• 대한방사선치료학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-17
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• 2007

목 적: 최신 방사선 치료에서는 환자 치료계획 시 종양체적에 분포한 3차원 공간적 선량분포의 검증이 중요시 되고 있는 추세이다. 기존의 선량계로는 공간상의 선량분포를 알 수 없어 이러한 문제점을 극복하고자 조직등가 겔 내에서 방사선에 의해 변화된 화학적 변화를 자기공명영상을 이용하여 3차원적 선량 분석을 시행하는 겔 선량계를 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 겔 합성 시료의 조성비에 따른 정상산소 중합체 겔의 특성 연구를 위해 다섯 개 조합의 중합체 겔을 합성하였다. 이후 방사선량과 자기공명영상의 횡이완 시간과의 상관관계를 구하기 위해 겔로 채워진 후 밀봉된 선량측정용 바이알을 제작하였고, 방사선을 조사하였다. 그리고 방사선 조사 후 선량측정용 바이알의 자기공명영상을 획득하였다. 선량특성 평가 항목으로는 자기공명영상과 R2 지도, 조성비 별 선량-R2 반응곡선 및 선량분포 등의 인자를 분석, 평가하였다. 결 과: 각 조성비 별 정상산소 중합체 겔의 선량-R2 반응 곡선에서 set 1, 3, 4, 5 의 기울기는 각각 0.60, 0.775, 0.683, 0.954이며 절편은 각각 0.322, 0.473, 0.611, 1.032이었다. Set 3의 경우 선형성도 다른 조합보다 비교적 우수한 0.9491이며 선량 반응이 일어나는 문턱 값 또한 0.473으로 0.5 Gy 정도에서 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 본 연구에서는 임상에서 실용적으로 사용할 수 있는 정상산소 중합체 겔(normoxic gel)을 항산화제를 사용하여 정상산소 조건에서 합성하였고, 이상적인 조성비를 얻을 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제19권2호
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• pp.131-141
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• 2007

목 적: Irregular Surface Compensator (ISC)를 이용한 유방암의 방사선치료 계획과 쐐기필터를 이용한 치료계획의 선량분포 및 폐야의 선량을 비교, 평가 하고자 한다. 대상 및 방법: 수술 후 조직결손이 있는 유방암 환자를 대상으로 쐐기필터를 이용한 접선조사와 ISC를 이용한 접선조사로 처방선량(5,040 cGy)의 95%가 유방조직에 분포하도록 Varian (미국)사의 Eclipse (RTP)로 치료계획을 수립하여, 고선량영역과 선량체적분포도를 비교하고, 구형아크릴팬텀에 film을 이용하여 치료계획검증을 실시하였다. 결 과: 쐐기필터를 이용한 접선조사의 경우 치료부위 내에서 최대선량점 107.5%와 20 Gy의 선량이 폐의 체적에 7.63%가 조사되며, ISC의 경우 치료부위 내에서 최대선량점 106.4%와 폐의 체적 6.5%에 20 Gy 조사되도록 설계되었다. 팬텀을 이용한 필름 측정결과 개조사야와 쐐기필터를 이용한 경우 105$\sim$110%의 고선량 지역이 팬텀의 상부에 바나나 모양과 양쪽 가장자리에 각각 분포 하였으며 ISC의 경우 100$\sim$105%의 고른 선량 분포로 나타났다. 결 론: 쐐기필터를 보상체로 이용할 경우 선량계산 단면의 선량분포 조절은 가능하였으나 그 외 다른 치료부위의 입체적 조절이 불가능하여 선량분포를 개선 할 수 없었고 ISC는 선량의 입체적 조절이 가능하여 피부 표면이 불균등한 치료부위의 선량 보정과 심부 정상조직의 선량감소 등의 이점이 있어 유방이외 조직결손이 많은 수술부위 치료 등에도 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권3호
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• pp.126-133
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• 2007

