Transcript 3. 영상의 형성과정 엑스선이 인체에 조사되면 어떤 곳은 흡수되고

3. 영상의 형성과정
P. 31
엑스선이 인체에 조사되면 어떤 곳은 흡수되고, 어떤 곳은 산란되며 어떤 곳
은 상호작용을 일으키지 않고 통과하는 형태로 산란과 흡수를 반복하는 정도에
따라서 강도(intensity)에 차이 가 생긴다. 이것이 기록계에 도달하면 그 강도
차이에 따라 X-선 영상이 만들어진다.
Io
Ia
Ib
< X-선 영상이 성립되는 과정 >
1. 인체에 조사되는 엑스선 의 발생
2. 인체를 구성하고 있는 뼈, 근육, 지방, 공기 등의 원자구성에 따른
엑스선의 감약
3. 물체 투과후의 불균등 분포를 나타내는 엑스선속을 가시상으로 변환
< 흡수차이의 요소 >
1. 흡수물질 측에 관계되는 요소 : 원자번호, 밀도, 두께
2. 엑스선측에 관계되는 요소: 파장
3. 원자번호가 클수록, 밀도가 높을 수록, 두께가 두꺼울수록, 파장이 길수록
흡수는 많아진다.
< 각 조직의 X-선 흡수치 >
조
직
상대적 흡수치(평균)
공 기
1
지 방
500
폐
850
물
1,000
근 육
1,000
뼈
5,000
4. X-선 영상형성에 관계되는 인자
4.1
관전압
4.1.1 엑스선 스펙트럼
4.1.2 대조도 생성에 방해가 되는 3요소
4.1.3 투과력과 gray scale
4.1.4 노광 관용도
4.1.5 산란선과 포그(fog)
4.1.6 관전압 변화에 따른 필름농도
4.1.7 최소의 관전압
4.1.8 관전압의 15% 법칙
4. 엑스선 영상형성에 관계되는 인자
P. 33
X-선 영상의 화질 요소인 농도(density), 대조도(contrast), 선예도
(sharpness)와 연관되는 모든 인자는 X-선 영상을 형성하는데 관계한다.
인체를 투과한 엑스선이 형광물질에 조사되면 여기로 인한 형광이 발생
되며, 그 감약의 정도에 따라 흑화도가 형성되는데 이를 농도라 하며
그 분포상태에 따라 대조도가 형성된다. 이러한 과정을 통해 영상은 형성
되나 필연적으로 동반되는 것이 물체에서 발생되는 산란선이다.
산란선은 방향이 없고 영상에 균일하게 흡수되므로 영상을 형성하는데
있어 (농도를 증가)시킴과 동시에 대조도와 선예도를 저하 시킨다.
광자의 양이 증가.
< 엑스선 영상 형성에 직접 연관되는 인자>
1. 관전압 ( X-ray tube voltage = kvp )
2. 관전류 ( X-ray tube current = mA )
3. 조사시간 ( exposure time = sec )
4. 초점 - 필름간 거리 ( focus - film distance : FFD )
P. 33
< 기타 관계되는 인자 >
1. X-선 필름의 종류
2. 증감지의 유무와 그 종류
3. 산란선의 제거 용구의 종류와 그 방법
4. X-선 발생장치의 정류방법 및 그 용량
5. 피사체의 체위와 두께 및 X-선의 입사방향
6. 여과
7. 카세트
8. Collimator
X-선 영상의 질은 농도(density), 대조도(contrast) 및 선예도(sharpness)에 의해
결정. 그 중 대조도 와 선예도가 어떻게 조화를 이루고 있는가 하는 것이
X-선사진의 화질을 결정.
1) 농도(density)
엑스선 필름은 노광되지 않은 상태에서 현상, 정착하면 투명, 엑스선에 노광된
것을 현상, 정착해야 비로소 검게 된다  흑화도 ( 검게된 정도 )
노출부족 == 뿌옇게 나타남 == ? (잘 안보임)
노출과다 == 너무 검다 == ? (식별 불가능)
즉, 적정 농도가 아니면 오진의 원인이 된다 ( 진단하기가 매우 어렵다 )
이렇게 X선영상에서 나타나는 흑화도를 농도 (density) 라고 한다.
