• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.55-55
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• 2003

본 연구에서는 최근 미래형 방사선치료 기술로서 관심이 집중되고 있는 자기장을 이용한 선량분포 변환 및 집중기술에 대하여 물리적 배경과 임상적 응용 가능성을 논의하였다. 먼저 물리적 이론으로부터 물질속 자기장에서 전자의 운동을 고찰하였으며 다음에는 몬테칼로 계산을 이용하여 임상에 이용되는 고에너지 광자와 전자선에 대하여 선량분포를 계산하였다. 물에 인가된 수 Tesla 자기장에 대하여 전자들의 기본 경로는 자기장과 수직방향으로 편향을 받으며 원궤도를 취하였으며 궤도반경은 에너지의 손실에 따라 점차 줄어드는 것으로 나타났다. 가로방향의 인가 자기장에 대한 몬테칼로 계산결과 광자 및 전자선에 대하여 자기장 인접영역에서 급격한 선량증가 현상이 발생하였는데 10 MV 광자선의 경우에 3T와 5T에서 각각 약 40%와 80%의 선량증가를 확인하였으며 전자선의 경우에도 유사한 결과가 나타남을 확인하였다. 또한 자기장 종단영역에서는 흡수선량의 급격한 감소가 발생하는 것으로 나타났는데, 본 연구에서는 이러한 특성들을 이용하여 종양에 방사선량을 집중시키고 주변 정상조직을 효과적으로 보호할 수 있는 미래형 최적화 방사선치료의 모델들을 제시하였다. 본 연구의 주요결과들은 최근 관련 실험들로부터 점차 명백해지고 있으며, 자기장을 병행한 방사선치료 기술의 국내 기반기술 확보에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권1호
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• pp.49-57
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• 2000

방사선 치료에 따른 방사선량 최적화 문제를 풀기 위한 새로운 방법이 제시되었다. 기존의 2차원 치료계획과는 달리 3차원 문제에서는 모든 조건이 훨씬 복잡하고 관련된 변수도 많아지기 때문에 문제를 해결하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 3차원 선량최적화 문제를 접근하는데 있어서, 해가 존재할 수 있는 범위를 줄여주고, 중요한 파라미터들을 미리 구해주어서 치료계획에 관련된 변수를 줄이는 방법을 연구하였다. 먼저 선형가속기와 환자좌표계사이의 좌표변환을 이용하여 두부 내의 중요기관을 피하는 빔 위치를 찾았다 그리고 임의의 빔 위치에 대해 병소를 완전히 감싸는 빔 크기와 콜리메이터 회전각을 구하였다. 그 결과 가능한 빔 위치를 줄여줄 수 있었고, 빔 크기와 회전각에 대한 의존성을 없앨 수 있었다. 따라서 고려해야할 변수의 조합이 크게 줄어들게 되었고, 목적함수를 이용한 선량최적화에 있어서 최소한의 변수로만 계산이 가능하게 되었다. 위의 결과를 이용하여 임상에 널리 쓰이는 2차원 방사선치료계획의 선량최적화 문제를 해결하였다. 선량기울기, 중요기관의 선량, 선량분포 균일도를 조합한 목적함수를 최소화하는 최적해를 step search 방법을 이용하여 구하였다. 그리고 이 최적해를 이용한 선량분포로부터 새로운 방법에 의한 선량최적화의 가능성을 확인할 수 있었고, 후속 연구를 통하여 상용 방사선 치료계획 시스템에 적용함으로써 임상에 쓰일 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제10권2호
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• pp.89-95
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• 1985

연속감속근사법(CSDA)과 감속평균선질계수를 이용하여 선량당량 정의에서의 본래의 LET분포 개념을 하전입자속 스펙트럼의 개념으로 변환함으로써 새로운 선량당량 산정법을 도출하였다. 이 산정법을 몬테칼로법에 적용함으로써 주어진 방사선장에 위치한 피사체 내에서의 선량당량을 직접적으로 간편하게 산출할 수 있다. 산정에 필요한 감속평균 선질계수는 중성자와 연조직과의 상호작용으로부터 발생될 수 있는 모든 하전입자에 대하여 10 MeV 이하의 에너지 범위에서 산출하여 제시하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.225-232
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• 2014