세기조절방사선치료(Intensity modulated radiation therapy, IMRT) 선량의 정확도를 원격으로 점검할 수 있는 시스템 구축을 목적으로, 두경부용 팬텀을 제작하였다. 팬텀은 공기 및 뼈 구조물의 교체 장착을 통해, 균질 혹은 비균질 팬텀으로 이용할 수 있다. 일차적으로 단일 빔 및 세 빔의 조사에 대한 몬테칼로(Monte Carlo, MC) 전산모사를 시행하고, 이온 전리함 및 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, TLD)를 이용한 측정과 비교하였다. TLD의 판독은 독립된 두 기관에서 수행하였다. 단일 빔의 경우, 균질 및 비균질 팬텀에 대한 이온 전리함 측정 결과는 MC전산모사 결과와 대체로 2% 수준에서 일치하였으며, TLD 의 경우에는 기관에 따라 2% 혹은 7%수준의 차이를 보였다. 세 빔을 이용한 비교의 경우에는, 이온 전리함은 -5% 수준, TLD의 경우에는 $+2{\sim}+3%$ 수준의 차이를 보였다. 원격 선량 검증을 위해서는 TLD 판독의 신뢰도 향상이 필요한 것으로 판단되었다. MC 전산모사는 새로운 팬텀 개발 시에, 선량 측정값의 신뢰도 확보에 이용될 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권4호
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• pp.269-278
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• 2012

두경부암 방사선치료 시 공동 경계면 및 주변 치료 부위의 선량 균일도 향상을 위하여 조직 등가의 thermoplastic 구강 보상체를 개발하였다. Thermoplastic의 유용성 평가를 위해, 기존에 사용해 오던 치과용 인상재료인 paraffin, alginate, 그리고 putty로 제작한 각 구강 보상체의 물성 및 선량 분포 향상도를 비교하였다. 물성 평가에는 강도 평가(압축 실험, 낙하 실험)와 자연변형도(시간에 따른 체적 변화) 평가를 수행하였으며, 개발한 선량 검증용 팬톰에 삽입한 유리선량계와 Gafchromic EBT2 필름을 이용하여 표면선량, 공동 경계면 선량 및 빔 측면도를 측정하여 전달 선량을 평가하였다. 두 달간 각 구강 보상체의 자연변형도 평가하였을 때, alginate는 수분증발로 최대 80% 체적 변화를 보였으나, thermoplastic을 포함한 나머지 조직 등가 물질은 체적 변화가 3% 미만으로 나타났다. 강도 평가 중 5회 반복한 1.5 m 높이의 자유 낙하실험에서 paraffin은 충격에 의하여 파손이 발생되었으나, thermoplastic은 낙하에 의한 파손이 발생되지 않았으며, 압축 강도 실험에서도 paraffin에 비하여 8배 이상의 높은 힘에서도 파손되지 않았다. 유리선량계를 이용한 선량 검증 결과, 1문 조사 시 조직등가[약 80 HU (Hounsfield Unit)]의 thermoplastic은 동일한 처방 선량 전달 시 약 1,000 HU 이상의 값을 나타내는 putty에 비해 4% 낮은 출력계수(monitor unit) 전달로 약 4.9%의 낮은 표면 선량을 전달하였다. 또한 빔 입사 방향을 기준으로 할 때, 구강 통과 후 경계면의 빔 측면도에서 선량 균일도 평가를 위해 측정한 조사영역 편평도는 air, thermoplastic, putty에서 각각 11.41, 3.98, 4.30으로 나타났다. Thermoplastic 구강 보상체는 조직 등가 물질로 기존에 사용해오던 구강 보상체에 비하여 강도가 높고 물질 변형 확률이 적으며, 구강을 포함을 경계면 및 주변 부위에 균일한 선량 분포를 형성할 수 있으므로 균일한 처방 선량 전달 및 피부 선량 감소가 가능하다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.58-58
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• 2003

