• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권1호
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• pp.48-53
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• 2013

몬테카를로 방식은 지금까지 인체 내 흡수선량을 계산하는 가장 정확한 방법으로 알려져 왔고. 이러한 계산 방법을 이용하기 위한 인체 내부의 장기 묘사는 인체 모형 팬텀이 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 Geant4 코드를 사용한 몬테카를로 계산에서는 CT의 DICOM 파일에서 인체의 여러 장기에 대한 자료를 직접 추출하고 시뮬레이션에 필요한 geometry로 변환하여 사용하려는 다양한 노력이 시도되고 있다. 이와 같은 기능은 실제 인체의 해부학적 구조를 그대로 재현하면서 인체 내부의 흡수선량을 정확히 계산 할 수 있도록 한다. 따라서 본 연구에서는 DICOM 파일을 연동한 Geant4을 이용하여 인체 내 흡수선량을 계산하였고, 이를 Gafchromic EBT2 필름을 이용한 측정 선량과 비교함으로써 그 유용성을 확인하고자 하였다. 본 연구에서 시뮬레이션을 이용하여 계산한 선량과 EBT2 필름을 이용한 선속 중심축에서의 측정선량을 비교한 결과 피부표면에서부터 최대선량 깊이까지 선량이 급격하게 변화하는 build up 영역을 제외하고는 오차(difference) 범위가 평균 3.75% 임을 알 수 있었다. 또한 선량의 계산 값을 각 CT slice 별로 출력되도록 하였고, 또 각 slice에서도 복셀 하나하나의 선량 값이 출력되도록 하여 측정하고자 하는 장기별, 기관별 흡수선량을 쉽게 확인 할 수 있도록 하였다. 이처럼 인체 모형 팬텀이 아닌 실제 인체의 image data인 CT DICOM 파일을 이용한 선량계산을 각 slice, voxel 별로 선량 값을 출력하는 방식은 다양한 부위의 정확한 선량계산을 가능하게 하므로 향후 방사선 치료계획 시스템의 선량 계산에 유용할 것이라 생각한다. 또한 현재 사용 중인 여러 에너지 영역에도 적용이 가능하므로 인체 내 방사선의 흡수선량 확인을 위해 유용하게 활용되어질 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제32권3호
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• pp.123-133
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• 2007

하지 정맥류 질환 환자를 대상으로 하지 정맥조영술 MDCT 검사에서 환자의 피폭선량을 최소화 하면서 최적의 진단영상을 묘출하기 위해 고정 관전류 기법과 Z-축 자동 관전류 변동 제어를 이용하여 CTDIvol(CT dose index volume), DLP(dose length product) 산출을 통한 영상의 노이즈를 측정하여 비교하였다. Monte Carlo simulation으로 200, 250, 300 mA에서 CTDIw, CTDIvol, DLP를 계산하여 고정 관전류 기법과 비교하였다. 고정 관전류 기법의 대상 환자는 50명(평균 나이, 46세; 연령 범위, 35-61세)으로 남성30명, 여성 20명 이었고, 평균 체중은 62.4 kg 이었다. Z-축 자동 관전류 변동 제어 대상 환자는 50명(평균 나이, 43세; 범위, 37-63세)으로 남성25명, 여성 25명 이었고 평균 체중은 60.1 kg 이었다. 고정 관전류 기법은 200, 250, 300 mA를 기준으로 하고, Z-축 자동 관전류 변동 제어는 노이즈 지수 10, 11, 12 HU에서 관전류 $70{\sim}450\;mA$ 범위 내에서 자동으로 선택하였다. 고정 관전류 기법과 Monte Carlo simulation 비교에서 200 mA에서의 CTDIvol은 차이가 없었으나, 250 mA, 300 mA 에서의 Monte Carlo simulation는 높았고, DLP는 모든 관전류에서 Monte Carlo simulation이 높게 측정 되었다. 노이즈는 고정 관전류에서 최소 $9.8{\pm}0.9\;HU$, 최대 $12.5{\pm}0.7\;HU$ 이었고, Z-축 자동 관전류 변동 제어에서는 최소 $11.3{\pm}0.8\;HU$, 최대 $12.9{\pm}0.7\;HU$이었다. Z-축 자동 관전류 변동 제어에서 노이즈 지수가 증가하면 CTDIvol과 DLP가 감소하였으나 노이즈는 증가하였다. 생식부위를 포함하는 하지 정맥조영술에서 Z-축 자동 관전류 변동 제어 방법이 고정 관전류 기법에 비해 선량을 감소하는 효과가 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.459-465
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• 2015

