綜合病院 放射線部의 放射線 遮蔽性能 評價에 關한 硏究 = (A) study on the evaluation of radiation shielding performance for the radiology department in general hospitals
저자
발행사항
광주 : 全南大學校 大學院, 1993
학위논문사항
학위논문(박사)-- 전남대학교 대학원: 건축공학과 1993
발행연도
1993
작성언어
한국어
주제어
KDC
613.81 판사항(3)
DDC
725.51 판사항(19)
발행국(도시)
광주
형태사항
xviii, 301p. : 삽도, 도판 ; 26cm
일반주기명
참고문헌: p. 208-216
소장기관
최근 악성종양에 의한 사망율이 급증함에 따라 암의 조기발견 및 치료에 관심이 고조되고 있고 방사선 치료가 악성종양 치료에 효과적인 치료방법으로 인식됨에 따라 우리나라에서도 최근 몇년간 악성종양 환자가 치유목적 또는 대중적 목적으로 방사선 치료를 받는 비율이 2~3%의 증가 추세를 보이고 있다.
특히 국민의료보험 실시를 계기로 의료수요가 급증하고 있으며 이러한 수요에 따라 방사선 치료장치를 포함한 고가 의료장비의 수입 또한 날로 증가하고 있다. 그중 고에너지 선형가속기(LINAC)는 전국 30개의 종합병원에 38대가 설치되어 88년도의 설치대수 24대에 비해 무려 58.3%의 증가율을 보이고 있고 전체 암환자 치료의 60%를 담당하고 있다. 또 방사선치료장비의 세계적인 추세는 저에너지에서 고에너지(15~20㎹)로 대체되어 가고 있는 실정이다.
그러나 방사선 치료부를 포함하고 있는 병원건축의 설계에 대한 연구에 따르면 대부분의 건축설계자들이 방사선부의 차폐설계 자료 부족 및 이에 대한 연구의 필요성을 지적하고 있고, 자기가 설계한 방사선부의 방사선 누출 안전에 대해 '불안하다'고 답하고 있어 방사선 방어구조물의 차폐성능평가와 그 설계기준의 확립이 시급한 실정이다.
따라서 본 연구는 실제 병원건축을 설계하는 건축설계자 및 방사선부 종사자를 대상으로 방사선방호에 관한 설문조사를 실시하여 방사선부에 관한 문제점을 도출하고 전국 종합병원 방사선 치료실을 대상으로 그 차폐성능에 영향을 미치는 요인을 조사하여 이론적으로 해석한 예상누출선량과 측정선량을 비교하여 차폐성능을 평가 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 아울러 방사선 차폐 해석과정에서 나타나는 일련의 수학적 알고리즘과 건축적인 제반조건 및 여러 인자들의 선택과정을 컴퓨터 프로그램화하여 방사선 공학의 비전공인들도 범용으로 방사선차폐 해석 및 설계, 안전성 분석에 도움이 되도록 하였다.
1. 방사선부의 건축설계자에 대한 설문조사 결과 도출된 방사선부의 문제점은 다음과 같다.
1) 방사선부에 관한 건축설계자료는 전체 응답자의 78%가 '부족하다'고 인식하고 있으며, 방사선 차폐에 대한 연구의 필요성은 전체의 82%가 '필요하다'고 느끼고 있다. 또 방사선부의 필요한 연구대상은 '방사선 차폐 및 재료분야'가 70%로 나타났다.
2) 방사선부의 안전성에 대한 의식은 자기설계 방사선부의 누출안전성에 대해 54%가 '불안하다'고 느끼고 있고, 기존의 방사선부 안전성에 대해서는 59%가 '불안하다'고 느끼고 있다.
3) 방사선에 관련된 일반적 지식에 대해 '잘 모른다'의 경우가 66%로 나타났고 관련되는 법규에 대한 지식도 63%가 모르는 것으로 나타났다.
