계수가 낮을 것 5) 가공이 용이 할 것 6) 화학성, 내성이 좋을 것 7) 기계적 강도가 클 것 8) 전기 저항이 높을 것 12. 실초점과 실효초점 1) 실효초점 = 실초점 * SinΘ 2) 실초점을 크게 실효초점을 작게해서 좋은 화질을 만들어 진단범위 확대 3) 경사각도가 커지면 허용부하는 작아진다(실효초점은 커진다.) 4) 경사각도가 작아지면 실초점이 커지고, 유효선속이 작아지고, 좋은 선예도를 얻을 수 있다. 13. Heel effect 1) 양극측 X선 보다 음극측 X선 강도가 커지는 현상으로 양극이 경사면으로 되어 있기 때문에 경사에 의한 X선 조사범위의 제한으로 필름상에 양극측이 감광이 안되는 Cut off 현상 2) 양극경사의 각이 작으면 Heel effect는 커진다. 3) 근거리 촬영에서 많이 발생 하므로 원거리 촬영이 바람직하다. ♣ Heel effec대비책 1) 두꺼운 부위는 음극쪽으로, 얇은 부위는 양극쪽으로 이동 촬영한다. 2) FFD를 늘린다. 3) Film을 작은 것을 쓴다. 14. X선 총 여과의 최소치 ≤60KV 1.5mmAl 60KV≤≤100KV 2.0mmAl 100KV≤ 2.5mmAl 15. 방선역활 (X-ray proof) 1) 관용기내 벽을 납으로 차폐하여 초점 외 X선 차폐 2) 유효선속 외 X선 차폐 16. 방전격 역할 (shock-proof) 1) 관용기 외벽을 접지해 절연유로 고전압을 절연(냉각) 17. 팽창조절통 역할 1) 열에 의한 절연유의 부피 팽창으로 인한 관용기 내부 압력을 조절하여 X선 관이나 관용기를 보호 18. X선관의 정격 1) 열단위 HU(최대 양극 축적 열용량) 2) 부하 열량율HU/sec(연속 최대 입력) 3) X선관 용량 (최대 전기적 입력) 4) 촬영 정격표 (단시간 부하 정격표) 5) 투시 정격표 (장시간 부하 정격표) 6) 혼합부하 정격부 (스포트 촬영, 집단검진 촬영, 연속촬영 정격표) 19. X선의 발생효율 =KVZ, K= 1.110-9 20. 열단위(HU) 1HU=0.71J=0.17cal HU=kEIT (E=kV, I=mA, T=sec) K=1 >> 단상전파, 자기정류, 단상반파정류 K=1.35 >> 3상 전파 정류회로 (관전류가10mA이고 케이블 1극의 길이가6m 를 넘을 때는 1.35를 쓴다.) K=1.4 >> 정전압 회로 21. 최대 냉각률 (w=mAkV ) 22. X선관 입력 P=VAf 관전압 맥동률이 10% 이하일 경우 f = 1.0(12피크 3.4%) 10~25% 이하일 경우 f = 0.95(6피크 13.4%) 25% 이상일 경우 f = 0.75(1.2피크) 23. 3극관의 동작특성 1) 콘덴서 방전식은 격자전압을 조정해서 조사시간을 제한하며 X선을 발 생 한다. 2) 2극X선관에 비해 격자가 있어 허용부하는 80%로 제한한다. 3) 1/1000 까지 폭사가 가능하다. 4) 관전류 차단 격자 전압은 약 2000V 24. 변압기 단권 변압기 가열 변압기 고압 변압기 승강압 변압기 강압 변압기 승압 변압기 저압 절연 고압 절연 고압 절연 관전압 조절 관전류 조절 관전압 조절 25. 단권 변압기 1) 가장 굵은 코일 사용 2) 절연유로 절연하지 않는다. 3) 장치내 전원공급 4) 승압 강압 가능 5) 입력측(전원 전압 보상기) 6) 출력측(부하 전류에 의한 전압강하 보상) 26. 관전압계 1) 단권 변압기 출력측에 삽입 2) 가동 철편형 3) kV, 최고치 사용, 병렬로 접속 4) 전시식 관전압계에 가해진 전압의 크기는 고압변압기 1차측 전압에서kV전압강하를 뺀값이다. 27. 