X-선관(tube)

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Ⅲ. 의 료 방 사 선
제 4장. 진단방사선
1. 영상의학
1) 영상의 형성
2) X-선관
3) X-선 촬영장치
4) X-선 촬영 관련용품
5) 현상처리
6) 일반촬영의 개요
7) 투시조영촬영의 개요
8) 혈관조영술
9) 조영제
1. 영상의학
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1) 영상의 형성
* X-선 영상 : X-선 관에서 발생한 X-선 → 피사체의 투과도 차이(인체를
구성하고 있는 뼈, 근육, 지방, 공기 등의 원자구성에 따른
엑스선의 감약의 차이) → 수광계에 영상 정보가 기록
* 영상정보 : X-선, 감마선, 초음파, 적외선 등
* X-선 영상 형성 좌우 인자 : 피사체의 두께, 원자번호, 밀도 등
2) X-선관(tube)
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- X-선관(tube) : ① X-선을 발생 시킴
② 음극과 양극이 고진공도의 유리관 안에 들어있다.
 필라멘트가 가열되면 열전자가 방출하고 양극과 음극사이에 고전압이
인가되면 방출된 열전자는 양극을 향해 가속되어 표적(target )에
충돌된 후 X-선이 발생
 X-선관에서 출력되는 선량은 관전압, 관전류, 조사시간 등의 영향을
받음.
X-ray
X-선관의 구조
** 엑스선 발생의 필요조건
(ㄱ) 열전자가 공급
(ㄴ) 진공상태가 유지 : (10-5 ~ 10-7mmHg) 의 고진공도
(ㄷ) 관전압이 고압일 것 (열전자의 가속)
(ㄹ) 고속의 열전자를 저지시키는 Target이 필요
(target 과 열전자의 상호작용으로 엑스선발생)
** Target 의 구비조건
(ㄱ)원자번호 높을 것(핵 주위의 전자가 많아야 엑스선 발생효율이 증가)
(ㄴ) 융점이 높을 것
(ㄷ) 전기 전도도가 좋을 것
(ㄹ) 밀도가 높을 것
(ㅁ) 열전도도가 좋을 것(잘 될것)
(ㅂ) 증기압이 낮을 것(충돌면적이 쉽사리 파괴X, 변형X)
(1) 엑스선관(tube)
(a) 음극(cathode)
필라멘트에서 발생한 전자를 집속하기 위한 집속전극 혹은 집속통 속에 내장
한 열전자 발생용 직선형 텅스텐 필라멘트와 집속전극을 고정하는 지지체로
구성.
음극에서는 필라멘트를 가열해서 열전자를 방출시키고 집속통은 발생한
열전자를 효율적으로 양극의 한 지점에 모으기 위해 설치.
회전양극형에서는 대소 2개의 필라멘트를 설치하여 대초점, 소초점으로
구분해서 사용
(b) 양극(anode)
음극에서 발생한 열전자를 고속으로 물질에 충돌시키면 엑스선이 발생, 이때
열전자의 충돌 부분을 양극 이라 하고, 열전자가 집중적으로 충돌하는 면을
타깃, 열전자의 집속점을 실초점(actual focal spot)이라고 한다.
실초점의 재질과 구조로 적합한 원소는 74 W 이다.
고정양극형은 구리속에 매설되어 있고 회전양극형은 전체가 텅스텐으로 구성
되어 있다.
양극은 엑스선속을 일정방향으로 방사
시키기 위해 초점면이 경사져 있는데 이를
target angle 이라고 하며 일반적으로
10 ~ 17˚ 전후.
각도가 작아질수록 실효초점의 면적도
작아짐
(2) 엑스선관 용기(tube hausing)
(2) 엑스선관 용기(tube hausing)
엑스선관에서 발생하는 엑스선 누설이나 전기 충격을 막고 엑스선관을
기계적 손상 으로 부터
방호 하기 위한 금속 용기.
방사구는 엑스선 투과성이 좋은 플라스틱 창을 설치하고 방사구 이외의
부분은 납판 등의 금속으로 내부를 차폐하며 양끝에는 고전압케이블을
접속하기 위한 소켓을 설치.
방사구 가까이 에는 부가필터와 조리개 장치를 장착.
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※ 엑스선 촬영장치의 종류 (전리방사선):
일반 엑스선 촬영장치, 투시조영촬영장치, 간접촬영 장치, 단층촬영 장치,
유방촬영장치, 혈관촬영장치, 전산화단층촬영장치(CT) 등
※ 엑스선을 사용하지 않는 의료영상장치 (비전리방사선):
초음파검사장치, 자기공명영상장치(MRI)
4) 엑스선 촬영 관련 용품
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(1) 필름(film) :
PET(polyethylene terephthalate:일종의 합성수지) 등을 지지체로 하고
여기에 유제를 얇게 입힌 것.
