• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권1호
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• pp.55-64
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• 2015

방사선치료계획장치의 핵심기술인 선량분포 계산은 빠르고 정확함을 요구한다. 기존 상용화된 치료계획장치의 선량 계산 방법은 빠르지만 정확성이 부족하고, 몬테칼로 방법은 시뮬레이션 시간과다 문제가 있다. 관심영역의 일부만 몬테칼로 방법이 계산하고 나머지 영역은 비선형함수사상 능력이 뛰어난 신경회로망이 계산하는 시스템은 상대적으로 빠르고 정확한 선량분포를 계산해낼 수 있다. 비균질 매질의 선량분포에 나타나는 불연속점과 변곡점의 특성을 신경회로망이 학습가능 하다는 것을 사전 작업을 통해 확인하였다. 이때 사용된 신경회로망은 Feedforward Multi-Layer Perceptron에 Scaled Conjugated Gradient 알고리즘과 Levenberg-Marquardt 알고리즘으로 각각 학습하여 성능비교를 하였고, 은닉층의 뉴런 개수에 따른 성능비교도 하였다. 마지막으로 균질매질의 팬텀에 대해 상용 치료계획장치의 선량계산 알고리즘으로 계산한 선량분포를 사전작업을 통해 확인된 신경회로망에 학습하여 깊이선량율의 평균제곱오차가 0.00214인 결과를 보여주었다. 균질 및 비균질 매질의 팬텀에 대한 3차원 선량분포를 계산하는 신경회로망 모델 개발 연구가 추가로 진행될 것이다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제8권1호
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• pp.115-124
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• 1990

고 에너지 23MV광자선의 특성 중 임상적용에 중요한 심부선량 백분율, 조직-최대선량비 (TMR), 산란-최대선량비 (SMR), 표면선량 및 출력선량 보정계수등의 변수가 이온전리 (IC-10)함 및 평행 평판전리 (PS-033)함에 의해 측정 조사되었다. 명목상의 23 MV X-선에 대한 가속에너지는 $18.5\pm0.5$ MV로 측정되었다. Mevatron KD 8067의 23 MV X-선의 중심선속의 반가층이 기하학적인 좁은 선속으로 측정되었으며 반가층의 두께는 $24.5\;g/cm^2$이었다. 조직-최대선량비는 심부선량백분율표에서 구해졌으며, 실측치와 비교한 결과 각 조사면의 크기와 깊이에서 약간의 차이를 보였으나 평균 $0.7\pm0.5$의 오차를 나타내고 있어 계산에 의한 TMR 값과 잘 일치함을 보였다. 조사면 $0\times0\;cm^2$의 TMR 값은 zero 조사면의 유효감약계수에 의한 값과, 각 조사면의 조직-최대 선량비로 부터 비선형최소자승법에 의해 구해진 유효선흡수계수 및 반가층 측정에 의한 유효선흡수 계수에 의한 값들로 비교되었으며, $\mu=0.0283{\pm}0,0002cm^{-1}$을 보였고, 세 방법 모두 오차범위내에서 잘 일치됨을 보였다. 한편, 불규칙 조사면의 선량계산에 이용될 SMR은 조사면의 반경 50cm까지 계산되어 대형 조사 면에서도 선량율 산출이 이루어지도록 하였다. Mevatron KD 8067의 23 MV X-선의 조직 표면선량은 SSD 100 cm, 1$10\times10\;cm^2$의 조사면에서 최대조직선량율의 $9.6\%,\;25\times25\;cm^2$에서는 $25.4\%$를 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.25-30
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• 2016