관전류계 1) 고압 변압기2차코일 중성점에 직렬연결 2) 가동 코일형 3) mA, 직류전용, 평균치, 평균 눈금 28. 전압 안정기 (Stabiliger) 1) 전압 변동에도 불구하고 X선관 가열전류를 일정하게 유지 시킴으로써 관전류 조정 2) 철공진 회로를 이용 3) 가열 변압기 1차측 4) 주파5) 수 보상기의 필연적 이용 29. 주파수 보상기 전압 안정기를 쓸 때 주파수가 변화하면 안정기 전압이 변화되므로 이때 출력 전압을 일정히 유지 30. 공간 전하 보상회로 1) 관전압이 증가하변 고전계에 의한 전자 방출이 증가되어 관전류가 증가 된다. 이것을 schottky effect라 한다. 2) 관전압 변동에도 불구하고 관전류를 일정히 유지시키는 것 3) 가열 변압기 1차측에 위치 4) 관전압이 가열 전압, 관전압이 가열 전압 31. 고압 누설 전류 보정회로 1) 단상전파2) 와 같은 계기용 정류기를 사용하는 곳에서 필요하다. 3) 고압누설 전류와 크기가 같고, 방향이 반대인 보정전류를 관전류계에 흘려 보낸다. 4) 고압누설 전류의 크기는 2mA정도 (계기용 정류기의 투시시에 사용) 32. Interlock 회로 1) 고정자 Interlock relay coil이 회전하지 않고 정상속도에 이르지 못했을 때 회로를 열어 X선 조사가 안된다. 2) Over load Interlock X선관 부하가 정격이상으로 설정되면 자동적으로 회로를 차단, 부하가 가해지지 않게 한다. 대체로 OLR을 사용 3) OLR(과부하 자동 차단기) 규정치 이상으로 부하전류가 흐를 때 자동적으로 회로를 열어 주회로를 개폐한다. 33. 주회로 개폐방식 1) 고압 변압기 1차측에서 전자개폐기에 의해서 2) 고압 변압기 1차측에서 SCR에 의해서 3) 고압 변압기 2차측에서 테트로관에 의해서 직접제어 4) 3극 X선관에서 격자 전압제어에 의해서 34. Timer 1) 전동식 Timer >> 동기전동기 사용(0.05sec ~ 5sec) 2) impulse Timer >> 동기전동기 사용(1/120 sec), 교류주파3) 수에 의해서 조사가능 4) 전자관식 Timer >> T=CR (시정수)를 이용 (1/60sec ~ 7sec) 5) 반도체 Timer >> T=CR 이용, 바도체 이기 때문에 주위온도, 자기가열에 의한 특성 변화가 쉽고 동작전압이 낮기 때문에 외부에서 들어오는 노이즈에 의해서 소자가 파손되기 쉽다. 6) 포토 Timer >> 소전력을 이용 간접촬영에 이용 , 자동식 7) 전지조식 Timer >> 자동식 8) 3상 tetrode 관 제어 반도체 Timer >> 고압 변압기 2차측에서 제어, 가장 짧은 시간에 제어할 수 있다. 35. X선 장치의 전압투입 방식 1) 3상12피크방식은 tetrode관으로 제어(1/1000 sec) 2) 2단 투입법은 단상으로 1상을 영위상으로 투입시키고 90늦게 3상을 투입 시킴 3) 초기 투입기간이 짧은 것이 장점이다. 36. X선관 가열전압 전류는 20kV이하, 10A이하로 사용 (실효치 사용) 37. 자기 정류 1) X선관 자체가 정류역활 2) 정류기가 없다. 정류기 없이 2차 코일 중성점에 연결 3) X선관에 역전압이 반 싸이클 마다 걸린다. 4) 용량을 크게 할 수 없다. 소용량, 간단, 가볍다, 가격이 싸다. 5) 흑점 수 6개, 가장 짧은 조사시간이 1/60sec 6) 고압 케이블 AC절연 내력 7) X선 발생이 간헐적, 관전류의 최고치는 발생전압의 3배 38. 