목적 : 본 연구에서는 C-arm과 CT에 사용 가능한 자궁경부암용 팬톰을 개발하고 이를 이용하여 기존의 필름 방법에 기반한 위치 확인 방법과 CT 재구성 방법의 정확성을 비교 연구하고자 한다. 정확성이 검증된 후에는 두 방법의 장점을 이용하기 위해 CT로 재구성된 좌표를 필름의 좌표로 변환시켜 현재 사용되고 있는 필름에 기반한 근접 치료 계획 시행에 도움을 주고자 한다. 방법 : 자체 제작한 자궁경부암용 팬톰은 인체 등가 물질인 물과 아크릴을 사용하였고, 크게 localizer 부분과 팬톰 부분으로 구성되어 있다. 또한, 실제 자궁경부암 환자의 임상적인 구조를 모사하여 제작하였다. 자궁경부암 치료시 중요 장기인 방광과 직장을 구와 원기둥으로 설계하였고, 고선량율 applicator는 아크릴 판의 흠으로 고정시켜 제작하였기 때문에 CT 촬영시 applicator를 제거한 영상에서도 applicator의 구조가 정확하게 묘사될 수 있도록 제작하였다. 두 시스템에서 재구성된 좌표를 비교하기 위해 각각의 시스템에서의 얻은 재구성 좌표와 팬톰 자체의 localizer와 재구성 알고리즘을 바탕으로 개발된 프로그램을 이용하여 얻은 좌표로 두 재구성 좌표의 비교 연구를 수행하였다. 정확성이 검증되고 장기의 정보가 담긴 CT의 좌표는 자체 개발된 프로그램으로 2 차원의 필름 좌표로 변환되었다. 본 연구에 사용된 모든 프로그램은 ILD 5.5를 사용하여 개발되었다. 결과 : 두 시스템의 좌표 비교 결과 x, y 축은 차이가 2mm 이내로 비교적 정확한 실험 결과를 얻을 수 있었고, z 축의 경우 CT 슬라이드의 굵기에 따라 2mm-3mm 이내의 차이가 있음을 관찰할 수 있었다. z 축을 제외한 좌표의 차이는 획득한 영상에서 컴퓨터로 좌표를 옮기는 localizer 좌표 선택 과정에 발생했을 것으로 예상된다. 또한, 이 검증된 좌표와 개발된 프로그램을 이용하여 우리는 CT의 좌표를 2차원의 필름 좌표로 정확하게 변환할 수 있었다. 결론 : 이 연구로부터 기존의 C-arm 재구성 방법과 CT 재구성 방법의 비교를 통해 각 치료 기기의 신뢰성을 직접 확인할 수 있었으며, 비교를 통해 검증된 CT의 좌표를 필름 좌표로 변환시킴으로서, 각 시스템의 장점만을 결합한 효과적인 치료 계획을 세울 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 물과 아크릴을 사용한 비교적 간단하고 경제적인 방법으로 C-arm, CT 그리고 MRI에 모두 이용 가능한 팬톰을 제작하여 쉽고 정확하게 위치를 확인할 수 있었다. 더 나아가, 본 연구에서 제작된 자궁경부암 팬톰은 근접치료를 포함하여 관련 팬톰 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권3호
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• pp.253-260
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• 2010

대다수의 근접치료용 방사선치료계획장치는 AAPM TG-43의 계산식에 기반을 둔 선량계산 알고리듬을 적용하고 있으나 이는 조직의 비균질성을 적절히 고려하지 못한다. 본 연구에서는 몬테칼로 방법을 이용하여 강내고선량근접치료계획을 검증하는 체계를 구축하고자 하였으며, 특히 환자의 CT 영상을 이용하여 물질정보로 변환한 후 직접 몬테칼로 계산을 수행하는 방법의 타당성에 초점을 맞추었다. 판형 팬텀 및 자궁경부암 환자의 CT 영상을 Plato (Nucletron, Netherlands) 치료계획장치를 이용하여 근접치료계획을 수행한 후 여기서 얻어진 인자들을 이용하여 EGSnrc 기반의 DOSXYZnrc 코드로 몬테칼로 계산을 수행하였으며, EBT 필름측정 결과와 비교하였다. DOSXYZnrc 코드의 선원 모델링 특성 상 후장전 장치의 $^{192}Ir$ 선원들을 직육면체 형태로 근사화하여 모델링하였으며 계산 시 체적소의 크기는 $2{\times}2{\times}2\;mm^3$로 하였다. 균질 매질 내에서는 TG-43 기반의 선량계산 결과와 몬테칼로 선량계산 결과가 잘 일치함을 확인할 수 있었으나 고밀도 물질이 포함된 비균질 매질 내에서는 오차가 커졌다. 환자의 경우 A점 및 B점의 오차는 3% 이내, 평균선량 오차는 5% 정도였다. 그러나 기존 선량계산 알고리듬의 경우 고밀도 물질의 영향을 적절히 고려하지 못하여 표적의 선량을 과대평가하여 실제로는 더 적은 선량이 들어갈 우려가 있다. 본 연구에서 제안된 선량계산 검증체계는 타당하며 선량 계산 결과도 실제와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한 기존의 선량계산 알고리듬으로 계산된 치료계획결과를 확인할 경우에는 주의가 필요하며, 몬테칼로 방법과 같은 독립적인 검증 시스템이 유용할 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.367-373
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• 2023

