[X-ray] Dose vs Exposure (Exposure 도출 공식)

X-ray는 방사선을 사용하여 촬영하는 기기이므로, 방사선량이 중요한 factor로 작용한다.

이러한 방사선량을 나타내는 값(dose, exposure)에 대하여 알아보고자 한다.

 

Dose와 exposure은 비슷하면서도 미묘한 차이점을 갖는다.

 

	Exposure (조사선량)	Dose (흡수선량)
정의	공기중에 생선된 radiation량	물체에 흡수되는 radiation량
단위	$R$(Roentgen), $C/kg$(Coulombs per kg) $1 R = 2.58 * 10^{-4} C/kg $	$rad$, $Gy$(Gray), $J/kg$(Joule per kg), $Sv$(Sievert) $ 1 Gy =  1 Sv = 1 J/kg = 100 rad $
	$ 1 R = 10^{-2} Sv $

Exposure은 공기중에 생성된 radiation량을 의미하며 조사선량이라 한다.

Dose는 물체에 흡수할 것으로 예상되는 radiation량으로 흡수선량이라고 한다.

 

즉, X-ray tube에서 생성되어서 공기중으로 나온 radiation량이 exposure과 유사하고,

dose는 이러한 exposure중에서 X-ray를 촬영하는 물체에 흡수되는 radiation량이다.

 

** 주로 photoelectric absorption과 compton scattering 현상에 의해 물체에 축적된다.

 

Exposure(단위 $R$)과 dose(단위 $Sv$)는 정비례하며 정확히는 아래와 같은 관계식을 갖는다.

 

$ 1R = 10^{-2}Sv $

 

 

Exposure 계산 공식

아래 내용은 해당 글을 번역해놓은 수준입니다.

Exposure은 다음과 같은 공식으로 유사하게 값을 도출할 수 있다.

Parameter	Description
mA (tube current; 전류)	X-ray tube에 흐르는 전류로, 높을수록 더 많은 X-ray photon을 생성한다. Image contrast 변화에는 영향을 주지 않으므로 단순히 exposure양만을 조절할 때 가장 많이 수정되는 값이다.
kVp (tube voltage; 전압)	X-ray tube에 걸리는 전압으로, 높을수록 X-ray photon의 운동이 가속화되며 더 큰 energy를 갖게한다. 수식에서도 알 수 있듯이 exposure 변화에 가장 영향력이 크며, image contrast에도 변화를 유발하므로 조심히 변경되어야 하는 값이다. (kVp가 높을수록 비슷한 조직간 contrast가 줄어들며 compton scatter event가 더 잘 발생하므로 이미지가 잘 나오는 한에서는 가장 작은 kVp를 사용하는 것이 좋다.)
s (second; 시간)	Exposure time으로, 길수록 exposure은 증가하지만 motion artifact가 생길 위험도 역시 증가한다.
SID (source to image distance; 거리)	X-ray source와 detector(혹은 receptor)간의 거리이다.
Bucky (scatter grid factor)	Grid에 도착한 X-ray exposure량과 detector에 도착한 exposure량 간의 비율(ratio)이다.

 

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References

https://howradiologyworks.com/xraycalc/

https://www.epa.gov/radnet/what-relationship-between-exposure-rate-and-dose-rate