• 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.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제31권4호
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• pp.165-171
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• 2006

국내에서는 현재 물리적 인형 모의피폭체와 수십 개의 소형 MOSFET 선량계를 이용하여 유효선량(Effective Dose)을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 시스템을 개발 중에 있다. 이때 사용되는 MOSFET 선량계는 그 크기가 매우 작으며, 상대적으로 높은 민감도를 가지고 선량을 실시간으로 측정할 수 있다는 장점이 있는 반면, 검출부위가 조직등가 물질이 아닌 실리콘으로 이루어져 있어 저에너지 광자에 대하여 적절한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 몬테칼로 전산모사 방법을 사용하여 증기발생기 수실 내부의 에너지 스펙트럼에 대한 MOSFET 선량계의 선량보정인자 값들을 계산하였으며, 이렇게 계산된 보정인자 값들을 선행 연구에서 구한 값, 즉 0.662 MeV와 1.25 MeV의 광자만을 이용하여 구한 선량보정인자 값들과 비교하여 보았다. 비교 결과, 두 서로 다른 조건에서의 선량보정인자들은 큰 차이를 보이지 않았으며$(\leq1.5%)$, 따라서 선행 연구에서 구한 선량보정인자들을 원자력발전소의 증기발생기 수실에 그대로 적용하여도 큰 문제가 없음을 알 수 있었다. 또한, 증기발생기 수실에 대하여 결정된 선량보정인자들을 실측된 MOSFET 선량계의 선량값들에 적용하여 선량보정에 따라 유효선량이 어느 정도 변화하는 가를 확인한 결과, 유효선량은 선량보정인자를 적용할 경우가 적용하지 않을 경우에 비해 약 7% 정도 낮게 평가됨을 알 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2001년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.436.2-436
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• 2001

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권2호
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• pp.97-103
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• 2005

본 연구에서는 몬테칼로 계산(MCNPX 2.4.0)을 이용하여 24MV 의료용 선형가속기에서 발생하는 이차중성자의 에너지분포와 선량계산을 수행하였다. 먼저 선형가속기 두부(head)에서 방출되는 광자와 중성자의 에너지분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 광자와 중성자의 흡수선량을 계산하였다. 몬테칼로 계산결과 물표면에서 5cm까지 중성자의 흡수선량은 $0.66\~0.35mGy/photon\;Gy$로 나타났으며, 상호작용 자료를 이용한 근사적 계산결과는 전자평형 깊이에서 0.52mGy/photon Gy로 나타났다. 다른 연구결과들과 비교를 통하여 본 연구가 고에너지 선형가속기에서 발생되는 중성 자의 선량평가에 응용될 수 있음을 제시하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제19권1호
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• pp.13-22
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• 1994

CANDU 6 중수형 원자로 운전중에 Calandria Shell내에서 발생하는 $(n,\;{\gamma})$ 반응유발 열중성자속분포와 CANDU 6 발전소의 측면 및 하단 차폐구조에서의 방사선 선량률을 계산하기 위하여 몬테칼로 방법을 이용한 MCNP 4.2 코드를 사용하였다. 계산결과, Mainshell, Annular Plate와 Subshell내 의 열중성자속분포는 $10^{11}{\sim}10^{13}\;neutrons/cm^2-sec$로 나타났고, 이는 DOT 4.2 코드의 계산결과와 비교해 볼 때 약간 큰 값들의 분포를 보여주고 있다. 이 계산결과의 응용으로서 작업자 접근가능지역 (Worker Accessible Areas)에서의 감마선량률을 계산해본 결과 설계목표치인 $6{\mu}Sv/h$보다 낮은 값을 주는 것으로 나타났다. $(n,\;{\gamma})$ 반응유발 열중성자속분포에 대한 MCNP 4.2 코드의 계산결과는 CANDU 6형 원자로의 방사선 차폐해석에 중요한 자료로 널리 이용될 수 있을 것이다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권2호
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• pp.195-202
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• 1998