본 연구에서는 의료용 선형가속기 제작을 위해 개발된 연구용 선형가속기의 전자선에 대한 선량학적 특성을 실험적으로 평가하였다. 본 논문에서는 전자총 가열 전류에 따른 에너지의 변화와 출력 흡수선량 측정 결과를 보고하고자 한다. 전자선의 에너지는 필름 측정법을 써서 평균에너지와 최빈에너지의 관점에서 결정하였다. 출력 흡수선량은 최적 에너지에 대하여 평행평판형 전리함을 사용하여 물속 깊이선량율을 측정하고 TRS-398 프로토콜에 따라 결정하였다. 측정 결과 전자총 가열 전류 2.02~2.50 A에서 평균에너지와 최빈에너지는 5.94~2.80 MeV와 6.54~3.31 MeV로 변화하였다. 그리고 평균에너지 5.94 MeV의 전자선에 대해 물속 기준 깊이에서 출력 흡수선량은 5.41 Gy/min으로 나타났다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.264-273
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• 2002

목적 : 최근 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 새로운 선량측정법이 알려졌으며, 이 방법은 기존의 선량측정법과는 달리 3차원적인 선량분포를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 이 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 3차원적인 선량측정법의 유용성을 평가하고자 본 연구를 실행하였다. 대상 및 방법 : 산소를 제거하면서 겔 판톰을 만들고, 정해진 방사선량을 조사하였다. 자기공명영상촬영을 하여 조사된 방사선의 3차원 영상 및 횡이완시간(T2 relaxation time)을 구하고, 횡이완시간과 방사선량과의 함수관계를 구하였다. 구 모양의 겔 판톰을 제작하여 모의 방사선치료계획에 따라 방사선을 조사하고, 같은 방법으로 화소 당 횡이완시간을 구하고 그에 따른 3차원 선량분포도를 구한 다음 치료계획용 컴퓨터를 이용한 선량분포도와 비교하였다. 또한 같은 모의 방사선치료계획으로 Gaf-chromic 필름과 TLD를 이용하여 선량을 측정하고, 중합체 겔을 이용한 선량측정법과 기존 선량측정법과의 장단점을 비교 분석하였다. 결과 : 중합체 겔의 횡이완시간 및 그 역수와 방사선량은 2 Gy에서 15 Gy의 구간에서 선형의 함수관계를 이루고 있으며, 중합체 겔과 자기공명영상을 이용하여 3차원적인 선량분포를 구할 수 있었다. 매 측정 시마다 그 등선량곡선이 일정하여 측정 결과는 매우 안정적이었다. 이 중합체 겔 선량측정법은 치료계획 상의 선량분포와 거의 일치하였고, 절대선량과 깊이선량율에서 겔 선량측정법은 Gaf-chromic 필름 선량계 및 TLD 선량계와 치료계획상의 선량분포를 기준으로 할 때 그 정확도에서 비슷하거나 우월하였다. 결론 : 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 선량측정법은 아직 초기로 많은 개선점이 있으나 Gaf-chromic 선량측정법과 비슷하거나 우월한 정확성을 가지고 있을 뿐만 아니라 3차원적인 선량분포를 보여줄 수 있는 큰 장점을 가지고 있어, 3차원적인 선량분포를 이용하는 방사선치료에서 유용한 선량측정법으로 판단되며, 향후 임상적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권1호
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• pp.21-26
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• 2002