단상반파 정류 1) 정류관에는 역전압이 반싸이클 마다 걸린다. 2) 흑점수6개, 가장 짧은 조사시간이 1/60sec 3) 고압케이블 DC절연내력 4) X선 발생이 간헐적 5) 정류기 수 1~2개 6) X선관에 역전압이 없다. 7) 관전류계를 고압변압기 2차 코일 중성점에 계기용 전류기를 직접 삽입 8) 관전류의 최고치는 발생저압의 3배 39. 단상전파 정류 1) 흑점수 12개(0.1sec 조사시), 가장 짧은 조사 시간(1/120sec) 2) X선 발생이 간헐적 (맥동률이 47%, f= 0.74) 3) 고압 케이블 DC절연내력 4) 정류기 수 4개 5) 관전류계는 고압변압기 2차측 중성점에 삽입 6) 관전류 최고치는 평균치의 1.5배 7) 가장 많이 사용되며 누설전류 보정회로가 꼭 필요하다. 40. 3상6피크 정류 1) 결손 2) 정류기 수 6개 3) 관전압 맥동률이 13.4% 4) 관전압 크기 (V=√2√3ea) e=상전압 a=권선비 5) 출력전압은 양음 전압이 비대칭 41. 3상 2중 6피크 정류(X선 연속적 발생) 1) 결손 2) 관전압 크기(V=2√2√3ea) e=상전압 a=권선비 3) 정류기수 12개 4) 관전압 맥동률 13.4% 5) 출력전압은 양음 전압이 대칭 6) 관전류계는 고압 정류회로 중성점에 계기용 정류기 없이 직접삽입 42. 3상 12피크 정류(X선 연속적 발생) 1) 결손 2) 정류기수 12개 3) 관전압 맥동률 3.4% 4) 관전압 크기(V=1.932√2ea) e=상전압 a=권선비 5) 출력전압은 양음 전압이 비대칭 6) 전력(P=VI) 43. 3상 2중 12피크 정류 1) 결손 2) 정류기수 24개 3) 관전압 맥동률 3.4% 4) 관전압 크기(V=21.932√2ea) e=상전압 a=권선비 5) 출력전압은 양음 전압이 대칭 6) 극단 조사 가능(1/1000 sec) 7) 고압 변압기가 1/2로 축소 되어 소형화 8) 정전압에 가까운 파9) 형 10) X선 발생이 연속적 이며 3상 12피크 보다 2배의 전압을 얻을 수 있다. 44. 콘덴서 회로 1) 간접촬영 장치에 이용 2) 정류기 2개 사용 3) 순간촬영이 용이하다. 4) 조사시간이 Crdp 의해서 결정 되므로 Timer는 사용되지 않는다. 5) mAp를 사용하여 최고 관전류를 표시한다. 6) 촬영조건의 재현성이 좋다. 7) 단점으로는 연속 촬영, 단층 촬영이 안 된다. 8) 파9) 미 절단 방식 10) 전원용량이 대소에 의한 X선관 출력에 제한을 받지 않음. 45. 파미 절단 방식 1) 콘덴서의 재충전 시간이 빠르다. 2) 낮은 전압에서는 X선이 발생하지 않는다. 3) 장파4) 장에 의한 피폭이 없다. 46. 인버터 방식 1) 원리 : 교류를 직류로 변환 2) 정전압 방식 3) 단상전원으로 3상에 가까운 출력을 얻는다. 4) 피검자 피폭 선량감소 5) 전원주기에 관계없이 X선 차단 6) 변압기 철심은 아몰파7) 스(Fe-B-N 비결정 금속변압기 철심)를 사용 8) 소형 경량화 가능 47. 전원설비 >> 전원전압 강하가 10% 이하가 되도록 전원 설비를 하므로써 주상 변압기 용량과 인입선의 굵기를 선정한다. 48. X선 장지의 접지 1) 제 3종 접지를 실시 (접지저항 100 이하) 2) 접지부위 >> 고압변압기 2차 코일 중성점 고압정류회로의 중성점 고압케이블의 금속 편조 장치의 모든 외피 49. XTV System 1) 순서 : X선관 > 환자 > 형광증배관 > 촬상관 > 수상관 > VTR 2) 주사방식 순차주사 > 1번 주사에서 끝번 주사까지 순서적으로 실시하는 순차주사 비월주사 > 홀수를 주사라고 다음 짝수를 주사, 주파수를 늘리지 않 고 매초에 보내는 화면수를 2배로 늘려서 깜박거림을 덜 하게 한다. 