2. 방사선부의 종사자에 대한 설문조사 결과 도출된 방사선부의 문제점은 다음과 같다.
1) 방사선부 근무자들은 근무환경에 대하여 전제의 78%가 불만을 느끼고 있고 그 대상은 건축설비(45%) 및 방사선방호(28%), 실배치와 동선(19%), 마감(4%)으로 나타났다.
2) 방사선부의 설계시 건축설계자가 가장 관심을 가져야 할 분야는 방사선차폐 및 방호이고, 이에 대한 국내자료는 거의 미비하여 외국의 방어기준(ICRP, NCRP)에 의존하고 있는 것으로 나타났다.
3) 건축설계자에게 제공될 수 있는 방사선차폐에 관한 자료는 전체의 64%가 '부족하다'고 응답하고, 이에 따른 건축적 연구의 필요성을 전체의 90%가 인식하고 있다.
4) 국내의료 방사선부의 안전성에 대해서는 대체적으로 긍정적인 인식을 하고 있지만 산업분야를 포함한 전체 방사선 시설의 누출사고에 대해서는 전체가 누출위험성을 인식하고 있고 그 원인으로는 방사선차폐에 대한 건축 기술적인 문제로 전체의 78%가 지적하고 있다.
5) 방사선방어에 대한 현행법규적 제한에 대하여 전체의 94%가 현행법규의 미비성을 지적하고 관련법규의 보완내지 강화를 요구하는 것으로 나타났다.
3. 전국 방사선 치료실의 방사선차폐성능을 현행 국내기준과 비교하여 평가 분석한 결과는 다음과 같다.
1) 이용선에 대한 차폐성능 평가 결과
① 바닥
조사된 35개 치료실의 바닥중 32개 치료실은 지반면(Ground)으로 배치되어 있고 나머지도 사람이 간혹 거주하는 공간(Occasional occupancy)으로 배치되어 이용선에 대한 바닥의 방사선 누출은 안전한 것으로 나타났다.
② 벽
방사선 치료실의 벽 후방의 1면을 지반으로 배치한 경우는 26개소로 나타났으나 이용선 방향을 사람이 상시 거주(Full occupancy)하는 조종실등으로 배치한 경우가 30개소가 되어 방사선 방어 설계상 불합리한 배치로써 방사선 방어시설에 필요한 비용을 높인 결과를 초래하였다.
차폐성능은 평균예상누출선량 6.124 mR/w, 평균측정선량은 2.139 mR/w으로 누출율은 11.41%로 나타나 이용설의 벽에 대한 방사선 안전성은 충분한 것으로 나타났다.
③ 천정
방사선 치료실의 천정후방은 사무실로 19개소가 배치되었고 도로 7개소, 지붕 5개소, 복도, 보일러실, 지반 각 1개소로 배치되었다.
차폐성능은 평균예상누출선량 5.06 mR/w이고, 평균측정선량 0.315 mR/w으로 누출율은 3.11%로 나타나 이용선의 천정에 대한 방사선 안전성은 충분한 것으로 나타났다.
이용선에 대한 전체 차폐성능 결과를 평균한 값은 예상누출선량 5.636 mR/w이고, 측정선량은 1.324 mR/w이다.
또 바닥, 벽, 천정 각 구조체의 누출율은 평균 7.64%로 나타나 방사선 치료실의 이용선에 대한 안전성은 충분하다고 사료된다.
2) 누출선에 대한 차폐성능 평가 결과
누출선에 대한 차폐구조체의 평균예상누출선량은 0.923 mR/w이고, 평균측정선량은 1.172 mR/w이다. 누출율은 4.07%로 나타나 누출선에 대해서도 안전한 것으로 사료된다.
3) 산란선에 대한 차폐성능 평가 결과
방사선 치료실의 출입구 밖의 산란선에 대한 평균예상누출선량은 8,582 mR/w이고, 평균측정선량은 2.021 mR/w으로 누출율은 6,74%로 나타나 산란선에 대해서도 안전한 것으로 나타났다.