블록을 사용한 부정형 전자선 조사면에서의 선량율(relative output factor, ROF)을 계산하는 전자선 알고리듬을 개발하고, 측정값과 계산값을 비교하여 알고리듬을 평가하였다. 전자선의 선량은 산란판, 전자선 cone 등 모든 요소를 고려한 1차선 부분과 블럭에 의한 2차선의 합으로 표시할 수 있다고 가정하였으며, 1차선은 가우스 분포를, 2차선은 거리역제곱 법칙만을 따른다고 가정하였다. 2차선 블럭 산란에 의한 각 분포는 고려하지 않았다. 이런 방법으로 전자선의 ROF를 유효 SSD, 1차선 분포 표준편차, 2차선 발생율 등 3가지의 인자만을 이용하여 선량율을 계산할 수 있는 단순한 방식을 고안하였다. 6, 9, 12, 16, 20 MeV의 전자선을 사용하여 이 모델을 검증하였다. 측정은 항상 개방 조사면의 선량 최대지점 깊이에서 실시하였으며 다양한 정사각형 치료면 측정으로 3개의 인자를 구할 수 있었다 직사각형 조사면과 부정형 조사면에 대하여 이 모델을 이용한 계산값과 측정값의 차이는 평균 1.0％이내였으며, 최대 2.1％를 넘지 않았다. 본 연구에서 개발한 알고리듬은 필요한 인자가 3개이면서 매 전자선 콘마다 5∼6회 측정으로 구할 수 있어서 임상 적용에 편리하며, 계산 결과가 정확하여 특이 오차를 보이는 유형에 관한 보완 연구를 수행하면 임상에 사용할 수 있음을 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권2호
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• pp.87-92
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• 2007

최대출력 30 MW, 하나로(HANARO) 다목적 연구용 원자로의 접선 중성자공에 붕소중성자포획치료(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)를 위한 열중성자 조사장치가 개발되었다. BNCT 조사장치에서는 서로 다른 물리적 특성과 생물학적 효과비를 가진 여러 성분의 방사선이 방출되기 때문에 정확한 투여선량을 결정하기 위해서는 각 성분의 정량적 분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 방사화 분석, 열형광선량계 및 이온전리함 등 여러 유형의 검출기를 사용하여 BNCT 조사장치에서 방출되는 열중성자 및 감마선 혼합장의 선량 성분을 분리, 측정하였다. 선량측정은 물 속에 함유된 불순물과 중성자의 이차반응을 최소화하기 위해 증류수를 채운 물팬텀을 이용하였다. 그리고 측정 결과는 MCNP4B 전산계산의 결과와 상호 비교하였다. 측정 결과 열중성자속은 물팬텀 10 mm와 20 mm 깊이에서 각각 $1.02E9n/cm^2{\cdot}s$과 $6.07E8n/cm^2{\cdot}s$이었고, 고속중성자선량율은 10 mm 깊이에서 0.11 Gy/hr로 미세하였다. 감마선량률은 물팬텀 20 mm 깊이에서 5.10 Gy/hr로 나타났다. 측정된 중성자와 감마선량값은 MCNP의 결과와 5% 이내로 잘 일치하였고, 열중성자속은 14%의 비교오차를 나타내었다. 이러한 결과들은 중성자 검출의 난이도를 고려할 때 충분히 신뢰할 수 있는 수준이라 판단되며, BNCT 임상 연구를 위한 선량평가 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제10권1호
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• pp.107-113
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• 1992

4-5MeV의 전자선은 피부표면의 흡수선량을 증가시키고 표면하 10mm 내외에서 급속히 감소함으로 Mycosis fungoides, Kaposi's sarcoma등 전신피부암에 대한 가장적당한 치료방사선으로 알려져왔다. 그러나 평면이 아니고 굴곡이 심한 인체표면에 균일한 선량을 계획하기는 많은 어려움이 있었다. 연세암센터에서는 1980년부터 시행하여왔던 6MeV 전자선의 마름모형, 네방향 조사방법을 개량하고 많은 문헌을 참고하여 상하 양방향의 조사면과 환자위치를 각각 여섯가지 자세로 나누어 조사(Six-Dual-Field)하는 방법을 사용하였으며 이에따른 전신피부표면의 선량과 선량분포를 측정하였다. 선형가속기에서 발생되는 6MeV 전자선을 0.5 cm 두께의 아크릴판으로 감약시키고 콜리메터가 완전히 열린 조사면을 상하 $19^{\circ}$씩 옮기므로서 타겟트에서 3m 거리에 약 $2m{\times}1m$의 균일한선량의 조사면(평탄도 $+3\%$)과 10 mm 내외의 실효깊이 ($80\%$, 선량지점) 및 산란선에 의한 피부표면선량을 증가시킬 수 있었다. 환자는 일부피부가 가려지지 않도록 팔과 다리를 적당한 자세로 고정시키고 전자선을 여섯방향에서 각각 2회씩 상하로 조사시키므로서 피부표면에 균일한 선량분포(표준편차 $5\%$)가 가능하였으며 $80\%$,의 심부율이 $8\~10mm$에서 측정되었다. 모든 측정은 인체등가팬텀과 폴리스틸렌팬텀을 사용하였으며 필름, 평형전리측정기 및 표준전리측정기를 이용하였다. 특히 환자피부표면의 흡수선량분포를 확인하기 위하여 열형광측정기와 반도체측정기를 이용하였으며 $6\~20$개의 소형 측정기를 환자 피부표면에 부착시킨후 전자선 치료과정 동안 피폭 시켜 측정하였고 그결과 차폐된 부위를 제외하고 평균 $10\%$, 이 내의 균일한 선량분포를 얻을수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.283-293
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• 2002