비행시 승무원이나 승객은 우주방사선과 공기나 비행기 기체와 반응하여 발생한 2차 산란선 등에 의해 피폭을 받게 된다. 항공기 승무원의 경우 우주기상 환경 시뮬레이션을 이용하여 계산된 피폭선량으로 방사선 안전관리를 적용받고 있다. 하지만, 태양활동이나 고도, 비행경로 등에 따라 피폭선량이 가변적이어서 계산법보다는 항로별 측정하는 것이 권고되고 있다. 본 연구에서는 범용 Si 센서와 다중채널파고분석기를 이용하여 우주방사선 선량을 측정할 수 있는 선량계를 개발하였다. 선량계산은 미우주항공국의 우주방사선 측정장비인 CRaTER(Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation)의 알고리즘을 적용하였다. 표준교정시설에서 Cs-137 662 keV 감마선으로 에너지 및 선량교정을 시행하였으며, 실험 범위에서 선량률 의존성이 없음을 확인하였다. 제작된 선량계를 이용하여 2023년 5월 두바이 인천 구간의 국제선에서 직접 선량을 측정한 결과 국내 우주방사선 선량평가코드(KREAM; Korean Radiation Exposure Assessment Model for Aviation Route Dose)로 계산된 결과와 12% 이내로 비슷하게 나타났으며, 고도와 위도가 높아짐에 따라 계산 결과와 동일하게 선량이 증가하는 것을 확인하였다. 좀 더 많은 실증적 검증 실험이 요구되는 제한점은 있지만, 항공기 내 또는 개인 피폭선량 모니터링에 가성비가 우수한 선량계로 충분한 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권2호
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• pp.61-66
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• 2011

2D 어레이 다이오드 검출기를 이용하여 전립선과 두경부 IMRT 환자(전립선 2사례, 두경부 2사례)를 대상으로 선량계산 격자 크기(calculation grid size)에 따른 계산선량 정확성(dose calculation accuracy)을 평가했으며, 그 결과를 바탕으로 2D 어레이 다이오드가 IMRT 계산선량과 조사선량 검증에 적합한지 여부를 확인했다. 치료계획장치(treatment planning system, TPS)에서 제공되는 4종류의 격자 크기(1.25 mm, 2.5 mm, 5 mm, 10 mm) 별로 계산된 선량과 2D 어레이 다이오드 검출기를 이용하여 얻어진 측정선량을 감마 분석방법을 이용, 비교하는 방식으로 실험을 진행하였으며, 선량분포의 변화 범위에 따른 정확성 변화 또한 확인했다. 3 mm/3%의 평가기준(acceptance criteria)을 적용한 감마 분석방법에서는 10 mm를 제외한 격자 크기 별 평균 통과율(pass rate)에 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었으나, 평가기준을 3 mm/3%, 2mm/2%, 1 mm/1%로 세밀하게 적용하였을 경우, 1.25 mm를 제외한 격자크기의 통과율이 각각 5%와 20%, 31.53% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 격자 크기에 따른 선량계산시간은 1.25, 2.5, 5, 10 mm 격자 크기에서 각각 11.5, 4.77, 2.95, 1.5 min 소비됐으며 격자 크기가 2배 증가할수록 선량계산시간은 약 1/2로 감소되는 결과를 확인할 수 있었다. 또한 저경사도영역(low gradient area)과 고경사도영역(high gradient area)을 구분하여 격자 크기영향을 평가하였으며, 격자 크기가 계산선량 정확성에 미치는 효과는 low gradient area보다 high gradient area에서 더 크게 작용한다는 결과를 확인했다. 본 연구의 결과를 종합해 봤을 때 2.5 mm의 격자 크기로 선량계산을 수행하는 것이 계산선량 정확성과 계산시간 면에서 적절한 것으로 여겨지며, high gradient area에 있어서는 가능한 세밀한 격자크기(1.25 mm)를 적용할 것이 권장된다. 또한 이상의 결과가 기존 연구의 이론 및 필름을 이용한 측정과 동일함을 고려해 봤을 때 2D 어레이 다이오드 검출기가 IMRT 계산선량과 조사선량 검증에 적합함을 확인할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.987-994
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• 2019

