현재 평판 디텍터를 이용한 디지털 방사선 촬영기술은 방사선 진단 기술 분야에 있어서 매우 중요하고 유용하게 사용되고 있다. 비정질 실리콘 광센서를 사용하는 디지털 방사선 촬영기에는 흡수되는 방사선 에너지를 가시광선으로 변환하는 신틸레이터로 보통 CsI(TI)를 사용한다. 신틸레이터에서 만들어진 가시광선은 이차원 평면으로 구성된 비정실 실리콘 광 다이오드에서 전기적 신호로 전환된다. 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 디지털 방사선 촬영기(Digital Radiography, DR) 디텍터의 방사선에 대한 세부적인 특성 연구가 필수적이다. 이러한 이유로 조사선량과 디지털 방사선 촬영기의 신호의 관계에 대해서 많은 연구가 이루어졌지만 현재까지의 연구에서는 고정된 관전압의 조건에서 두 변수의 관계에 대한 연구가 이루어졌다. 이에 본 연구에서는 X선 스펙트럼 모델인 SPEC-78을 사용하여 조사선량 대신 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호와의 관계를 규명하였다. SPEC-78의 주요 입력변수인 X-ray 튜브의 고유 필터 값을 구하기 위해 조사선량을 측정하여 계산한 조사선량과 비교하였다. 물질에 흡수되는 X-ray의 에너지를 계산하는 알고리즘을 상정하여 디텍터에 흡수되는 에너지를 계산하고 다양한 조건에서 실제 X선 영상의 화소값을 획득하였다. 두변수의 관계를 이용해 특성곡선을 얻었으며 이 결과를 검증하기 위해서 물과 알루미늄으로 제작된 팬텀을 이용하였다. 다양한 조건에서 팬텀 영상의 화소값을 측정하였고 특성곡선과 비교하였다 이러한 과정으로 진행된 연구의 결과로 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호는 거의 선형적임을 알 수 있었다. 또한 팬텀을 이용한 실험에서도 산란된 광자의 영향으로 유발된 약간의 오차에도 불구하고 측정되어진 화소값은 특성곡선과 잘 일치하였다 본 연구를 통해 규명되어진 두 변수의 관계는 예상과 거의 일치하였지만 산란선에 대한 부분은 흡수에너지 계산 알고리즘에서 빠져있어 더 연구가 되어야 할 부분이다. 본 연구를 통해 얻어진 자료들은 디지털 방사선 촬영기의 전처리 과정에 있어서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 생각된다.
감마선을 방출(放出)하는 방사성발기물(放射性發棄物)드럼 5292개($42{\times}42{\times}3$) 저장시설(貯藏施設)의 적정(適正) 콘크리트 차폐체(遮蔽體) 두께를 산출(算出)하였다. 발기물(發棄物)이 여러가지 종류(種類)의 방사성원소(放射性元素)로 구성(構成)되어 있다고 할때 평균(平均)한 감마선 에너지와 개개(個個) 감마선 에너지에 대하여 계산(計算)한 결과(結果)를 서로 비교(比較)하였다. 그 결과(結果) 적정차폐체(適正遮蔽體)의 두께는 50cm 정도(程度)로 판명(判明)되었다. 그런데 평균(平均) 감마선 에너지에 근거(根據)하여 계산(計算)한 선량치(線量値)는 개개(個個) 감마선 에너지에 대한 값보다 동일(同一)두께의 차폐체(遮蔽體)에 대해서 훨씬 적었다.
공기 중의 라돈 농도를 측정하기 위한 고체비적검출기의 상대교정법을 개발하였으며, 상대 교정된 CN-85를 이용하여 15층 아파트 층 별로 실내 공기 중의 라돈 농도를 측정한 후 피폭 선량을 계산하여 보았다. 측정 결과 아파트 실내 공기 중에서의 라돈 농도는 대체적으로 상층으로 올라갈수록 감소하는 경향이 있었으나, 환기 횟수에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 측정값의 평균은 $1.50{\pm}0.51pCi/1$ 였으며, 최대값과 최소값은 각각 $2.68{\pm}0.32pCi/l$, $0.69{\pm}0.16pCi/l$였다.