본 논문에서는 자체 제작된 선량상승영역 변환기(build-up modifier, BM)을 투과하는 high energy photon beam의 심부선량백분율(PDD)을 특성을 측정하고 이 결과를 토대로 BM 산란인자(BM scatter factor, $S_{BM}$)를 계산하였다. 다양한 조건에서 BM scatter가 PDD의 Build-up region에 미치는 영향을 평가하고 BM의 유용성을 알아보는 것이 본 연구의 목적이다. $S_{BM}$는 BM을 사용하지 않은 SFS 30 mm에서 측정된 산란인자의 값을 1로서 정규화 하였다. 가장 큰 SFS 200 mm의 경우, 6 MV 광자선을 사용할 때 $S_{BM}$는 두께에 따라 각각 1.331, 1.519, 1.598, 1.641, 그리고 1.657이었다. 10 MV 광자선에는 각각 1.384, 1.662, 1.825, 1.913, 그리고 2.001이었다. BM의 효과는 bolus의 최대 76% 효율을 가지는 것으로 나타났다. Bolus를 밀착시키기 어려운 특정적 부위에 대해 BM은 그 대안으로써 효과적인 장치가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.62-69
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• 2012

적응 방사선 치료(Adaptive Radiation Therapy, ART)를 실행하기 위한 매 치료 마다 획득되는 Megavoltage cone-beam CT (MVCBCT) 영상을 이용한 재 선량 계산 과정은 필수적이다. 본 연구의 목적은 intensity 보정 방법을 적용한 MVCBCT 영상 기반의 선량 계산 결과와 kilo-voltage CT (kV CT) 영상 기반의 선량 계산 결과의 비교 및 MVCBCT 영상 기반의 선량계산 정확성의 향상이다. MVCBCT 영상의 intensity 교정을 위해 kV CT와 MVCBCT을 이용하여 12 종류의 전자밀도 바를 제공하는 Cheese 팬텀 영상을 획득하고, Cheese 팬텀 영상의 동일한 전자밀도 바에서 표현되는 kV CT 영상과 MVCBCT 영상의 intensity 관계를 도출하였다. 이후 kV CT, MVCBCT를 이용한 Rando 팬텀 영상을 획득하여 MVCBCT 영상은 3차원 강체 정합을 수행하였고 본 과정을 통해 MVCBCT 영상은 kV CT 영상과 마치 동일한 모달리티에서 획득한 영상과 같은 위치 및 intensity 분포로 변환되었고, MVCBCT 영상의 잡음을 없애기 위한 Gaussian smoothing 필터를 적용하였다. 위의 과정을 거친 MVCBCT 영상을 토대로 intensity 교정을 적용한 영상과, intensity 교정을 적용하지 않은 영상, kV CT영상을 기반으로 방사선 치료 계획 시스템을 이용한 선량 계산을 시행 하였다. 선량 계산의 결과는 선량 분포의 차이 및 Percentage difference로 평가되었다. Intensity 보정을 적용한 MVCBCT 영상의 선량 계산 결과의 경우 kV CT 영상 기반의 선량 계산 결과와의 Percentage difference가 두경부 영상의 경우 1.08%, 흉부 영상의 경우 2.44%였다. 본 연구에서 적용한 intensity 변환을 통해 MVCBCT 영상을 이용한 선량 계산의 정확성이 향상됨을 확인하였고, 본 연구 방법은 실제 선량 계산에 적용 및 사용의 편리성을 확인하였다. 차후 연구 계획도 본 연구 내용에 의해 제안되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권2호
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• pp.64-71
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• 2016