흑화도의 양을 측정하는 데는 농도계를 사용한다.
2) 대조도(contrast)
X선 영상에는 농도가 필요하지만 농도의 차가 적당해야만 한다. 농도를 만든다
는 것은 하나의 수단이고 본질은 검사하려는 조직과 병소 사이에 적당한 농도
차를 만들어 병적 변화를 식별하는 것이다. 이 농도차가 큰 것을 대조도가 높다
고 하며 적은 것을 대조도가 낮다고 한다.
일반적으로 대조도란 영상의 명암의 정도 를 말한다. 대조도는 피사체가 X선을
흡수하기 때문에 생기는 것이므로 피사체를 구성하는 각종 성분의 원자량(원자
번호) 차이 또는 필름의 특성에 따라 명암의 차는 커진다. 전자를 피사체(선)대
조도, 후자를 필름(사진) 대조도 라고 한다.
피사체(선) 대조도 : 피사체를 투과한 X선 감약의 차이로 발생한다. 피사체
대조도를 결정하는 인자는 피사체의 두께, 흡수계수 (X선의 질, 원자번호, 밀도),
조영제, 산란선 등 이다.
필름(사진)대조도 : 피사체 대조도가 그대로 X선 영상의 대조도가 되는 것은
아니며 필름, 증감지, 현상시간 등 조건에 의해서 피사체 대조도는 수정 변화되
어 최종적인 X선영상의 대조도로 되는 것이다. => 후대조도
3) 선예도(sharpness, detail)
엑스선 영상을 관찰하는 경우 영상의 흐림 정도 를 나타내는 말로서 흐림이
적은 것을 선예도가 크다, 높다 라고 표현한다. 엑스선 영상의 선예도는
엑스선관 초점의 크기, 엑스선관 초점과 피사체 및 필름간 거리,
피사체의 운동, 증감지 형광체, 필름 유제의 입상성 및 두께에 영향을 받는다.
(선예도 = 첨예도)
즉, 엑스선 사진이 어느 정도까지 피사체의 미세부위 를 명료하게 나타내는 가
하는 능력을 표시할 때 사용 되는 말.
4.1 관전압
P. 34
4.1.1 엑스선 스펙트럼
관전압의 변화에 따라 스펙트럼의 형태는
변하지 않는다.
관전압이 증가하면 강도와 평균에너지가
증가한다. 즉, 관전압이 증가하면 발생되는
X-선의 질(quality)과 양(quantity)이
증가한다.
관전압의 변화는 투과력의 변화 로
이어진다. 높은 에너지를 가진 X-선은
조직 투과력이 커서 필름에 도달하는
양이 많아지므로 농도를 진하게 한다.
그에 따라 그레이 스케일(gray scale=영상의
회색 음영단계)에 영향을 주므로, 영상의
대조도 변화를 가져온다.
4.1.2 대조도 생성에 방해가 되는 3요소
P. 35
- 첫째 : 피사체를 통과하는 투과 X-선이 부족하면 필름농도는 나타나지
않는다. 두 조직 사이의 투과 부족현상은 그 부분을 희게 나타낼 것이고,
농도차이가 구별되지 않을 것이다(underexposure).
- 둘째 : 피사체 내에서의 산란 작용에 의해 X-선의 강도가 엇갈리게 되면,
조직을 투과한 X-선의 방향이 변화되어 필름 농도의 구별이 어려워진다.
- 셋째 : 선량을 너무 높게(overexposure)조사하면 필름에 검게 나타나기
때문에 조직 구별이 어려워진다.
4.1.3 투과력과 gray scale
P. 35
관전압의 가장 중요한 기능은 엑스선이 피사체의 조직을 투과하는 능력이다.
여러 종류의 조직이 사진상에 기록되기 위해서는 약간씩 다른 회색음영이 있어
야 한다. 투과력이 증가하면 약간씩 다른 회색 음영이 많아지고, gray scale 이
증가하는 것이다. 투과력은 엑스선 사진의 gray scale (회색음영단계)을 제어하
는 1차적 요소이다.
