X-선의 발견과 기본특성

X-선

X-선은 독일 물리학자인 Wilhelm Conrad Roentgen에 의해 1895년 11월 8일 발견되었다. 이것은 의학적 목적에 빠르게 이용되면서, 많은 의료분야에 적용되었다. 그 단적인 예로, X-선이 발견된 지 불과 1년만인 1896년에 최초로 혈관 조영술이 시행되었다. 

X-선의 발견은 사람과 동물 질병의 진단과 치료에 있어 혁명을 일으켰다고 할 수 있다. Roentgen은 이러한 업적을 인정받아 1901년 물리학자로는 최초로 노벨상을 받았다. X-선은 발견 이후 110년이 지난 지금도 영상의학의 여러분야에 널리 사용되고 있다. 

 

X-선의 기본 특성

X-선과 감마선은 전자기방사선의 일종이다. X-선과 감마선의 구별은 어떤 선원을 이용하느냐에 따라 다르다. X-선은 전자가 핵의 바깥에 작용하여 발생되고, 감마선은 불안정한 핵으로부터 방출되어진다. X-선과 감마선의 특성은 다음과 같다.

- 전하를 띠지 않는다.

- 질량이 없다.

- 빛의 속도로 이동한다.

- 눈으로 확인할 수 없다.

- 감각으로 느낄 수 없다.

- 직선으로 진행한다.

- 전자기장에 의해 편향되지 않는다.

- 모든물질에 어느 수준까지 침투한다.

- 특정물질에 형광작용을 일으킨다.

- 현상유제에 노출된다.

- 원자를 이온화한다. 

 

진단 방사선을 위한 기본 방사선 안전수칙

1. 방사선 촬영 과정에 불필요한 사람은 방에서 나가도록 한다. 

2. 18세 이하 청소년 또는 임산부는 검사과정에 절대로 참여하지 않도록 한다.

3. 방사선 검사시 보조인원은 교대로 투입하여 한 개인에게 돌아가는 방사선 노출을 최소화 시킨다. 

4. 모래주머니, 스펀지, 테이프, 기타 고정장치를 사용하여 검체 보정 인원을 최소화한다. 

5. 가능하다면 검체를 마취하거나 진정하여 보정한다. 

6. 보호 앞치마와 보호 장갑 착용 여부와 관계없이 신체 어떠한 부분도 직접 방사선에 노출되지 않도록 한다. 

7. 검체 보정시 항상 보호 앞치마를 착용한다. 

8. 보정시 손이 X-선 조사 영역 근처에 놓이게 되는 경우 반드시 보호 장갑을 착용한다. 

9. 작업량이 많아지거나 대동물 촬영시 보호 안경을 착용하는 것을 고려하도록 한다.

10. 갑상선 보호대 사용을 고려하도록 한다. 이는 ‘소형 앞치마’로 불리며 목 주변에 착용하여 갑상선을 보호할 수 있다. 

11. X-선 기기에 시준기를 장착하여 불필요한 조사를 제한하고, 조사되는 일차선이 필름 카세트 크기를 넘지 않도록 한다. 

12. 모든 종사자는 납 앞치마 밖에 방사선 배지를 착용한다. 

13. 방사선 관련 과정을 주의깊게 계획하고 방사선 기계를 이중 점검 체제로 설정한다. 

 

영상의 형성과 흡수의 차이

방사선 사진의 영상화는 X선이 환자를 투과하여 일부는 조직에 흡수되고 일부는 흡수되지 않아 나타내는 영상적 패턴에 의해 나타난다. 방사선 사진은 환자를 투과하고 필름 카세트에 부딪힌 X선의 분포와 양에 의한 영상이다. 이러한 원리는 아날로그 방식과 디지털 방식의 방사선 촬영에도 적용된다. 간혹 X선을 방사선 사진(radiograph)을 말하는 단어로 사용되기도 하는데 이것은 옳지 않다. X선은 영상화하는 에너지의 종류를 표현하는 것으로 영상 자체를 의미하지 않는다. 

아날로그 방식의 방사선 사진에서 흑화도는 증감지에 노출된 빛의 양에 의해 좌우된다. 이 빛은 X선의 양과 관련이 있으며 필름을 검게 만든다. 디지털 방식의 방사선 촬영에서 X선은 흑화도를 결정하나 디지털 영상의 형성 과정에 있어 영상화 플레이트와 상호작용한다. 디지털 방사선 촬영에서의 중요한 요소는 영상의 흑화도를 컴퓨터를 통해 조절할 수 있다는 것이다. 필름과 증감지가 들어있는 아날로그 카세트와 디지털 영상화 플레이트는 수신기라 부른다. 

영상화 시스템과 관계없이 보편적으로 적용되는 사항은 다음과 같다. 먼저 검게 나타난 영상화 영역은 많은 X선이 환자를 투과하여 수신기에 도달한 것이다. 둘째로 하얗게 나타나는 영상화 영역은 많은 X선이 환자에 흡수되어 적은 양이 수신기에 도달하였거나 도달하지 못한 것이다. 이러한 검고 하얀 양극단 사이에는 다양한 정도의 밝고 어두운 회색이 있으며 필름의 흑화도는 수신기에 도달한 X선의 양과 직접적으로 관계된다. 

이러한 특성에 의해 X선은 체내 조직의 구성에 따라 불균질하게 흡수된다. 이러한 흡수의 차이는 체내 원자량과 물리적 밀도에 따른다. 만약 X선이 균일하게 흡수된다면 방사선 사진은 균질한 회색 또는 하얀색으로 나타날 것이며 흡수되지 않았다면 방사선 사진은 균질한 검은색을 나타낼 것이다. 

못을 삼킨 개를 예로 들자면 개로부터의 바깥 영역은 X선이 흡수되지 않고 수신기에 도달하여 검게 나타난다. 개의 연부조직은 1차 X선이 일부 흡수되나 뼈는 연부조직보다 더 많은 X선을 흡수하여 수신기에 도달하는 X선이 감소하므로 연부조직보다 더 높은 방사선불투과도를 보인다. 못이나 마이크로칩은 X선이 투과하지 못하므로 거의 완전한 방사선불투과성을 보인다. 

밀도(density)라는 용어는 종종 환자 또는 물체가 흡수한 입사 X선의 정도를 묘사할 때 사용된다. 밀도라는 표현은 못과 마이크로칩의 시각적 불투명도(optical opacity)가 낮은 반면 방사선학적 밀도는 높다는 점에서 혼동되기 쉽다. 게다가 환자나 물체의 물리적 밀도의 다양성을 고려하면 더욱 혼동되기 쉽다. 물리적 밀도가 증가함에 따라 시각적 밀도는 감소하고 방사선학적 밀도는 증가한다. 이러한 혼란스러움 때문에 방사선학적인 변화를 기술하는데 있어 밀도라는 용어의 사용은 피하도록 한다. 환자의 흑화도와 백화도의 정도는 방사선투과도 또는 방사선불투과도라 표현해야 한다. 예를 들자면 복부의 연부조직은 뼈보다 방사선 불투과도가 낮으며 둘 다 못이나 마이크로칩보다 방사선투과도가 높다. 또한 이것은 못과 마이크로칩이 연부조직과 뼈보다 방사선불투과도가 높다고 표현할 수 있다. 

방사선불투과도 및 판독에 관한 부분은 다음 포스팅에서 더 다루도록 하겠다.