목적 : 고선량률의 Ir-192 선원을 이용한 근접조사의 모의촬영 영상을 개인컴퓨터(PC)에 입력하여 해부학적 영상에 선량분포를 구현하고 히스토그램, 선량-용적히스토그램 및 3차원 선량분포를 전산화하였다. 대상 및 방법 : 선량전산화에 이용된 선원은 원격근접조사장치(Buchler 3K, 독일)의 Co-60 대체선원으로 한국원자력 연구소와 공동으로 개발한 Ir-192이다. 선원 모양에 의존하는 선량분포의 비등방성은 선원을 미소 분할하여 구한 선량과 선원 중심에서 측방 기준점의 공중선량을 기준으로 규격화한 값을 이용하였다. 선원 주위의 조직선량은 선원 중심에서 측방으로 실측된 조직감쇠와 산란에 의한 보정계수와 에너지에 따른 공기 저지능에 대한 조직의 저지능 비로 공중-조직선량 변환계수를 적용하고 기준점에 대해 규격화한 선량률표를 검색하여 얻도록 하였다. 선량계획 전산화 과정에 모의촬영 영상입력, 선원입력과 선원의 축면 결정과 해부학적 영상을 이용한 선량분포와 점선량, 히스토그램 및 선량-용적 히스토그램을 구현하였다. 결과 : 저자들이 개발한 근접조사 선량계획시스템에는 선원모의촬영 영상을 스켄하여 비트맵 파일로 저장하고, 좌표원점과 확대율을 정해, 선원위치를 결정하고 선량분포와 선량분석 프로그램을 포함한 선량전산화를 구현하였다. 실험에 이용된 Ir-192 선원의 조직내 선량은 공중선량율과 조직에 의한 감쇠 및 산란에 의한 실험식을 이용하였다. 선원 중심에서 축상의 거리와 축에서 떨어진 거리에 따른 선량률표에서 행렬 검색하여 얻도록 하였다. 근접조사선량계획은 선원좌표 입력과 선원의 축면(principal plane)을 결정하여 선원이 포함된 평면상의 선량을 구현하였으며, 시뮬레이션 영상인 관상면과 시상면에 선량분포를 구현하였다. 선량-히스토그램에 의한 선량분포 분석은 임의의 해부학적 영상면 위에 커서가 놓인 위치의 선량 스켓치로 얻었다. 임상에 필요한 선량분석은 선원의 축에서 면의깊이를 이동하여 선량분포를 구할 수 있게 하였으며, 선량-용적 히스토그램과 3차원 선량분포를 구현하였다. 결론 : 고선량률 Ir-192를 이용하여 근접조사선량계획을 전산화하였으며, 선량분포의 분석에는 해부학적 영상의 선량분포와 선량-히스토그램, 선량-용적히스토그램을 구현하였으며, 선량분포의 면을 임의 선택할 수 있고 3차원 선량분포를 포함한 선량계획시스템을 준비하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권2호
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• pp.105-111
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• 2004