본 연구에서는 냉각수 상실사고(LOCA)시 격납용기내의 수소농도를 제어하기 위해 수소재결합기 없이 수소 퍼지계통만을 사용할 때의 타당성을 분석하였다. 이 타당성 연구를 위해 격납응기내의 수소농도, 수소퍼지 계통의 수소제거, 그리고 퍼지로 인한 추가소외 선량이 계산되었다 또한 비용-편익 개념을 사용하여 수소 재결합기 계통(2대의 재결합기 설치)의 경제성을 분석하였다. 분석결과, 수소퍼지 계통은 수소 재결합기 없이도 수소농도를 제어하기에 충분하며, 10 CFR 100에 있는 선량 제한치를 만족시키고 있었다. 비용-편익 개념에 의하면 수소 재결합기 계통은 동일부지내에 있는 4∼6기의 발전소에 공용될 때 경제성이 있는 것으로 입증되었다.
방사선치료의 선량계산을 위해 Geant4 기반의 전산모사를 실행할 때 필요한 응용 프로그램을 개발 하였다. DICOM의 헤더 부분을 분석하여 각종 파라메터를 구하였다. 특히 배포 판에서의 문제점을 모두 해결하기 위해 클래스를 새로 정의하였다. 따라서 국내에 설치된 대부분의 DICOM 파일을 변환 할 수 있게 되었다. 픽셀 데이터의 변환 값을 확인하는 프로그램을 개발하여 정확성을 비교 하였다.
CANDU 6 발전소의 측면 및 하단 차폐 구조에서의 방사선 선량율을 해석하기 위하여 DOT4.2-QAD-CG 접속 방법을 이용한 평가 방법이 시도되었다. 평가 결과에 의하면 주 출입구 및 신연료 장전 구역에서의 평균 방사선 선량율은 설계 목표치인. 약 6 $\mu$Sv/h 정도로 나타났으며, 또한 이러한 평가 결과는 CANDU 6 발전소에서의 실측지와도 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 논문에서 사용된 평가법은 앞으로 건설 될 CANDU 6 원자로인 월성 2, 3 및 4호기의 방사선 차폐해석에도 이용될 수 있을 것이다.
방사성핵종의 대기방출로 인한 인근주민의 연간 집단선량을 대기확산모델과 USNRC에서 제안된 지상먹이연쇄모델을 결부시켜 AIRDOS-EPA전산코드를 사용하여 평가하였다. 평가결과는 전신의 경우, $3.348{\times}10^{-1}manrem$으로 GASPAR전산코드에 의해 계산된 값과 다소 차이가 있었으나 갑상선의 경우, 84.95manrem으로 아주 낮게 평가되었다.
암치료용 방사선 (15 MV의 에너지를 갖는 광자선) 속에 있는 흡수선량과 불순전자 또는 산란 광자에 관한 분포를 광자선 면적 크기에 따른 변화와 광자선 면적을 반만 차폐시킨 선속에 대하여 연구 조사하였다. 광자선의 에너지를 15MV로 주어질때 광자선 최대 흡수깊이 $d^{max}$ 값은 광자선의 면적을 증가시키면 시킬수록(5$\times$5 에서 30$\times$30$\textrm{cm}^2$)d$_{max}$ 값은 감소된다. 이는 광자선 즉 방사선을 발생시키는 가속기 기계 속에 있는 여러 부품 (flattening filter, collimator jaws, tray holder,……)과 상호작용하여 형성된 불순전자로 인하여 d$_{max}$ 값이 표피쪽으로 이동되어 buildup 영역에 높은 선량흡수를 갖게 된다. 최대 흡수깊이 값을 계산할 때 이러한 현상을 고려하지 않으면 그릇된 data 값을 갖는다. 대부분의 불순 전자는 광자선 중심에 주로 분포하며 그 진행거리는 30.0mm 이하의 짧은 거리를 갖는다. 이 불순전자가 30.0mm이내(즉 buidup 영역)에 전부 흡수되므로 buidup 영역은 높은 선량흡수를 갖게되어 해를 주게된다. 그러므로 이러한 불순전자를 제거시키므로서 buidup 영역에 낮은 선량 흡수를 갖을 뿐 아니라 d$_{max}$ 값도 역시 깊은 곳까지 이동시켜 치료에 효과적인 방법 이 창출된다.
