• 대한방사선치료학회지
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• 제16권2호
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• pp.63-67
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• 2004

목적 : 방사선치료가 발전함에 따라 3D-CRT나 IMRT 등의 새로운 치료기법이 등장하게되었다. 이러한 치료법은 여러 방향의 방사선조사를 필요로 한다. 그러나 지금의 선형가속기만으로는 사실상 여러 방향의 방사선조사에 많은 제약이 따른다. 본원에서는 이러한 장치적제한을 극복하고 궁극적으로 다양한 방향의 선속을 이용함으로서 선량분포를 개선하고자 두경부고정장치를 제작하였다. 이에 기존의 고정장치에 비해 치료기의 가동범위가 얼만큼 효율적으로 개선되었는지를 정량적으로 측정하여 조사하였다. 대상 및 방법 : 선형가속기 Couch에 기존의 고정장치를 놓고 Gantry를 각각 $45^{\circ},\;90^{\circ},\;135^{\circ}$에서 고정시키고 Couch를 돌려 장비의 clearance를 확인한다. 또한 Couch를 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$에서 고정시키고 Gantry의 clearance를 확인한 후 제작된 Extended Head Holder(EHH)를 Couch에 부착하고 다시 앞에서 시행한 방법과 동일한 과정을 반복함으로서 EHH부착 후의 Gantry와 Couch사이의 clearance의 개선여부를 확인한다. 결과 : Gantry를 고정하고 Couch를 회전시켜본 결과 $45^{\circ}$에서는 큰 차이가 없었으나 $90^{\circ},\;135^{\circ}$로 각도가 커질수록 EHH를 사용한 경우 Couch의 가동범위가 커지는 것으로 나타났으며, Couch를 고정시키고 Gantry를 회전시킨 경우는 $45^{\circ}$에서 EHH를 사용한 경우가 사용하지 않을 경우보다 가동범위가 크게 나타나는 것을 볼 수 있었고 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$에서는 모두다 양호한 가동상태를 보여주었다. 또한 방사선의 후방조사시 EHH의 사용으로 Couch의 frame에 의한 방사선 감쇄를 막을 수 있었다. 결과 : 두경부환자의 치료 시 환자고정기구(EHH)를 제작하여 사용함으로서 보다 많은 방향에서 방사선조사가 가능해지고 이로 인해 보다나은 치료계획을 세울 수 있게 되었으며, 치료장비의 회전에 따른 장비와 환자사이 또는 장비와 장비사이의 안전공간이 보다 많이 확보될 수 있었다. 그리고 외국의 제품에 비해 저렴한 가격으로 제작이 가능하였고 또한 치료소모품의 절약을 가져올 수가 있게 되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제6권2호
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• pp.71-81
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• 1995

Acetazolamide (Diamox) 사용전후 〔Tc-99m〕ECD SPECT를 이용한 연속 뇌촬영은 뇌혈관의 혈역학 예비를 평가하기 위하여 사용되고 있다. 그러나 SPECT Diamox 영상의 정량적 평가 가능성은 검출기의 해상도, 감쇄, 산란, 노이즈, 그리고 데이타 분석 방법들에 의해 제한되고 있다. 알고 있는 양의 방사능을 채운 팬텀을 측정함으로써 민감도를 측정하거나 또는 분석할 수도 있다. 그러나 임상환경에서 환자를 시뮬레이션하는 현실성 있는 팬텀을 만드는 것은 매우 어렵다. Diamox 사용전후 ECD SPECT의 민감도가 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 측정되었다. 민감도는 ($\Delta$N/N)/($\Delta$S/S)$\times$100%로 정의되고 $\Delta$N 은 측정된 데이타에서 Diamox 사용후와 사용전의 평균값 차이이고, $\Delta$N은 측정된 데이타에서 Diamox 사용전 평균값이고, $\Delta$S 는 모형에서 Diamox 사용후와 사용전의 평균값이고, S는 모형에서 Diamox 사용전 평균값이었다. Diamox를 이용한 임상연구에서는 Diamox 후에서 Diamox 전 데이타를 감산한 후 Diamox 에 의한 방사능 양의 변화를 측정함으로써 방사능의 변화율이 결정 될 수 있다. 그러나 100% 민감도를 위한 최적의 감산 양은 알려져 있지 않고 이것은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용 철저한 민감도 분석을 요한다. Diamox 사용전후 연속 뇌 SPECT 영상 모형을 위하여 30% 증가된 방사능 양을 Diamox 영향으로 했을때 민감도는 0, 100, 150, 200% 감산에 대해 각각 51.03, 73.40, 94.00, 130.74%로 측정되었다. 민감도분석은 검출기의 해상도에 의한부분용적 효과와 통계적 노이즈는 방사능측정의 과소 평가가 된다는 것을 보였고 과소 평가 되는 양은 방사능 양이 몇 % 증가했는가 또는 Diamox 후 데이타에서 Diamox 전 데이타를 몇 % 감산 했는가에 의존된다는 것을 보였다. 임상에서 방사능 양의 변화가 약 30% 라 기대했을때 150%의 감산이 최적인 것으로 나타났다. 컴퓨터 시뮬레이션은 Diamox 전후의 ECD SPECT 민감도를 연구하는데 매우 중한 기술로 생각된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권3호
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• pp.305-316
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• 2009