유제층은 빛에 반응하는 부분으로 영상을 직접 나타내는 층.
할로겐화은과 젤라틴으로 구성. 요오드브롬화은이 가장 많이 사용됨.
( 브롬화은이 밤하늘의 별처럼 젤라틴 속에 적당한 간격으로 분산되어 있다.)
* AgBr-AgI => 필름(감도를 높이기 위해 약간의 요오드화은을 첨가)
※ 감도(sensitivity) : 어느 정도의 빛이 닿았을 때 어느 정도의 변화를
일으키는 가의 민감성 정도.
약간의 빛으로 큰 반응을 일으키는 현상 =>감도가 높다.
※ 감광(사진)작용 : 물질이 빛을 받아 화학적으로 변화를 일으키게 되는
작용으로 사진 건판에 방사선을 쪼이면 검게 변하는 경우.
③ 유제의 도포에 따른 분류
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- 양면유제필름 : 유제가 지지체의 양면에 도포.
직접 X-선 촬영 필름에 사용.
- 단면유제필름 : 유제가 한 면에만 도포.
유방촬영용, 간접촬영용, 복제용, CRT용, 감산처리용
( 2) 증감지(intensifying screen)
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엑스선에 대한 필름의 반응정도는 매우 낮다
=> 엑스선은 물체를 투과하는 힘이 강해서 필름에 조사되어도 거의(99%)
가 투과하여 감광작용을 제대로 하지 않고 약 1%정도만이 유제에 흡수되어
우리가 필요로 하는 영상을 볼 수 있다(다량의 엑스선이 필요).
=> 엑스선 영상을 만들 때 적은 선량으로 필름의 최대감도를 증가시킬 목적
으로 사용 됨.
=> 필름 양면에 증감지( image - intensifier)를 첨부하여 감도부족을 보충
하도록 함.
현대 대부분의 엑스선 촬영은 이와 같은 방법을 사용.
* 증감지(intensifying screen) : 증감지에 도포된 형광체란 자외선, 엑스선,
음극선, 알파선, 감마선등과 같이 눈에 보이지 않는 방사선 에너지를 흡수하여
가시광선으로 바꾸는 작용을 하는 물질.
=> 고에너지 엑스선을 무수히 많은 저에너지광자로 변환.
형광체의 입자가 크면 감도는 높으나 선예도가 저하되는 단점이 있다.
1970년대 초반까지는 텅스텐산칼슘(CaWo4) 증감지가 널리 사용되었으나
그 후 희토류형광체가 개발되어 현재는 희토류형광체가 널리 사용되고 있다.
** 희토류 형광체인 Gd2O2S:Tb, La2O2S:Tb type (녹색발광)
* 증감지의 구조
1) 보호막 : 투명한 cellulose 화합물, 또는 PET가 쓰이며 형광체층을 보호 .
2) 형광체층 : 증감지 구조 중에서 전체 성능을 좌우 하는 중요소. 형광체의
종류, 입자의 형상, 크기, 분포와 두께는 front, back 구성에 대해서도 가장
적합하게 설계되어 있다.
3) 하도층 : 형광체층을 지지체에 접착시키는 역할을 하는 층.
4) 지지층(base) : 최근에는 plastic base가 쓰여짐. 형광체증을 보호해 주는
역할.
=> 증감지와 엑스선 필름의 밀착을 좋게 하는 cassette 의 역할도 중요
② 감색성
인간의 눈은 400nm(자색)에서 700nm(적색)까지의
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파장을 감지하
고 550nm(황녹색)에 감도의 극대점을 지니고 있다. 필름 등의 감광유제
도 종류에 따라 색광에 대해 감응하는 비율이 각각 다르다. 이를 감색성
이라 한다. 즉 필름유제의 감색성이 증감지 형광체가 발하는 빛과 일치해
야 한다.
=> 필름이 어느 색광의 범위에 반응하는 가에 따라 정색성, 비정색성, 전
색성 등으로 분류한다.