삼차원 프린터(3DP)를 이용하여 환자맞춤형 전자선 치료용 볼루스(patient specific customized bolus, PSCB)를 제작하는 절차를 고안하고 제안된 방법으로 제작한 PSCB의 선량 정확도를 평가했다. 치료계획장치에서 치료계획표적용적(PTV)에 적합한 전자선 빔과 조사면 크기를 선택하고 초기 선량계산을 수행했다. 계산된 선량분포를 기반으로 PSCB를 그리고 재계산을 수행했다. 수 차례 반복을 통해 최상의 PSCB를 설계하고 설계된 윤곽자료를 DICOMRT 프로토콜을 이용해 자체 제작한 변환프로그램으로 전송했다. PSCB의 윤곽자료는 자체 변환프로그램을 이용해 3DP에서 인식 가능한 파일(STL 포맷)로 변환한 후 3DP를 이용해 제작했다. PSCB의 유용성을 검증하기 위해 2명의 가상 환자(오목, 볼록 유형)를 생성했고 각각의 환자에 가상의 PTV와 정상장기(OAR)을 생성했다. 3D-PSCB 를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 선량체적히스토그램(DVH)와 선량 특성을 비교했다. 3D-PSCB 제작의 정확도를 분석하기 위해 필름 선량측정을 통해 선량 정확도를 평가했다. 치료계획 결과와 필름을 이용한 선량분포를 중첩한 후 빔 중심축에서의 심부선량곡선을 구했고 감마분석(3% 선량 오차와 3 mm 거리오차)을 수행 했다. 2명의 가상환자 모두에서 PSCB를 사용한 경우 PTV 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. PSCB를 사용할 경우 PSCB를 사용하지 않는 경우에 비해 OAR의 최대 선량, 최소선량, 평균선량은 각각 평균 9.7%, 36.6%, 28.3% 감소했다. 처방선량의 90% 선량($V_{90%}$)을 받는 OAR의 용적은 PSCB를 적용할 경우 약 99% 낮아졌다(14.40 vs $0.1cm^3$). 또한 처방선량의 80% 선량을 받는 OAR 체적도 PSCB를 사용할 경우 약 91% 줄었다(42.6 vs $3.7cm^3$). 감마분석 결과(3%, 3 mm) 오목 및 볼록 볼루스를 적용한 경우 각각 95%, 98% 통과율(pass rate)을 보였다. 3DP를 이용해 PSCB를 제작하는 절차를 정립하고 선량적 정확도를 평가해서 임상적용이 가능한 만족할 만한 결과를 얻었다. 3DP 기술의 빠른 발전에 힘입어 PSCB의 임상적용이 좀 더 쉬워지고 적용대상이 확장될 것으로 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제6권2호
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• pp.35-40
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• 1995

목적 : 필름배지를 이용하여 개인 피폭 선량을 측정하는 방법을 개발하고 그 특성을 알아보고자 한다. 재료 및 방법 : 필름으로는 Agfagaevart Personal monitoring 2/10 을 사용하였고, 필터로는 구리 0.3mm, 플라스틱 1.5mm, 알루미늄 0.6mm, 주석 0.8mm를 사용하였으며, 필름은 표준기관에서 교정하였다. 사용에너지는 ANSI N13.11 Category III, IV였고, 현상기는 수동현상기를, 농도계는 Xrite 농도계를 사용하였다. H＆D 곡선을 선량에 따라 구한 뒤 다항식 전개를 이용하여 선량에 대해 직선성을 갖도록 변환하였다. 이후 필터와 방사선 에너지 관계를 구하여 선량 및 에너지를 추정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 결과 : 본 연구에서 개발된 선량 평가 알고리즘은 해당 Category 의 전에너지에 대해 30% 이내의 정확도를 만족시켜 이 알고리즘이 개인 피폭 선량 측정에 이용될 수 있음을 알았다. Category I, II , V에 대하여 보완한다면 완벽한 선량 평가 알고리즘이 될 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.253-258
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• 2010