방사선 치료실의 調査된 모든 지점에서 방사선 차폐성능 결과를 총 평균한 결과는 예상누출선량 4.052 mR/w, 측정선량 1.399 mR/w이고 누출율은 6,12%로 나타나 전국 방사선 치료실의 방사선 안전성은 충분한 것으로 사료되나 추후 방사선 차폐의 '최적화 설계'에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
4. 전국 방사선 치료실의 방사선 차폐성능을 ICRP-60의 선량한도를 기준으로 비교 분석한 결과는 누출율에 있어서 15.27%로 나타났고 조사된 지점중 기준을 초과한 경우가 이용선과 산란선에서 3건 발생하여 추후 국내기준이 ICRP-60을 받아들일 경우 이 지점에서 방사선차폐의 보강설계가 이루어져야 될 것으로 사료된다.
5. 방사선 치료실 종사자의 피폭선량 측정결과는 평균 83.8 mR/년으로 나타나 현행 국내 방사선 방어 기준인 5,000 mR/년과 국제방사선 방어위원회의 최신 권고인 2,000 mR/년에 훨씬 못미치고 있는 것으로 나타나 종사자들의 방사선 위험은 없는것으로 사료된다.
6. 본 연구에서 방사선차폐해석 프로그램으로 개발한 RADTECT V1.0은 입, 출력 자료를 검증한 결과 手作業으로 분석한 결과와 잘 일치하고 있어 건축 설계자와 방사선 관리자의 방사선부 설계및 안전성 분석에 유용하게 이용될 수 있으리라 사료된다
There has been a considerable interest in early diagnosis and treatment of cancer, since the recent decease rate due to cancer increases rapidly. As radiotherapy is recognized to be suitable for treating cancer in Korea, the medical cure by radiotherapy is increasing by two or three percents in a recent few years.
In particular, the import of costly medical facilities including radiotherapeutic instruments is increasing significantly with the increased demand of medical cure caused by nation-wide execution of medical insurance. Among the imported facilities, the number of LINACs being installed in 30 general hospitals has been increased recently with the increased rate of 58.3% from 1988 and, approximately 60% of cancer patients are being remedied by these LINACs.
However, according to the investigation about architectural design of hospitals with radiotherapeutic department, most architects are strongly interested in the research on radiation shielding, while they acknowledge the deficient information for constructing the radioactivity shielding materials as well as the uncertainty of safety in radiology department designed by themselves. It is generally believed that both the evaluation of radiation shielding performance and its design criteria should be established.
Accordingly, in this dissertation, the general problems in radiology department were found on a basis of the survey data inquring of architects designing hospital building and employees working in radiological area. In addition, the key parameters playing an important role in shielding performance were investigated after examining the department in charge of radiotherapy in general hospitals so that the expected leakage dose calculated by theoretical analysis was compared with the observed one. Furthermore, a series of computational algorithms and various parameters which were utilized in interpreting the radiation shielding were supplied to computer with a program, which may contribute for a beginner in radiology to understand the design and the safety analysis of radiation shielding. The conclusions of this dissertation research are as follows.
1. The general problems obtained on inquiry of architects designing the radiology buildings are given in the followings.
1) About 78% of answer indicates the absence of the optimum design criteria for constructing the radiology department and 82% of architects stress the need of research on radiation protection. The research subject to be performed was regarding 'the radiation protection and shielding materials', supported by 70%.
2) As far as the safety in radiology department is concerned, about 54% and 59% of respondents feel unsafe about radiology department designed by themselves and also by others, respectively.
3) Approximately, 66% of respondents appeared not to know about the general information concerning radiology and 63% do not know about the related law in force.
2. The general problems obtained on inquiry of employees working in radiology department are given in the followings.
1) About 78% of workers are not satisfied with the working environments such as the building facilities (45%), radiation protection (28%), room arrangement (19%) and finishings (4%).