- Regular type film(비정색성)
CaWO4의 발광 스펙트럼에 일치하는 regular 필름은 청자색(비정색성)에
감도가 높다. 즉, 400~500nm에서 감광영역이 있고, 비정색성 ,청감색성 이라
고 불리우며 증감색소가 첨가되어 있지 않는 유제로 직접촬영용 X-선 필름에
사용한다. (과거-1970년대 초반)
- Orthochromatic type film(정색성)
1972년부터 실용화되기 시작한 희토류 증감지와 orthochromatic type
film은 저농도부에서 대조도와 선예도가 좋기 때문에, 고감도 필름을 사용
한 regular계와 비교시 풍부한 정보량을 포함한 영상을 묘사할 능력을 가짐.
400~580nm 감광영역이 있고, 정색성, 녹색감성이라 불리운다. 이 유제는
증감색소첨가에 의하여 녹색에서 황색까지 감광영역을 확대시켜 놓았다.
=> 현재 대부분의 X-선 필름에 많이 사용되고 있다.
(3) 격자(Grid)
① 격자
필름 카세트에 도달하는 산란선의 양을 감소시키기
위하여 환자와 필름 카세트 사이에 위치시켜 산란선
을 흡수하는 기구.
산란선을 제거하면 산란선에 의한 화질저하를
줄일수 있다.
촬영부위가 얇은 부위는 산란선 발생이 적으나
두꺼운 부위는 격자를 사용해야 한다.
=>산란선을 제거하여 대조도가 높은 엑스선
사진을 얻기 위해 납 박판과 중간물질을 교대로
배열한 것 : 격자(grid)
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② 산란선
엑스선은 환자를 투과하거나 흡수되어 필름에 영상을 형성한다.
관전압이 높거나 환자 두께가 두꺼우면 산란선이 많이 발생하게 되는데
이는 필름에 포그(fog)를 형성하여 대조도를 저하시키는 등 영상의 질을
떨어뜨리므로 제거해주는 것이 좋다.
*콤프턴 효과:
콤프턴 효과는 피사체에 조사되는 X선의 에너지가 궤도전자의
결합에너지보다 휠씬 컸을 때 일어난다. 이 때 궤도전자는 궤도를 이탈
하는데 이 전자를 반도전자라 한다. 나머지 에너지는 2차 콤프턴 광자
로 또 다시 다른 방향으로 방출된다 . 이것을 산란선 이라 하는데, 1차선
과 방향이 다른 X선을 말한다.
산란선의 99%는 콤프턴 작용에 의해 생기는 것이다. 산란선이 필름에
도달되면 포그(fog)의 원인이 되어 영상의 대조도를 감소시킨다.
**콤프톤 산란(Compton’s scattering)
콤프톤 효과는 입자로서의 X선의 성질을
가장 잘 나타낸 것으로서 광량자 에너지의
일부가 자유전자 또는 원자핵과의 결합
력이 약한 외각전자에 충돌하여 그 전자에
에너지의 일부를 공급하면서 전자를 이탈
시키고 자신은 그만큼 에너지가 작은 X선
(장파장)이 되어 방향을 바꾸는 현상(산란)
* 이탈된 전자

반도전자
* 비교적 고에너지(50keV~5MeV 정도)의
X선 영역에서 특별히 원자번호가 높은 물질
(중금속이나 옥소)을 제외하고는 광전효과
보다 강하게 나타나는 경우가 많다
③ 구조
격자는 엑스선 흡수가 큰 얇은 납판(연박) 사이에 엑스선 흡수가 적은 알루미늄
베이크라이트, 나무, 탄소섬유 같은 중간물질을 배열한 구조.
연박의 배열형태에 따라 평행, 집속, 십자형 격자 등이 있다.
* Stand
bucky
*Table bucky
⑤ 격자의 Cut off 현상
⑤ 격자의 Cut off 현상
격자에서의 1차선 흡수현상을 말하며, 이 경우 필름에 노출 부족 현상이 생
긴다. 격자비가 높을 수록 cut off 현상이 일어나는데 이에 따른 1차선의
흡수가 많기 때문에 주의를 기울여야 한다.
grid와 카세트의
올바른 장착
< cut off 현상이 일어나는 경우>
1. 집속격자의 전 · 후면이 바뀐 경우
*올바른 장착과 바뀐 장착*
* Grid의 앞, 뒤가 바뀐 경우 *
2. X-선속 중심선과 집속격자의 중심선이 일치하지 않을 경우
3. 집속거리와 촬영거리가 맞지 않는 경우
4. 격자가 기울어진 경우(수평이 안된 경우)
* 격자의 CUT OFF 현상 *
* 격자의 cut off 현상 *
(4) 필름 카세트(cassette)
방사선 촬영 시 에 쓰이는 필름 장전용 틀(빛이 스며들지 못하도록 설계)이며
양쪽 내부에 증감지를 삽입 부착하고, 필름을 중간에 넣어서 사용.
