• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2002년도 춘계공동학술발표회요약집
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• pp.387.2-387
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• 2002

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제28권3호
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• pp.199-206
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• 2003

대표적인 수학적 팬텀인 MIRD팬텀은 개발 당시 컴퓨터 계산시간을 단축하기 위해 단순화된 수학방정식으로 표현되었으며 본래 내부피폭 선량계산에 이용하기 위해 제작되었으므로 실제 인체구조에 근접하는 정도와 외부피폭 선량계산 용도로서의 적합성 여부를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 인체의 단층촬영영상을 이용하여 제작된 Zubal 체적소팬텀과 MERD팬텀이 가장 일반적인 피폭모드인 AP 및 PA모드 감마선장에 노출될 때 장기선량 계산결과 및 단층영상을 비교하여 선량차이의 주요 원인이 되는 MIRD팬텀의 몸통두께를 수정하였다. AP와 PA방향으로 입사하는 0.05MeV에서 10MeV의 에너지 범위를 가진 넓고 평행한 단일 에너지 감마선장에 대해 MIRD팬텀과 Zubal팬텀의 장기선량을 MCNP4C를 이용하여 계산 및 비교한 결과 저에너지 영역에서 AP와 PA방향 모두 MIRD팬텀이 Zubal팬텀보다 높은 선량을 받았으며 유효선량의 경우 특히 PA방향, 0.05MeV 광자빔에 대해서 50%에 가까운 선량차이를 보였다 몸통부분 단층영상을 비교한 결과 Zubal팬텀에 비해서 MIRD팬텀의 몸통 두께가 얇아서 나타나는 결과임을 확인하게 되었고 MIRD몸통두께의 최적값을 찾아내기 위해 20cm에서 32cm까지 변화시켜가며 원전 작업환경에서 가장 많이 받게되는 0.5MeV 감마선에 대한 유효선량을 계산하여 비교하였다. AP방향에서는 24cm, PA방향에서는 28cm일 때 최소의 선량차이를 보이는 것으로 나타났고 이에 따라 몸통모델을 수정하였다. 수정된 MIRD팬텀을 이용하여 장기선량을 재계산하여 Zubal팬텀의 선량과 비교한 결과 특히 PA방향에서 큰 과대평가를 보였던 장기들의 선량차이가 현저하게 줄었고 유효선량의 경우 0.5 MeV 광자빔에 대해 AP, PA방향 각각 -0.5%와 7.3%의 낮은 선량차이를 보였다. Zubal팬텀에 의해 계산된 선량환산인자는 ICRP74에서 제공하는 값과 큰 차이를 보이고 있으며 수정된 MIRD팬텀은 Zubal팬텀의 값에 준하는 결과를 보였다. 본 연구에서 수정된 MIRD팬텀은 기존에 사용되던 선량환산계수의 수정에 사용될 수 있으며 수학적팬텀의 장점을 살리면서 실제 인체에 근접한 선량계산을 수행할 수 있다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 춘계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.130-131
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• 2011

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.523-528
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• 2020

반려견의 사망원인 1위인 암 중 암컷에게서 가장 높은 발생률을 보이는 유방암을 대상으로 근접방사선치료 수행 시 모의모사를 이용한 흡수선량 측정을 바탕으로 적용성을 평가하고자 하였다. 모의모사를 위해 MCNPX 프로그램을 이용하였으며, 흡수선량 측정을 위해 소형견 크기의 수학적 팬텀을 제작 하였다. 흡수선량 측정결과 종양의 경우 ¹⁹²Ir에서 1.02E-12 Gy/#으로 흡수선량이 가장 높은 것으로 나타났으며, 내·외부 흡수선량에서도 동일한 경향성으로 나타났다. 따라서 반려견 유방암의 근접방사선치료 시 견종과 피폭을 고려한 적절한 선원의 선택이 고려되어야 될 것이다.

• 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.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권2호
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• pp.93-99
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• 2001

해부학적으로 단순한 수학적인형팬텀의 한계를 극복하기 위한 voxel 머리팬텀을 제작하고 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 시행 시 선량분포를 계산하였다. 일반목적 몬테칼로 코드인 MCNP4B의 반복구조 알고리즘을 이용하여 voxel 몬테칼로 계산체계를 수립하였고 두 가지 물질로 구성된 예시적 voxel 팬텀과 기하체조합팬텀의 계산값 비교를 통해 계산체계를 검증하였다. 미국 NLM(National Library of Medicine)에서 제공하는 VHP man 인체단층사진에 대한 분할 및 색인작업을 통해 voxel 머리팬텀을 제작하여 AP 및 PA 방향에서 입사하는 넓고 평행한 광자 및 중성자빔에 대한 선량값을 MIRD 팬텀의 계산값과 비교한 결과 중성자빔 AP 방향조사 시 MIRD 팬텀에서는 볼 수 없는 안구로 인한 중성자 감쇠현상을 확인할 수 있었다. 3차원 정밀계산이 필요한 BNCT 시술시 선량분포계산을 위해 뇌 중앙에 직경 5cm의 구형 뇌종양 체적을 정의하고 뇌와 종양의 붕소 함량을 조정하여 10keV 및 40keV 상부입사 중성자에 의한 장기별 흡수선량을 계산한 결과 종양에 $30{\mu}g/g$, 정상세포에 $3{\mu}g/g$의 붕소를 주입한 경우 붕소함량이 없을 때에 비해 2배 가량 큰 선량을 보였다. 본 연구를 통해 voxel몬테칼로기법을 이용한 선량평가체계를 수립하였고 정밀한 선량계산을 필요로 하는 치료방사선분야 선량계산에 실제 인체에 가까운 voxel팬텀의 응용가능성을 제시하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.247-257
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• 1998