이 연구에서 우리는 코로나 홀(Coronal hole, CH)의 정보(위치, 면적)를 이용하여 CIR(Corotating Interaction Regions)과 지자기폭퐁(Geomagnetic Storm)에 대한 경험적인 예보를 수행하였다. 이것을 위해 1996년 1월 $\sim$ 2003년 11월까지의 미국 국립 천문대-Kitt Peak 관측소의 He I $1083{\AA}$ 영상으로부터 코로나 홀 자료를 얻고, Choi et al.(2009)로부터 확인된 CIR과 지자기폭풍 자료를 활용하였다. 지자기 폭풍을 일으키는 코로나 홀의 특성을 고려하여 코로나 홀의 중심이 $N40^{\circ}$와 $S40^{\circ}$ 사이, $E40^{\circ}$와 $W20^{\circ}$ 사이에 위치하고 태양 반구에 대한 면적 비율이 다음과 같은 세 가지 경우를 선택하였다: (1) case 1: 0.36% 이상, (2) case 2: 0.66% 이상, (3) case 3: $1996{\sim}2000$년 동안에는 0.36%, $2001{\sim}2003$년 동안에는 0.66% 이상. 우리는 각 경우에 대하여 예보의 성공 유무를 확인할 수 있는 예보 분할표(Contingency Table)를 만들고, 그들의 태양 주기 위상(Solar cycle phase)에 대한 의존성을 조사하였다 분할표로부터 우리는 PODy(the probability of detection yes), FAR(the false alarm ratio), Bias(the ratio of "yes" predictions to "yes" observations) 그리고 CSI(critical success index)와 같은 예보 평가 지수를 결정하였다. 이와 같은 예보에서 PODy와 CSI가 상대적으로 더 중요한 사실을 고려하여, 우리는 가장 좋은 후보가 case 3이라는 것을 발견하였다. 이 경우에 두 가지 예보에 대한 예보평가 지수는 아래와 같다: CH-CIR의 경우는 PODy=0.77, FAR=0.66, Bias=2.28, CSI=0.30이고, CH-storm의 경우는 PODy=0.81, FAR=0.84, Bias=5.00, CSI=0.16이다. 또한 태양 활동 극대기 이후 감쇄기간 동안의 지수들이 태양 극대기 이전의 값들 보다 훨씬 잘 예보되고 있음을 알 수 있다. 따라서 코로나 홀을 이용한 CIR의 예보는 충분한 가능성을 보여주고 있으나, 지자기 폭풍의 예보는 너무 많은 허위 예보로 인하여 다소 어려울 것으로 비상된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.233-241
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• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권1호
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• pp.71-79
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• 1998

목적 : 비 상업용 3차원 컴퓨터치료계획시스템인 Plunc의 구축 사례를 소개하고 이의 임상적용 가능성에 대하여 검증하고자 한다. 대상 및 방법 : 미국 North Carolina 대학에서 개발된 3차원 치료계획시스템인 Plunc의 소스코드를 제공받아, PC용 Unix인 Linux 환경의 Pentium Pro 200MHz(128MB RAM, Millennium VGA)에서 설치하였다. 본과의 6MV 광자선(Siemens MXE 6740)에 대한 출력인자, 최대산란비, 최대산란인자, 쐐기의 모양 및 감쇄인자 등의 빔데이터를 입력한 후, 일반적인 치료조건인 loom 깊이의 회전중심점에서의 심부선량백분율, 선량측면도, oblique 입사빔 및 공기간격 하에서의 선량계산 결과를 물팬톰에서의 측정치와 비교, 분석하였다. 결과 : Plunc는 원래 CT 영상데이터를 이용한 모의치료기로써 개발되어, 빔 설계가 매우 편리하도록 사용자 인터페이스가 구성되어 있으며, BEV, DRR 및 영상합성 등의 기능을 갖추고 있다. 선량계산은 10초 정도가 소요되는 3차원 선량분포나 선량체적히스토그람을 제외하고는 거의 실시간으로 실행되었다. Plunc에 의한 선량 계산 값을 측정값과 비교한 결과, 심부선량백분율의 경우, 선량증가영역을 제외하고는 $1\%$이내에서 일치하였다. 또한, 선량측면도의 경우, $5\%$가량의 선량감소를 나타내는 치료영역 크기 밖의 저선량 영역을 제외하고는 $2\%$ 이내에서 일치하였다. Oblique 입사 빔의 경우, 빔 중심축을 포함하는 평면상의 선량분포가 선량이 $30\%$ 이하인 영역을 제외하고는 비교적 잘 일치하였다. 공기간격을 통과한 빔에 대한 선량측면도의 비교 결과, 중심 축에서의 선량 값에 대해 $5\%$의 오차를 보였다. 결론 : Plunc의 광자선량계산의 정밀도는 일반적인 치료조건하에서 약 $2-5\%$ 내외의 오차로써, 측정치에 대한 보정에 근거한 알고리즘을 사용하는 일반 치료계획시스템과 비슷한 수준이라 사료된다. 현재로서는 전자선에 대한 선량계산이 불가능하기 때문에 완전한 형태의 치료계획시스템이 되기 위해서는 향후, 전자선에 대한 계산모듈의 개발과 광자선 선량계산 또한 보다 정밀한 선량계산이 가능한 컨벌루션 방법과 같은 3차원 선량계산모듈의 개발도 필요하다. Plunc는 상업용 3차원 치료계획 시스템의 사용이 현실적으로 어려운 여건의 병원에서 2차원 치료계획시스템과 상호 보완적으로 사용한다면 2차원 치료계획시스템이 갖는 많은 제약을 극복할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권4호
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• pp.203-210
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• 2006