전면은 알루미늄이나 탄소 수지계의 박판을 사용하여 엑스선 흡수를
적게 하고 후면은 산란선에 의한 흐림을 방지하기 위하여 속 뚜껑 에는
관전압 100kV의 엑스선에 대해서 납 당량 0.2mmPb 이상의 납박이
첨부 되어 있다.
필름과 증감지는
완전히 밀착 되어야 하고, 외광이 들어가지 않는 구조
이며, 뒤 뚜껑은 필름을 넣고 빼는 데 편리한 구조 일 것.
5) 현상처리
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(1) 현상
현상은 필름에 생성된 보이지 않는 잠상을 눈으로 볼 수있는 가시영상으
로 전환시키는 것. 즉, X-선 등이 필름에 조사되어 형성된 영상은 현상
과정을 통하여 금속은 으로 전환되어 사람의 시각으로 관찰할 때 흑백의
명암차이를 표현하여 영상을 구분하게 한다
* 수동현상 : 현상(development) -> 중간수세 -> 정착(fixing) ->
수세(washing) -> 건조 : 10분이상 소요(암실작업 = 비효율적)
(2) 자동현상기(automatic processors)
현상(development) -> 정착(fixing) -> 수세(washing) -> 건조(dry)
: 45초 까지 가능.
※ 간접촬영
- 엑스선 형광상을 한 장의 작은 필름에 축소된 영상으로 촬영하는 방법.
- 가슴, 위 등의 집단검진에 주로 사용
- 직접촬영법에서는 피사체를 투과한 엑스선을 직접 필름에 상을 맺게
하는 방법
- 간접촬영법은 투과엑스선이 형광판에 작용하여 발생하는 형광상을
카메라로 필름에 촬영하는 방법.
- 일반 형광상을 lens camera나 mirror camera로 촬영하는 방법.
※ 간접촬영(photo roentgenography)
ㄱ) 집단검진과 같이 많은 사람을 검사할 때
ㄴ) 한 사람에 대해서 여러 장을 촬영하는 경우
ㄷ) 엑스선 사진을 작은 크기의 영상으로 만들거나 효율적
으로 하기 위해서는 간접촬영이 유리. 직접촬영에서 필름을 넣을 cassette
위치에 증감지와 같은 역할을 하는 형광판을 설치하고 그 형광판의 가시영상
을 간촬용 카메라로 축소 촬영하는 방법.
간촬용 필름은 35mm필름이 경제적으로 가장 좋다고 할 수 있으나 진단적
가치에서 볼 때는 70mm, 100mm 등 화면이 큰 것이 일반적으로 사용.
(국민건강보험법 : 100mm로 규정)
이 촬영법에서는 형광판을 빠져나온 엑스선이 투명한 납유리에서 셔트아웃
되어 필름에는 가시광선만 쪼이도록 되어 있어(카메라) 엑스선을 간접적으로
받으므로 간접촬영이라고 한다.
또, 필름유제도 직접촬영에 비해서 얇고 편면도포이므로 피폭에 많이 노출되는
단점이 있다.
**직접 · 간접촬영의 원리
1. 직접촬영
2. 간접촬영
카세트
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6) 일반촬영 개요
1895년 뢴트겐이 X-선을 발견한 후 부인 베르타의 손을 촬영한 것이 최초.
그 후 인체 각 부위의 진료를 위해 의료에 본격적으로 이용.
가장 기본적인 골격계 촬영 부터 흉부, 복부, 혈관계등 진단에 필수적인 수단.
골격계는 원자번호와 밀도가 높아서 단순 X-선 촬영만으로도 진단에 적절한
영상을 얻을 수 있으나 골과 연부조직을 효과적으로 식별할 수 있도록 조사
조건에 유의해야 함.
일반촬영 등 모든 X-선 촬영은 인체해부학에 대한 깊은 이해가 우선이며,
촬영을 위해 해부학적인 기준선과 면, 환자의 자세와 위치잡이에 대한 이해도
필요하다.
일반촬영에서 골격영상 판독시 주의할 점은
① 골격의 형태 및 크기 ② 골격의 위치 ③ 골 음영의 증강 및 감약
④ 골막 및 신생골 ⑤ 골격구조, 속질과 겉질 ⑥ 관절강 ⑦ 연부조직 등
의료영상이 디지털화 되면서 필름의 사용은 현저히 줄어들었으나 아직 사용중인
의료기관에서 주의할 점은
① 필름 크기의 적정 ② 촬영목적 부위의 포함 정도 ③ 촬영조건
④ fog ⑤ 필름마크의 위치와 방향 ⑥ 카세트의 누광 등
진단에 적정한 영상을 얻을 수 있도록 해야 한다.