PET/CT에서 사용되는 511 keV ${\gamma}$선의 납 차폐체 사용 유 무에 따른 에너지 흡수 분포를 몬테카를로 모의 모사를 통해 평가하였다. 실험은 ICRU Slab 팬텀을 이용하여 깊이에 따라 피부표면(0.07), 수정체(3), 심부(10)에 대해 실험을 진행하였으며, 납 두께에 따른 에너지 흡수 분포 차이와 납과 팬텀의 거리에 따른 공기층의 영향에 대해 분석 하였다. 그 결과 납 차폐체 사용 시 산란전자선에 의해 피부표면에 에너지 흡수 분포가 높게 나타났다. 산란전자선선은 납과 팬텀 사이의 거리가 증가함에 따라 점차 제거되었으며, 0.25 mm 납 차폐체 사용 시 9 cm 이상의 공기층이 있어야 피부표면의 도달하는 산란전자선의 영향을 방지 할 수 있었다. 또한 0.5 mm의 납 차폐체 사용 시 1 cm 이상의 공기층이 있어야 피부표면에 도달하는 산란전자선의 영향을 방지 할 수 있었으며, 공기층을 고려하지 않을 경우 0.75 mm이상의 납 두께를 사용하여야 피부표면의 산란전자선의 영향을 방지 할 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.115-122
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• 2018

본 연구에서는 CT영상기반 3차원 고관절모델을 이용한 컴퓨터시뮬레이션을 통해서 고관절의 운동범위(Range of Motion)를 측정하는 방법을 제시하였다. 본 연구에서는 그 측정방법에 대한 기술적인 사항을 제시하고, 그 기술이 재현성 있게 실현할 수 있도록 대퇴골두 중심점의 결절, 대퇴골 외전(Abduction)/내전(adduction)회전축, 굽힙(flexion)/신전(extension) 회전축을 정의하고 측정하는 명확한 방법을 제시하였다. 외전각은 해부학적인 시상면(Sagittal plane)상의 Anterior-Posterior축에 대해 아래쪽(Inferior)면으로부터 Lateral 쪽으로의 회전각으로 정의된다. 최대외전각은 대퇴골두가 엉덩이뼈(Pelvis)의 절구(Acetabulum)의 테두리와 겹치지 않고 Anterior-Posterior축을 중심으로 회전할 수 있는 최대 외전각으로 결정된다. 굴곡각은 해부학적인 관상면(Coronal plane)상의 Medial-Lateral축에 대해 아래쪽(Inferior)면으로부터 회전각으로 정의된다. 최대굴곡각은 대퇴골이 Medial-Lateral축을 중심으로 엉덩이뼈(Pelvis)의 절구(Acetabulum)의 테두리와 겹치지 않고 회전할 수 있는 최대 굴곡각으로 결정된다. 정상고관절에 비해 인공고관절술을 받은 해당 환자의 경우, 외전에서는 60도 정도, 굽힘에서는 4도 정도 운동범위가 줄어들 수 있다는 예측이 나왔다. 본 연구에서 행한 시뮬레이션을 해보고 외전의 경우 운동범위의 감소가 예측되므로, 대퇴골두를 조금 큰 것을 고르거나 대퇴골목부의 길이 (femoral neck offset)를 길게 시술해야 할 필요가 있음을 의미한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제28권4호
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• pp.224-230
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• 2010

목적: 본 연구에서는 콘빔 CT에서 산란선 제거를 위한 aft-multple-slit (AMS) 시스템을 설계하였다. 예비 연구로서 본 시스템의 효용성을 검증하기 위해 MC 시뮬레이션을 수행하였다. 대상 및 방법: 가상 시뮬레이션은 산란선과 산란선+일차선을 계산할 수 있는 MCNPX의 radiography tally 5를 이용하였다. AMS는 빔의 발산성을 고려한 각이 동일한 아크 형태이고, 길이 방향에서의 산란선을 막는다. AMS의 효용성을 위한 평가는 AMS를 사용하지 않았을 때의 일차선과 산란선을 비교함으로써 수행되었다. 2D projection 영상을 얻기 위해 전체의 AMS는 한번의 캔트리 회전 후 AMS에 의해 가려진 부분의 영상 획득을 위해 다시 한 번 회전하는 구조이다. 결과: 일차선의 2D projection 영상은 모든 AMS의 폭에서 그리고 AMS를 사용하지 않았을 때에도 동일하였으나 일차선+산란선의 2D projection 영상은 slit의 폭에 따라 결과가 변했다. Slit의 폭을 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm로 하였을 때 평균 산란성 제거율은 29%, 15%, 9%, 8%였다. 결론: 본 연구에서는 AMS를 이용한 콘빔 CT의 산란선 제거 효과를 평가하였다. MC 시뮬레이션을 이용한 본 시스템의 사전 연구에서는 상당한 산란선 제거 효과를 보여주었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권1호
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• pp.35-42
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• 2016