임상에서 사용되고 있는 영상증강장치는 사용하는데 따라 경시적으로 변화되어 휘도가 열화되고 성능이 저하되어, 동일한 진단력을 유지하기 위해서 X선 출력을 증가시키게 되어 환자선량이 증가되는 원인이 된다. 하지만 정확한 연구가 많지 않아 국내에 사용 중인 장치를 대상으로 사용에 따른 변환계수와 해상력을 측정해 보았으며, 그 결과 1년 미만의 장치에 대해 사용년한이 6년 미만 되는 장비의 경우 변환계수가 25% 감소되었고, 해상력은 3.4 lp/mm에서 2.5 lp/mm로 감소되어 사용이 증가할수록 환자선량의 증가와 더불어 정확한 검사가 어려워 적절한 관리가 필요한 것으로 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권2호
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• pp.92-98
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• 2011

방사선의 출력선량계수는 모든 선량계획과 치료선량결정에 영향을 주게 되므로, 정확한 선량평가가 강조되고 있다. 저자들은 물흡수선량을 결정하는 선량프로토콜을 종전의 TG-21에서 TG-51로 전환하여 2007년부터 새로운 버전과 새로운 공동전리함으로 선량을 평가하기 위해 SSDL의 $N_k$를 $N_{dw}{^{Co-60}}$로 변환하여 적용하였다, 평가된 물흡수선량계수는 치료선량결정과 RPC의 선량모니터링을 통해 비교되었으며, 선량평가는 2% 이내를 보였지만 불안정성을 확인하게 되었으며, 선량평가과정을 후향적으로 모니터하였다. 점검결과 새 전리함의 교정계수가 -2.8% 낮은 것을 확인하고 PSDL의 물흡수선량교정계수를 구하여 출력선량계수를 구하였으며, 선량평가 결과 2010년부터 안정되었고 지속적으로 1% 이내의 오차를 나타내었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권4호
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• pp.345-352
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• 2012

우리나라 여성들의 유방암 발생률이 빠르게 증가하면서 최근 유방검사에 대한 관심과 함께 촬영건수가 급격하게 증가하고 있다. 유방촬영술은 유방암을 조기에 진단할 수 있는 유일한 방법이지만 방사선 피폭에 의한 위해를 간과 할 수 없다. 따라서 유방촬영시 유방 조직 내 흡수되는 방사선량을 계산하는 것은 방사선 피폭에 대한 방호대책을 위해 중요할 수 밖에 없다. 인체 내에 흡수되는 방사선량은 직접 측정이 불가능하기 때문에 통계적인 계산방법이 사용되는데, 기존의 통계적 계산방법들은 인체모형팬텀을 사용하여 인체내부 구조를 묘사함으로써 방사선과 물질과의 상호작용을 전산모사 하도록 하였다. 그러나 최근 인체내 흡수선량 계산에 가장 정확한 것으로 알려진 몬테카를로 방법에서 Geant4 code을 이용한 전산모사는 CT의 DICOM 파일을 이용하여 실제 인체의 해부학적 구조를 그대로 재현함으로써 정확한 선량계산을 할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 유방조직 내 흡수선량을 계산하기 위해 Geant4 code를 이용한 전산모사를 실행하였고, Geant4가 제공하고 있는 DICOM 변환 파일을 이용함으로써 CT image data에서 표현된 인체구조를 시뮬레이션에 필요한 geometry로 변환하여 사용하였다. 또한 시뮬레이션에 의한 계산선량값(calculated dose)과 선량계(PTW ion chamber)를 이용한 측정선량 값(measured dose)을 비교함으로써 DICOM 파일을 연동한 Geant4의 선량계산이 유용한지를 검증하고자 하였다. 그 결과 28 kVp, 190 mAs의 조건에서 선량계를 이용한 측정선량 값과 시뮬레이션에 의해 계산된 선량 값의 오차백분율은 0.08 %에서 0.33 %인 것으로 조사되었고, 28 kVp, 70 mAs에서 선량 값의 오차백분율은 0.01 %에서 0.16 %의 결과를 보여 허용오차범위인 2 %이내의 결과를 나타내었다. 따라서 Geant4 시뮬레이션을 통한 흡수선량 계산은 유방촬영에서 유방 조직 내 흡수선량을 측정함에 유용한 것으로 조사되었다.