Gray scale은 대조도와 반대의 개념으로 gray scale이 스케일이 증가될 때 한
단계의 음영에서 다음 단계의 음영차이는 적어지므로 대조도는 감소한다.
정량적으로 gray scale이 증가된 영상(long gray scale)은 short scale 영상보다 더
많은 정보량을 가진다.
< 1. 저관전압, 중관전압, 고관전압의 관계>
P. 36
(1) 저관전압 : 투과력이 약한 저관전압은 모든 조직을 엑스선상에서 하얗게
나타낸다. 관전압이 증가하면 낮은 원자번호를 가진 조직은 회색음영으로
기록되고 높은 원자번호를 가진 뼈, 조영제 등은 여전히 하얗게 나타난다.
단지 몇 개의 다른 회색음영을 가진 gray scale은 형성되나 그 단계가 너무
적어 영상의 구별이 힘들다(50kVp 이하).
(2) 중관전압 : 점차적으로 관전압을 높이면 뼈조직은 흰색음영인 반면에
다른 조직은 중간 정도의 회색이나 검은 음역으로 나타날 것이다(60~90kVp)
(3) 고관전압 : 가장 높은 관전압을 사용하면 바륨과 iodine을 투과하여 뼈와
차이가 나는 밝은 회색음영으로 기록될 것이다. 관전압이 증가하면 조직을
투과하는 선량은 점점 더 많아져 필름에 회색음영단계가 증가될 것이다.
즉, 고관전압은 gray scale를 증가시킨다 (100kVp 이상)
P. 36
< 2. 고관전압을 사용하면 대조도가 낮아지는 이유 >
(1) 뼈, 근육(물), 지방, 공기와 같은 조직을 투과하는 1차선이 증가하여
영상의 회색 음영 단계(gray scale)가 많아진다.
(2) 광전효과는 급속히 감소하고, C/PE의 비가 증가하여 사진상에 산란선
에 의한 fog가 많아진다.
(3) 콤프턴 효과에 의해 발생하는 산란선의 에너지는 더욱 강해져 전방
으로 향하는 양이 많아진다. 따라서 필름에 도달하는 산란선의 양은 증가
하게 된다.
※조영제(contrast medium)
일반 신체부위에서는 목적장기와 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 증가시켜 목적부위를 더 잘 보기 위해서 이다.
- 양성 조영제 : 엑스선흡수가 주위 조직보다 크고 영상에서 양성음영을 만듬
- 음성 조영제 : 주위조직보다 흡수가 적어 음성음영을 만듬(공기나 가스등)
< 3. 고 관전압의 특성>
P. 37
(1) 저관전압에서 뼈와 중복되는 연부조직의 기록능력은 저하되나 고관전압
촬영술은 뼈를 완전히 투과하여 저관전압에서 볼수없는 연부조직의 미세부를
나타냄. 투과력의 증가 => 미세부의 기록능력이 좋아짐.
(2) 영상의 선예도를 높이기 위해서는 소초점에 의한 단시간에 조사가 가능
(3) 환자의 피폭선량 감소 => 저관전압보다 흡수가 적고 더 많은 투과선량이
필름에 도달되므로 조사선량을 줄일 수 있다.
(4) 관전압 증가 => 노광 관용도가 증가.
완전한 투과에 의해 피사체 조직의 흡수가 작아지기 때문.
(5) 경제적으로 유리 => X-선관의 수명을 연장시킴.
P. 37
4.1.4 노광 관용도(latitude)
진단에 유효한 사진농도 범위인 최대와 최소 사이의 노광 영역을 의미하는
것으로 관용도란 필름의 적정 노광 영역의 넓이, 즉 허용 가능한 노광조건
의 넓이를 말한다.
노광 관용도는 관전압을 변화 시켜 조절함으로 대조도와 노광 관용도는
밀접한 관계가 있다.
관용도는
대조도와 상반 관계에 있어서, 대조도가 크면 관용도는 작고,
대조도가 작으면 관용도는 커진다.
- Wide exposure latitude : 높은 관전압을 사용하면 노광 관용도는
넓어진다.
- Narrow exposure latitude : 낮은 관전압을 사용하면 노광 관용도는
좁아진다.