7) 투시촬영(Fluoroscopy)의 개요
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- 일반촬영 : 인체 조직에 1/60~1초 이내에 엑스선을 조사 = 진단 가능.
- 투시조영촬영 : ① 수 초 이상 엑스선을 인체 조직에 조사하면서 진단 또는
치료.
② 일반촬영으로 구분이 안 되는 인체내부의 조직이나 장기
를 검사할 때 실행, 이때 조영제를 사용한다.
- 투시촬영의 대부분은 조직 사이의 대조도 차이가 작아 대조도를 증가
시키기 위해 조영제를 사용 => 투시조영촬영
- 원리 : 피사체(환자)를 투과한 엑스선
이 형광판의 형광물질을 자극하여
장파장의 가시광선으로 변환 된 후
영상증배관(image intensifiertube)에서 증폭되어 TV모니터를
통해 영상을 관찰 또는 필름에 기록.
- 목적 : 인체 장기의 운동상태 관찰,
이물 위치 측정, 골절 관찰 등
(1) 투시조영촬영장치
- 엑스선관(tube)과 촬영대, 엑스선관 지지대, 형광판, 영상증배관, TV촬상관,
TV모니터, 기타 방어용 부속품등.
- 촬영대를 기준으로 엑스선관이 촬영대 위에 위치하는 Over table tube,
엑스선관이 촬영대 밑에 위치하는 Under table tube.
(2) 적용부위
- 소화기계(식도, 위, 큰창자, 작은창자, 샘창자 등)에 비교적 많이 이용.
- 간, 쓸개관계, 비뇨기계, 생식기계, 호흡기계, 관절계 및 눈물주머니, 침샘,
샛길(누공)등의 검사에 이용.
- 혈관조영촬용 : 최근에는 투시하에 조직에 폐색된 부분에 통로를 만들어
주거나 샛길등을 막아서 치료하는 중재적시술 (interventional study) 이
널리 행해지고 있음.
** 투시조영촬영은 단순 방사선촬영검사로는 구분이 안 되는 인체내부의
조직이나 장기를 검사할 때 시행하며 조영제를 사용.
※ 조영제(contrast medium)
일반 신체부위에서는 목적 장기와 주위 조직 사이에는 엑스선 흡수차가
극히 적어 영상의 구별이 안됨. 특정 장기를 나타내거나 그 기능을 검사
하기 위해 인위적으로 인체에 주사, 복용, 주입등의 방법으로 투여하여 주위
조직보다 대조도를 증가 시켜 목적부위를 더 잘 보기 위해서 이다.
- 양성 조영제 : 엑스선흡수가 주위 조직보다 크고 영상에서 양성음영을 만듬
(황산바륨, 요오드제제 등)
- 음성 조영제 : 주위조직보다 흡수가 적어 음성음영을 만듬
(공기, O2, CO2, N2나 가스등)
※ 조영제의 구비조건
ㄱ. 인체에 해를 미치지 않아야 함.
ㄴ. 인체조직간 흡수차가 크고, 미세부위의 관찰이 용이.
ㄷ. 생화학적으로 안정.
ㄹ. 검사 후 흡수되거나 배설 및 제거가 용이.
▶ 혈관조영술(Angiography)
방사선(X-선)을 이용하여 혈관의 질환을 검사하는 시술이
며 방사선과 의사가 체외에서 2mm이하의 가는 카테터(도관)
를 혈관으로 삽입하여 조영제란 약제를 주사하여 얻어지는
영상을 통해 혈관을 관찰하는 검사입니다.
다리 윗 부분의 넙다리동맥이나 팔의 윗 부분의 윗팔동맥
을 통하여 검사하므로 이 부위를 소독한 후 국소마취를 시
행합니다. 피부를 2-3mm절개한 뒤 상지나 하지 혈관으
로 가늘고 긴 카테터를 넣어 X-선 투시영상을 보며 검사
할 혈관에 접근시킵니다. 카테터를 검사하고자 하는 혈관
에 놓이면 X-선에 보이는 약물인 조영제를 주입하여 X선 영상을 얻습니다. 이 때 환자는 약간의 통증과 작열감
을 느끼지만 그 정도는 심하지 않고 수초 후에 해소 됩니
다. 검사는 보통 1시간 정도 걸리며 때에 따라 좀 더 많은
시간이 소요될 수 있습니다

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