톱니파 파형 > 주사를 실시하는데는 전자총에서 발생된 전자빔을 이 동시켜야 하므로 수평, 수직에서 돕니파 전압을 가하고 있다. 3) 유효주사선수 : 525개의 주사선 수 중 32개의 주사선이 귀선기간에 없어 지므로 493개 @고화질(HD) X-TV의 주사선수 >> 1050개 4) 형광증배관 광전음극 (피사체를 투과한 X선이 들어오는 곳에 위치, Sb-Cs사용) 양극(집속전극에 의해서 20-30kV의 전위차로 증폭된 전자가 나가는 곳 에 위치) 형광판 대신 형광증배관 사용할 때의 장점 X 선관으로 흘려보내는 전류가 보통의 형광판을 사용하는 경우보다 적어도 된다. 단위시간당 X선량도 전류에 비례하여 감소 암순응도 적어도 된다. 밝은 방에서 투시가 가능해진다. 5) 입력형광면 (CSI 감도, 해상도 모두가 재래의 것보다 좋아짐) 메탈I.I 입사창이 Al 1mm이하, input window부근에서 X선의 산란, 흡수가 적다. 글라스I.I 입사창이 유리로 3~4mm로 두꺼워서 산란, 흡수가 많아 X 선 정보가 손실 6) 출력 형광면 (뒤에 납유리가 있다.) 출력형광면의 휘도 증가 요인 광전자의 가속, 상의 축소 I.I 출력형광면의 휘도 = (상의 축소율의 역수)2 (양극전압에 비례) 축소인자 = (입력형광면의 직경 / 출력형광면의 직경)2 변환계수 = (출력형광량 / (입력 선량) ) 휘도증가계수 = 형광증배관의 밝기 / 투시형광면의 밝기 총휘도배율 = 축소인자 유량증가인자(flux gain) - 광전자의 가속 7) 찰상관 Vidicon Tube 특징 >> 빛이 닿으면 그 명암에 따라 전기저항이 변화되는 광도전 효과를 이용 장점 >> 소형, 가볍다, 간단하며 취급이 용이, 튼튼하며 수명이 길다, 가격이 저렴 단점 >> Image Orthicon에 비해서 감도 해상력이 낮고 잔상이 많다. Pluembincon Tube 특징 >> Vidicon Tube의 단점을 개선 Image Orthicon Tube 특징 >> 형광면이 없으며, 되돌아 오는 전자를 증폭시켜 영상신호를 얻는다. 장점 >> 감도, 해상력이 높고 잔상이 적다. 대단히 낮은 조도에서 사 용가능 단점 >> 부피가 크고 동작이 복잡하고 가격이 비싸며, 낮은 조도에서 노이즈가 있으며 초점을 맞추기가 곤란하다. Diode gun saticon Tube 고해상력 큰 영상신호를 유지하고 있으며, 잔상이 거의 없다. 그리고 주사선수가 1050인 개인 고밀도 TV Camera이다. New bicon >> 감도가 제일 좋다.(4.7) 9) 수상기 형광면 >> metal back형광면으로 되어 있어 형광면이 - 로 대전 됨을 막고 알루미늄 막이 거울 구실을 하여 형광을 반사시켜 밝은 형광을 얻는다. 글라스관 >> 뒤에 흑연도전막이 있어서 고전압을 가해 전자를 가속하 는 anode구실을 함. 2차전자로 흡수, 형광면이 - 로 대전됨을 막는다. 배후에서 들어오는 빛을 막아 화면을 선명하게 한다. 편향부 정전편향 >> 편향전압에 정비례하고 양극전압에 반비례한다. 전자편향 >> 편향감도는 자기의 세기에 비례하고 양극전압의 제곱근 에 역비례한다.(전자빔의 편향각은 최고 30정도) 수상기의 전자총에는 많은 그리드 전극이 있어 베1그리도의 바이어스 전 압을 변화하면 전자량이 변화되어 형광면의 휘점의 명암이 병화하여 화면 을 구성한다. 50. DSA System (Digital fluorography) 특징 혈관 조영에 널리 이용된다. 