본 연구에서는 의료용 선형가속기로부터 발생되는 명목상 가속전압 6 MV선의 검출특성을 확인하기 위하여 유전체 물질을 사용한 평행판 검출기를 제작하였다. 제작한 검출기의 전극은 단면이 크롬으로 코팅되어 있는 FEP유전체 필름(두께: 100 $\mu\textrm{m}$)을 사용하였고 두 전극 사이에 PTFE유전체 필름(두께 : 100 $\mu\textrm{m}$)을 삽입하였다. 측정을 위하여 선원-팬텀 표면간의 거리 100 cm, 그리고 팬텀의 표면으로부터 깊이 5 cm되는 지점에 방사선 유도전하를 획득하기 위한 제작검출기를 놓았다. 방사선 조사시 제작검출기의 유용성을 알아보기 위하여, 영점 변동, 누설 전류, 인가전압에 따른 검출기의 반응, 재현성, 선형성, 조직최대선량비 등을 측정하였다. 측정결과 검출기의 영점 변동 전류 (I$_{Z}$ )는 8.3 pA, 누설 전류(I$_{I}$)는 10 pA 이었다. 제작 검출기는 인가전압에 대한 선형성을 보였으며, 또한 재현성실험에서는 조사된 선량에 대하여 1% 오차 범위 내에서 일치하였다. 검출기의 선량에 대한 선형성은 3% 이내의 오차범위에서 일치하면서 선량율 의존성이 있음을 확인하였다. 조직최대선량비분포에 대한 제작 평행판 검출기와 비교검출기간의 선량오차는 팬텀내의 최대 선량점으로부터 7.5 cm까지 3% 이내에서 일치하였다. 본 연구결과 유전체 필름을 이용한 평행판 검출기는 선량계로서의 기본적인 특성들을 허용 가능한 범위에서 만족스러워 상대선량측정을 위한 검출기로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제10권1호
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• pp.85-93
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• 1992

수술중 방사선치료를 환자에 적용하기에 앞서 본원이 보유하고있는 LID를 이용한 전자선의 선량분포 특성을 연구하였다. 이러한 선량 특성에 대한 자료는 적절한 Cone의 모양이나 크기, 에너지를 결정하게하며 빠르고 정확한 계산을 위하여 필요하다. 따라서, 본 저자들은 3-Dimensional Water Phantom Dosimetry System를 이용하여 Cone의 크기, Cone의 모양, 보상필터 사용 유무에 따라 Cone의 출력인자, 조직표면선량, 선축상 최대치 지점, $90\%$의 깊이, 대칭도와 편평도, SSD 보상인자, 선량분포 등을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) Cone의 출력인자는 Cone모양에 따라 각각 측정하였으며 Cone의 크기와 에너지가 작을수록 급격하게 감소하는 결과를 보였다. 2) 보상 필터의 하나인 Flattening Filter를 사용한 결과 포면 선량이 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV에 대하여 각각 $85.3\%$, $89.2\%$, $93.4\%$였고, 이 보상 필터를 사용하므로 선량률과 beam의 투과율은 감소하지만 치료부위에 따라 beam의 모양을 변형시키며 특히, 표면선량을 $90\%$나 그 이상으로 증가시킬수 있었다. 3) 3차에 걸친 beam의 collimation과 보상 필터를 결합하여 사용한 결과 매우 좋은 beam의 균일성과 편평도 뿐만아니라 $90\%$ 등선량곡선 넓이가 커지는 결과를 보였다. 4) 치료를 위하여 중요한 간격인 SSD 100cm에서 SSD 110cm까지의 출력인자는 측정치와 계산치가 Cone의 크기와 모양, 에너지에 따라 $1\~3\%$의 차이를 보였다.