국립암센터에 설치된 양성자 치료기의 빔 전달 시스템에 대하여 Geant4 코드를 이용하여 몬테카를로 전산모사를 수행하였고, 선량검증 도구로써의 이용 가능성에 대하여 연구하였다. 몬테카를로 기술을 기반으로 하는 선량계산은 물질내의 선량분포를 이해하는 데 가장 정확한 방법으로 알려져 있다 외부조사 방사선치료에 있어서 이 방법의 장점을 극대화 하기 위해서는, 빔이 지나가는 곳에 놓여진 노즐 구성요소들의 정확한 모델링과 더불어 초기빔 특성파악은 무엇보다 중요하다. 국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 총 3가지 형태-double/single scattering, uniform scanning and pencil-beam scanning-로 치료빔을 조사할 수 있으며, 본 연구진은 Geant4.8.2 코드를 기반으로 double/single scattering 모드를 구성하는 모든 노즐구성요소들에 대하여 모델링 하였다. 특정 치료감이에 대하여 실험치와 일치하는 전산모사의 결과를 얻었다 본 기관에 설치된 양성자치료기에 대한 몬테카를로 전산모사에 대한 기반을 성공적으로 구축하였고, 치료빔에 대하여 정밀한 선량측정에 이용할 수 있다. 치료빔의 전 에너지 영역에 걸쳐 추가적인 커미셔닝을 수행할 것이다.
암은 한국인의 사망원인 중 1위이며, 간암은 위암, 폐암과 함께 한국인의 3대 암의 하나로 발생 빈도가 높은 암이나, 대부분의 환자가 자각증상이 없어 수술이 가능한 시기를 지난 후에 진단되어 다양한 치료에도 불구하고 생존율이 낮다. 간암은 진단 시 종양의 크기가 비교적 크며, 주위 정상 간 조직의 견딤선량이 낮아 통상적인 방사선치료로는 간암세포의 치사량을 조사할 수 없어 표적장기에는 다량의 방사선을 조사하면서 주위정상조직에는 조사량을 최소로 할 수 있는 세기조절 방사선치료의 필요성은 매우 크다. 그러나 간암이나 폐암에서는 호흡이나 심박동, 장의 연동운동 등으로 상, 하, 좌, 우, 전, 후 방향으로 종양이 움직임으로 계획된 치료선량이 정확한 부위에 전달되는지에 대한 QA 기법이 개발되어 있지 않아 세기조절 방사선치료의 이론적인 많은 이점에도 불구하고 실제 임상에서의 치료는 활발하지 못하다. 본 연구에서는 35예의 간암환자를 대상으로 하여 복잡한 술기가 필요하지 않아 환자가 불편하지 않고 환자의 치료시간도 지연시키지 않으면서, 임상적용이 용이한 QA 방법을 고안하여 간암환자의 임상적용가능성을 입증하고자 하였다. 모든 환자에서 호흡으로 인한 종양의 이동폭이 가장 크다고 보고되고 있는 상하의 margin은 횡격막의 상하 이동을 5회 측정하여 평균값으로 정하고, 이 평균값만큼 상하 자동으로 반복 이동하도록 특수 제작한 장치 위에 팬텀을 고정하여 환자에서와 같은 조건으로 방사선을 조사한 후 방사선조사 선량을 TLD와 전리함으로 측정하고 컴퓨터 계산치와도 비교하여 3% 이내의 오차를 확인하였다. 환자의 첫 번째 치료에서 만든 확인 필름과 인체모형 팬텀에서 같은 방법으로 방사선을 조사하여 만든 확인 필름을 필름 스캐너로 선량을 측정한 후 90% 등선량 곡선을 비교하여도 큰 차이를 발견할 수 없어 임상에서 적용 가능한 QA 기법으로 제안하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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