유효시야 크기는 형광증배관의 입력형광면적으로 전해진다.(14인치급) 소초점, 대용량 요구 Real time혈관상 묘출 3상 12피크 테트로드 방식이안 인버터 방식을 사용 X선관의 구비조건 500 kHU 이상의 양극 열용량을 가질것 이중초점으로 대초점이라도 1mm 이하 35 35 cm의 조사야를 사용할 수 있는 양극경사각 일것 X선 고전압 구비조건 - 90kV, 80mA 이상의 용량 관전압 맥동률이 3.4이하 형광증배관의 조건 - 시야가 14인치 급으로 클 것 DSA 촬상법 1. 시간차분법 순차찰상법 > 검사목적에 따라 펄스 폭을 선택 real time으로 subtraction상을 묘출 연속촬상법 > 1초간에 최대 30매의 영상( 1매의 영상을 얻는데 필요한 펄스 폭 3.33 sec) > 두부, 사지, 복부등에 이용 , X선 부하가 커지고 피사체측에서 피폭이 커지는 결점 있다. 변화량촬상법 > 심실조영에서 경색되어 있는 구역을 명확하게 판 단할 수 있다. 2. 에너지 차분법 K흡수단 차분법 > 조영제 흡수단을 이용해 subtraction상을 묘출 비흡수단 차분법 > 저에너지와 고에너지와의 투과율의 차분을 이 용 3. 하이브4. 리드(hybird)차분법 > 시간차분법과 에너지 차분을 조합한 가장 좋은 방법 장내 가스에 의한 motion artifact를 제거. Subtraction기술 1. Scout view > 최초 필름 2. Mask view > scout view를 반전시킴 3. Angiogram > 혈관 조영 촬영 필름 4. Subtraction angiogram > mask view와 angiogram을 포갬 51. CR(Image plate방식) 영상처리 > 자동감도 조절, 농도계도처리, 공간 주파수 처리, Subtraction 처리(Image plate에 기록된 X선 상을 레이저빔에 의해서 최 초의 정보가 판독 AD변환여러가지 영상처리DA변환 후 필름상을 만든다.) 장점 > 피폭선량 경감, 진단정보 풍부, 광범위한 Latitude를 가진다. 영상정보처리에 의한 새로운 진단법 개발, 영상정보를 디지털화 해서 보관, 검색, 통신가능 단점 > Real time으로 관찰 할 수 없다. Image Plate 고감도, 고선예도 특성 광휘진성 발광(최초로 자극된 정보가 형광체에 축적된다.) - 1차여기] 레이저빔 - 633nm인 적색 He-Ne레이져빔을 이용 영상판독(레이져빔 주사에 의한 최초의 정보가 빛으로 발광하는 것) 형광체 > BaFBr:Eu2+ , BaFCl: Eu2+,, BaFI :Eu2+) 52. PACS 환자 입장 당일 진단, 치료가능 전문가의 독영을 받을 수 있다. 과거 테이터를 이용 비교진단 정보 높은 진단 치료 의료비 절감, 재촬영 감소 의사 입장 영상을 신속히 볼 수 있다. 복수장소에서 동시에 영상을 볼 수 있다. 영상처리 기능이 부가 Non-medical 입장 찰영 후 영상을 볼 수 있다. 필름 보관, 대출 업무가 적다. 기록작업이 적어진다. 관리 데이터를 빼기 쉽다. 병원 경영자 입장 영상 보관장소 절약 초기 투자가 높지만 나중에는 절감 문제점 초기 투자비가 높다. CRT가 있는 곳 이외에는 영상을 볼 수 없다. Privacy 보호가 적다. 시스템고장 났을 때 영상검색을 할 수 없다. 광디스크가 증거로써 법률적 인정이 안 된다. 기능 영상생성, 수집, 보관기능 데이터관리 기능 Work station 기능