목적 : 방사선수술의 치료계획에 필요한 기본자료를 얻기 위하여, 6 MV X-선의 소형 조사면을 측정하고, 동일 조사면에 대한 몬테칼로 계산을 수행하여 그 결과를 측정한 자료와 비교하였다. 재료 및 방법 : 연구에 사용한 조사면은 SSD 100 cm에서 직경 1.0, 2.0, 그리고 3.0 cm인 원형의 소형 조사면이며, 각 조사면에 대한 심부선량백분율 (PDD)과 빔측면도 (Beam profile)를 구하였다. 측정에는 소형 반도체검출기, 물팬텀 그리고 원격조정 장치를 이용하였다. 몬테칼로 계산은 EGS4를 이용하여 수행하였으며, 계산에는 6 MV X-선의 에너지 분포와 확산빔 (divergent beam), 원형 조사면 그리고 물팬텀을 고려하였다. 결과 : 심부선량백분율의 경우, 계산값은 측정간에 비하여 낮은 경향을 보였으며, 모든 조사면에 대하여 물팬텀속 깊이 2.0-20.0 cm에서 차이는 0.3-5.7%의 범위로 평가 되었고, 표면 영역에서는 0.0-8.9%로 나타났다. 물팬텀속 깊이 10.0 cm에서 90% 선량폭은 몬테칼로 계산과 잘 일치하였으나, 반음영의 계산값은 모든 조사면에 대하여 측정값보다 0.1 cm 작게 나타났다. 결론 : 측정한 소형 조사면에 대한 심부선량백분율과 빔측면도는 몬테칼로 계산과 근사적으로 일치하였다. 팬텀 표면영역과 반음영 영역에서 측정값과 계산값의 차이가 많이 발생하였으며, 이러한 이유는 몬테칼로 계산 수행시 단순한 기하구조를 가정했기 때문이다. 따라서 실제의 기하구조와 조사면에 대한 보다 정확한 자료를 적용 할 수 있도록, 지속적인 연구를 해야 할 것이며, 몬테칼로 계산은 측정과 검증이 어려운 경우에 대하여 정확한 정보를 얻을 수 있는 유용한 도구로서 많이 이용 될 것이다

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제37권1호
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• pp.41-49
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• 2012

한국인 기준남성 체적소형 모의체 HDRK-Man은 서양인과는 구별되는 한국인에 대한 내 외부피폭 관련 방사선방호량을 계산하기 위하여 개발되었다. 하지만 유효선량을 그 정의에 맞게 계산하기 위해서는 반드시 남녀 한쌍의 인체 전산모의체가 필요하다. 이에 본 연구는 HDRK-Man과 한 쌍을 이루는 한국인 기준여성 체적소형 모의체 HDRK-Woman을 개발하였다. HDRK-Woman의 개발을 위하여 한국인 여성사체로부터 획득된 고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 사용하여 제작된 체적소형 모의체의 키, 몸무게 및 장기무게를 한국인 기준자료에 맞게 조정하였다. 전반적인 조정 절차는 ICRP의 체적소형 기준모의체 개발 시 사용된 방법에 따라 키 조정, 뼈 무게 조정, 장기무게 조정, 몸무게 조정의 순으로 진행하였다. 특별히 기존에 사용되던 장기무게 조정 방법의 반복된 절차를 간소화하고 단점을 보완하기 위하여 장기무게 조정 프로그램을 자체적으로 개발하여 사용하였다. 최종 완성된 HDRK-Woman의 체적소 해상도는 x, y, z축 방향 순으로 $2.0351{\times}2.0351{\times}2.0747\;mm^3$이며, 체적소 행렬의 크기는 $261{\times}109{\times}825$이다. 또한 유효선량 계산 시 필요한 장기들을 포함한 총 39개의 장기 및 조직이 표현되어 있다. 본 연구는 HDRK-Woman을 MCNPX 몬테칼로 코드에 입력하여 외부에서 입사하는 광자빔에 대한 장기선량을 계산하였으며, HDRK-Man의 장기선량과 합산하여 한국인에 대한 유효선량 환산계수를 계산하고 ICRP 기준남녀 체적소형 모의체의 유효선량과 비교하였다. 고해상도 컬러해부영상을 기반으로 제작된 기준한국인 성인여성 체적소형 모의체 HDRK-Woman은 장기 및 조직이 정밀하게 표현되어 있으며, 일부 조정이 불가능한 장기를 제외한 대부분의 장기 및 조직들이 한국인 기준자료에 정확하게 일치하도록 조정되었다. 따라서 기준한국인 성인남성 체적소형 모의체 HDRK-Man과 함께 한국인에 대한 장기선량 및 유효선량을 정확하게 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권2호
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• pp.123-129
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• 2006