일반촬영의 저관전압 촬영에서 발생되는 저 에너지 X-선은 신체에 흡수가 많고 영상 품질 향상에는 도움을 주지 못한다. 본 연구에서는 일반 촬영에서 적정 농도를 유지하면서 환자의 피폭 선량을 줄이기 위해 농도에 따른 관전압 15%법칙과 농도에 비례하는 관전류량을 이용하여 면적 선량과 입사표면선량을 측정하여 환자의 피폭선량을 비교하였다. Hand, Knee, Abdomen, Skull 촬영에서 kVp를 115%까지 증가하면서 mAs를 50%까지 감소시키고, kVp를 85%까지 감소시키고 mAs를 200%까지 증가시키면서 면적선량과 입사표면선량을 측정하여 각각의 선량을 비교하였다. 그리고 각 영상의 5군데를 정하여 농도를 측정하고 Kruskal wallis H 검증을 하여 집단-간의 유의확률을 알아보았다. 농도를 일정하게하기 위해 관전압을 115%로 증가하고, 관전류를 50%로 감소시킨 조건에서 각 부위별 평균 면적선량과 입사표면선량을 측정한 결과 기준 선량을 100%로 할 때 각각 58.68%, 59.85%로 감소하고, 관전압을 85%로 감소하고 관전류를 200%로 증가시킨 조건에서 각각 147.28%, 159.9%로 증가하였다. 농도 변화를 비교한 결과 Hand, Knee, Abdomen, Skull 촬영 모두 유의확률 >0.05 나타나 농도 변화는 없는 것으로 나타났다. 해상력과 대조도에 영향을 주지 않는 범위에서 적정한 계산을 통해 관전압을 증가시키고 관전류를 낮게 해서 촬영하는 것이 적정농도를 유지하면서 환자의 피폭 선량을 줄이는 간단한 방법으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권2호
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• pp.185-191
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• 2001

물리적인 형태의 선량 보상체 제작 없이 삼차원 방사선치료계획장치 및 다엽콜리메터를 이용한 방사선의 세기변조를 통해 선량보상 효과를 구현할 수 있는 가상 선량보상체 설계 알고리듬을 고안하고 그 타당성을 분석하였다. 선량보상체 설계를 위한 모델로서 신체표면의 굴곡을 묘사할 수 있는 스티로폼 제작물과 소형 물팬텀을 사용하였으며, 이에 대한 정보를 삼차원 방사선치료계획장치에 입력하고, 주어진 조건하에서의 예상 선량분포를 구하였다 이를 기준으로 가상 선량보상체 구현에 필요한 플루언스 지도를 작성하고, 이를 구현할 수 있는 다엽콜리메터의 구동 프로그램을 설계하였다 다엽콜리메타 구동 알고리듬은 Ma의 이론을 근거로 설계하였으며, 모든 프로그램은 IDL5.4를 사용하여 작성하였다. 설계된 가상 선량보상체의 타당성을 검증하기 위해 선량보상체를 적용하였을 때와 적용하지 않았을 경우 각각에 대해 팬텀에 장착한 필름에 방사선을 조사한 후 그 선량분포를 비교, 분석하였으며 그 결과, 가상 선량보상체를 적용하였을 경우 적용하지 않았을 시 보였던 조직결손에 의한 높은 선량분포 영역이 제거되어 목적하고자 한 균일한 선량분포를 구현할 수 있음을 보였다.