2) It was observed that the architects designing the radiology department need to be interested in radiation shielding and protection whose information is rare domestically and therefore is collected from foreign data (ICRP, NCRP).
3) 64% of respondents reply that the shielding informations to be provided to the architects are deficient and, most workers (90%) feel that the architectural study on the shielding technology should be conducted.
4) It is generally believed that the medical radiology department is fairly safe, whereas 78% of workers indicate that most radiology department including industrial area employs the leakage problem resulting from the underdeveloped architectural technology in radiation shielding.
5) Most respondents (94%) agree with that the law in force about radiation protection is not suitable and is required to be modified to newly enforced law.
3. The obtained results by comparing the radiation shielding performance in nation-wide radiotherapeutic departments with the currently available domestic M.P.D, are given in the followings.
1) The evaluation results concerning the shielding performance of useful beam.
(1) floor
32 of the examined 35 therapy rooms are located on the ground and the others are also located in the occasional occupancy where man can reside, indicating the safety against the useful beam leakage against floor.
(2) Wall
Although one face of back walls in radiotherapeutic rooms of 26 locations appeared to be founded on the ground, the in-built design is not appropriate with high cost for radiation shielding since the direction of useful beam for 30 locations is forward the operation room of residential full occupancy.
The useful beam against wall was found to be safe from the evaluation data such as the average expected leakage dose of 6.124 mR/w, the average measured dose of 2.139 mR/w, and the leakage ratio of 11.41 %.
(3) Ceiling
The upper space of ceiling in radiotherpeutic rooms was allocated as offices(19), loads(70), roof(5), hallway (1), boiler room (1) and ground(1). The safety of useful beam against ceiling was satisfactory based on the evaluation data such as the avearge expected leakage dose of 5.06 mR/w, the average measured dose of 0.315 mR/w, and the leakage ratio of 3.11 %.
The overall shielding performance against useful beam exhibited the expected leakage dose of 5.636 mR/w and measured dose of 1.324 mR/w. From the obtained results of average leakage ratio (7.64%) of floor, wall and ceiling, the safety of radiotherapeutic rooms against useful beam is thought be good enough.
2) The evaluation results of shielding performance against the leakage beam
The average expected leakage dose, the average measured dose, and the leakage ratio for the active shielding barriers against the leakage beam were 0.923 mR/w, 1.172 mR/w,and 4.07 %, respectively, which is belived to be fairly safe.
3) The evaluation results of shielding performance against the scattered beam
As for the safety near the outside exit area of therapy rooms, the average expected leakage dose, the measured leakage dose, and the leakage ratio of the scattered beam were 8.582 mR/w, 2.021 mR/w, and 6.74%, respectively.
Although the overall data concerning the radiation shielding performance of radiotherapy rooms appeared to be averagely 4.052 mR/w of expected leakage dose, 1.399 mR/w of measured dose, and 6.12% of leakage ratio, indicating the sufficient safety of therapy rooms against radiation leakage, considerable additional research for the purpose of accomplishing 'optimum radiation shielding design' need to be conducted.
4. The radiation shielding performance of nation-wide radiotherapeutic departments was evaluated based on the ICRP-60's M.P.D. The results showed that the ray leakage ratio was 15.27% and the three cases exceeding the required level happened in useful and scattered beams. If the domestic reference level is focused on the ICRP-60's, more steps to reinforce the radiation shielding design in those area must be taken.
5. The amount of ray leakage to employees in radiological department appeared to be averagely 83.8 mR per year which was found to be safely much less than the 5,000 mR per year of domestic reference level and also 2,000 mR per year suggested by ICRP.
6. RADTECT V1.0 developed as a result of this dissertation work for the application to a radiation shielding analysis was well matched with the manually obatained results. It is promising that this program will make a contribution to designing the raidological department and analyzing its safety.
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