최근 발표된 EGS5 몬테칼로 코드의 방사선치료 응용을 위한 시험코드를 작성하였다. 본 시험코드는 점선원 모델과 원통형 팬텀에 대하여 깊이선량을 계산하도록 작성되었다. 시험코드의 평가를 위하여 6, 9, 12, 15 MeV 전자선 그리고 Co-60, 10 MV 광자선에 대한 깊이선량을 계산하고 DOSRZ/EGS4의 결과와 비교하였다. 시험코드와 DOSRZ 코드와의 깊이선량 계산결과의 차이는 전자선에서 약 ${\pm}1.5%$ 이내, 광자선에서 약 ${\pm}3.0%$ 이내를 보였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2005년도 제30회 춘계학술대회
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• pp.100-102
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• 2005

양성자 빔을 이용한 치료는 종양부위에 높은 선량을 균일하게 전달하고 정상세포에는 적은 선량을 전달할 수 있어 암치료 효과가 높으나 정확한 치료와 환자의 안전을 위해서는 양성자선량의 급락지점을 정확히 아는 것이 중요하다. 본 연구에서는 양성자와 물질과의 핵반응으로 직각방향으로 방출되는 즉발감마선을 측정하여 양성자선량 급락지점을 측정할 수 있는 검출시스템을 몬테칼로 전산코드로 전산모사하였으며, 70MeV 단일에너지 빔과 최대에너지가 70MeV인 SOBP 빔을 모의피폭체인 물팬텀에 조사하고 검출시스템을 통해 직각방향으로 방출되는 즉발감마선의 분포를 계산하였다. 모의피폭체 안에서의 양성자선량의 분포와 측정된 즉발감마선의 분포를 서로 비교하여 두 분포 사이의 상관관계를 찾고 이 상관관계를 이용하여 양성자선량 급락지점을 결정할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2003

본 연구에서는 팬텀에 인가된 강한 자기장에서 전자선에 대한 선량분포 계산을 위하여 EGS4 제어코드를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 자기장에서 전자의 운동을 고찰하고 전자의 방향변화에 관한 수학적 결과를 EGS4 제어코드에 삽입하였다. 개발된 코드를 이용하여 6 MeV 전자선에 대하여 세로자기장 1-3T가 인가된 물팬텀 속에서 팬슬빔 전자들의 경로를 계산하였고 0.6-1 T가 인가된 물팬텀 속에서 직경 1cm의 조사면의 깊이선량율과 빔측면도를 계산하였다. 전자의 경로추적 계산결과 3 T의 자기장에서 전자들의 측면변위가 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 직경 1 cm 전자선에 대한 깊이선량율은 비정근처에서 자기장의 세기에 따라 미소한 증가를 보였으며, 반음영은 1 T에서 약 0.15 cm 감소가 나타났다. 선량분포의 변화에 관한 계산결과들은 모두 이론적 해석이 가능하였으며 이로부터 본 계산코드의 신뢰성을 평가할 수 있었다.