목적 : 전뇌 방사선 치료를 받는 임산부의 태아가 받을 선량을 측정하고, 태아의 제한 선량을 적합하게 만족시키기 위한 방사선 차폐 구조물을 설계하고자 한다. 재료 및 방법 : 먼저 4개의 바퀴가 부착된 폭 0.9 m, 높이 1.55 m, 두께 3 cm의 남 차폐 벽을 이용하였다. 남 차폐 벽을 환자와 선형가속기의 갠트리 상부 사이에서, 치료 조사야 경계로부터 1 cm 정도 떨어진 부분에 설치하여, 선형가속기의 갠트리 상부에서 방출되는 누설방사선과, 방사선 조사야 경계부근의 산란 방사선을 효과적으로 차폐하도록 하였다. 환자의 조사야 내의 치료부위로부터 산란되어 전달되는 산란 방사선을 최소로 하기 위하여, 약 2 cm 두께의 세로 벤드(cerrobend)를 이용하여 특수한 구조의 목 차폐대(anti-patient scattering neck supporters)를 성형하였다. 목 차폐대는 목에서부터 어깨와 가슴 상부 전체를 포함하여 차폐할 수 있는 크기로 제작되었으며, 목 부분을 기준으로 두 개로 분리되어 설치 및 운반이 용이하게 제작되었다. 마지막으로 치료실 내부의 구조물에서 산란되어서 들어오는 누설 방사선이 태아에 도달하는 것을 최소한으로 하기 위하여, 환자의 흥부와 복부 전체를 덮어씌우기 위한 3 mm 두께의 납 판 2장을 이용하였으며, 남 판의 무게를 지지하기 위하여 특수하게 고안된 차폐용 교각구조물이 아크릴로 제작되었다. 차폐의 효과를 검증하기 위하여, 먼저 실제 치료상황과 같은 조건에서 인간형 팬톰과 전리함(ionization chamber), 열형광선량계(TLD)를 이용하여 방사선량을 측정하였다. 각 측정은 우선차폐 구조물들이 있는 경우와 없는 경우 각각에 대하여 수행되었고, 각각의 경우는 다시 빌드업캡(build-up cap)이 있는 경우와 없는 경우로 분류하여 측정이 수행되었다. 실제 환자 치료시에는 최종 검증을 위하여 차폐구조물을 설치한 후에 전리함과 서베이메터(Survey meter)를 이용하여 태아선량을 측정하였다. 결과 : 차폐 구조물들을 설치하지 않았을 경우, 조사야로부터 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm 떨어진 지점의 방사선량은 전리함의 경우 각각 3.20, 3.21, 1.44, 0.90 cGy로 측정되었다. 차폐 구조물들을 설치하였을 경우에는 각 지점의 방사선량은 0.88, 0.60, 0.35, 0.25 cGy로 감소하였으며, 감쇄효율은 약 $70%\sim80%$로 계산되었다. 열형광선량계로 측정된 방사선량은 각각 1.8, 1.2, 0.8, 1.2, 0.8 (70 cm 거리) cGy로 측정되었으며, 환자의 복부 표면에서의 서베이메터를 이용한 측정량은 10.9 mR/h였다. 차폐구조물의 사용 시 전체 치료 동안에 태아선량은 약 1 cGy 정도로 평가되었다. 결론 : AAPM Report No.50의 자료에 따르면, 임산부의 방사선 치료 시 태아의 방사선 피폭선량은 5 cGy 이하일 경우에 방사선 피폭에 따른 태아의 위험이 거의 없는 것으로 제시되고 있다. 본원에서 차폐 구조물을 설치하였을 경우에 측정된 태아선량은 약 1 cGy로 측정되었고, 고안된 차폐구조물은 태아에 도달하는 방사선량을 감소시키기에 적합한 설계임이 입증되었다.