방사선치료에서 악성종양과 주위건강조직에 대한 정확한 선량분포를 파악하기 위하여는 신체내 불균질 조직에 의한 선량변화의 측정이 중요하며 그중에서도 밀도가 낮고 체적이 비교적 큰 폐조직에 대한 선량분포의 변화는 방사선 치료에서 간과할 수 없는 중요한 요인의 하나이다. 저자들은 6메가볼트의 엑스선으로 흉곽내에 위치한 종양에 정확한 선량을 투여하기 위하여 조직등가팬텀을 제작하고 열형광 선량계와 필름선량측정 방법으로 흉곽내의 방사선 분포변화를 실측 하였으며 컴퓨터화하기 위한 수학적 실험식올 유도하고 이를 이론식과 비교 검토한 결과 거의 일치함을 보였다. 실험을 통하여 일문조사면 또는 다문조사면에서 폐조직은 연조직에 비하여 1cm 당 약4%의 선량 증가를 보였으며 식도부위의 회전조사에서는 균질 연조직의 등량곡선보다 15% 미만의 선량 격차가 나타났고 폐부위의 회전조사에서는 회전각도에 따라 20% 내외의 큰오차를 나타내었다. 폐암등 흉부내 종양치료에서는 폐조직 밀도에 의한 방사선 투과 및 산란으로 선량과 선량분포의 오차가 5%-20%에 이르므로 반드시 선량을 보상하여야 하며 선량분포도를 작성 평가함으로서 방사선 임상치료에 큰효과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제27권3호
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• pp.155-164
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• 2002

몬테칼로 모사를 통해 여러 가지 진단X선 검사를 받는 성인의 유효선량을 평가하는 방법체계를 구축하였다. 피사체 인형팬텀으로서 MIRD5 남성 팬텀과 ORNL 여성팬텀이 이용되었고 사용 X선 스펙트럼은 SPEC78 코드로 생산하였다. 같은 진단절차에 대해 NRPB 평가결과와 비교함으로써 계산체계를 검증하였다. 계산체계를 이용하여 흉곽, 복부, 두부 및 척추의 진단에서 AP, PA, LLAT 및 RLAT 방향으로 입사하는 X선에 대한 장기 등가선량과 유효선량을 평가하였으며 가장 보편적인 흉곽 PA와 복부 AP의 경우 유효선량이 각각 0.029mSv와 0.44mSv로 나타났다. 흉곽 PA 1회 촬영 시 피폭하는 선량이 전통적 평가치인 0.3mSv(또는 30mrem)보다 매우 작게 나타나는 것은 진단방사선 기술의 발전뿐만 아니라 적용하는 선량개념의 차이에 기인하는 것으로서 여러 방사선 의료절차에 대한 집중적인 환자선량 평가의 필요성을 강조하는 것이다. 여기서 개발된 선량평가 체계는 CT 선량, 임부의 진단으로 인한 태아의 선량, 소아과 X선에 의한 선공 등 다른 방사선 의료절차에도 용이하게 응용될 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.42-47
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• 2012

본 연구는 최근 의공학 분야에서 중요한 영역으로 대두되고 있는 광학과 초음파의 장점을 결합한 영상 방법인 AOT (Acousto-Optical Tomography)의 수학적 모델을 제시하였다. AOT는 광학 필드를 초음파 기둥에서 변화 시켜서 초음파 기둥의 위치 정보를 이용하여 영상을 재구성하는 방법이다. AOT의 수학적 모델은 두 단계로 나뉠 수 있다. 첫 번째 단계에서는 광학 필드의 복원을 하고, 두 번째 단계에서는 획득한 광학 필드를 기반으로 확산 방정식의 역문제를 풀어 흡수함수 ${\mu}$ (absorption coefficient)를 산출한다. 본 연구에서는 두 번째 단계에 해당하는 역문제의 해를 구하기 위하여 수치해석적인 최소화 문제로 변환하고, 수치적 팬텀을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 전통적인 기울기 하강 방법을 이용하여 역 문제 시뮬레이션의 결과를 보였다. 전변동 정규화 기반의 최소화 문제를 제안하여 기울기 하강 방법의 결과에서 보인 번짐 효과를 개선하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.100-103
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• 2004

본 연구에서는 PET/CT시스템에서 CT영상을 이용한 감쇠 보정 시 조영제가 PET영상에 미치는 영향을 관찰하기 위해 팬텀실험과 모의실험을 수행하였다. 다양한 농도로 희석한 조영제를 채운 플라스틱 병을 스티로폼을 이용하여 전신 팬텀 내에 고정시킨 후 투과 영상을 획득하였다. 모의실험을 위해 인체 기관 중 간을 가진 수학적 방출 스캔 맵과 투과 스캔 맵을 각각 만들었다. 간에서 조영제가 비 균일하게 증강된 투과 스캔 맵, 간에 조영제의 증강이 있는 투과스캔 맵과 없는 투과 스캔 맵, 간에 있는 종양에 조영제의 hypo-attenuating이 있는 투과 스캔 맵, 그리고 각각의 다른 조영제의 감쇠 정도를 가지는 간을 구현한 투과 스캔 맵을 각각 만들고 이를 이용하여 방출 영상을 감쇠 보정하였다. 팬텀실험을 통해 조영제의 농도에 따라 감쇠 정도가 달라짐을 확인하였다. 모의실험을 통해 감쇠 보정된 방출 영상이 조영제에 의해 영향을 받고, 또한 인공산물이 발생할 수 있음을 확인하였다. 따라서 조영제와 같은 물리적 인자가 감쇠 보정에 미치는 영향을 충분히 이해하고 정량적 분석 또는 진단 등에 고려하여야 할 것으로 생각한다.