CdZnTe(CZT)는 상온에서 동작 가능한 II-VI족 기반의 화합반도체로 CT (Computed Tomography)나 맘모그라피 (mammography)용 검출기로 적용하면, 환자의 피폭선량을 저감할 수 있는 획기적인 소자재료이다. 픽셀(pixel)과 픽셀 피치(pixel pitch)에 따라 X선 변환효율과 신호 교차 (cross-talk)에 영향을 주어 영상 품질이 결정된다. 가중 퍼텐셜 (weighting potential)은 전극의 위치와 형태에 의해서 결정지어지는 가상 퍼텐셜로 Poisson's 방정식의 해를 통해서 구할 수 있다. 본 연구에서는 컴퓨터 기반의 모의실험을 통해 가상 퍼텐셜을 계산하고, 전하유도효율(CIE; charge induction efficiency)과 신호교차를 고려하여 CT용 센서에 적합한 픽셀을 결정하고자 하였다. 모의실험에서 1 mm의 픽셀피치와 2 mm 두께의 CZT를 가정하여, 다양한 픽셀과 픽셀피치를 설정 후 가중 퍼텐셜을 계산하였다. 픽셀의 크기가 $750{\mu}m$이고 픽셀간의 간격이 $250{\mu}m$일 때 최대 전하유도 효율과 최소 신호교차를 나타내었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.241-246
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• 2008

방사선 치료 시 환자 호흡에 의한 종양부위와 주변 장기 움직임의 영향을 줄이기 위하여 일반적으로 환자의 복부 위에 외부 표식자를 두고 환자의 호흡과 복부의 움직임과의 상관관계를 통하여 호흡신호를 얻는다. 이를 기반으로 하여 안정된 호흡 신호의 일정한 부분에만 방사선이 조사되도록 하는 방사선 치료 방법들에 관한 많은 연구들이 수행되고 있고 임상에서 활용되고 있다. 하지만 이러한 호흡 연동 방사선 치료 시 진폭 기반 방사선 치료 방법은 환자의 호흡 신호의 안정성에 한계가 있기 때문에 위상 기반 방사선 치료 방법이 선호 되고 있다. 본 연구에서는 위상 기반 호흡 연동 방사선 치료 시 갑작스럽게 발생할 수 있는 환자의 불규칙한 호흡 신호의 적합성을 분석하고, 호흡 신호의 위상을 재구성하는 프로그램을 개발하였다. 다양한 불규칙한 호흡 패턴을 임상 실험 지원자를 통하여 얻은 후, 방사선 조사 구간과 직접적인 연관이 있는 위상 변환에 큰 영향을 주는 인자들을 프로그램을 통하여 분석하였다. 이후 자체 개발 알고리듬을 통하여 불규칙한 신호를 제거하여 위상 변환에 있어 정확도를 향상 시키도록 하였다. 본 연구는 기존의 RPM 시스템의 위상 변환을 통한 이미지 재구성 및 방사선 전달의 정확도를 향상시킴과 동시에, 환자의 호흡 신호 분석에 있어 유용한 도구로 활용될 것으로 생각된다. 또한 이를 바탕으로 프로그램을 이용하여 추후 4D CT 영상 개선여부를 팬톰 연구 또는 임상 실험을 통해 확인할 예정이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제17권4호
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• pp.192-200
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• 2006

CT와 치료계획시스템 및 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC)를 이용한 방사선 치료의 전 과정을 팬텀에 대해 재현해 봄으로써, 치료계획상의 표적과 조사빔의 일치 정도를 평가해 보았다. 이를 위해, CT 및 그 레이저 정렬을 위한 팬텀을 제작하였으며, 치료실의 레이저 정렬을 손쉽게 할 수 있는 방법을 고안하였다. 조사빔의 확인에는 필름을 이용하였고, 조사빔과 실제 표적위치 사이의 정량적인 분석은 자체 제작한 프로그램을 이용하였다. 표적과 빔 중심의 불일치 정도는 테이블 각도에 따라 차이가 있었으며 시험에 이용된 치료기의 경우, 테이블 각도 에서 최대 2.0 mm의 차이를 보였다. MLC field에 대해 Winston-Lutz 테스트를 시행하여 $295^{\circ}$얻은 isocenter를 기준으로 다시 시험한 결과는 측정한 모든 테이블 각도에서 1.35 mm 이하였다. 표적과 빔 중심의 차이에 관한 이러한 평가는 실제 환자의 치료 계획 설정에 유용하게 이용될 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권4호
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• pp.202-208
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• 2002

본 논문에서는 표면조직에 있는 종양 치료 시 사용되고 있는 고에너지 전자선의 monitor unit을 다양한 방법에 의해 계산하여 평가 하고자 한다. 본 병원에서 6, 9, 그리고 12 MeV 전자선으로 치료한 33명의 유방암 환자가 선택되었다. 각 환자마다 모의 치료기에서 얻어진 시뮬레이션 필름에 불규칙한 모양의 전자선 블록이 제작되었다. 이러한 불규칙한 모양의 블록을 이용하여 최대선량 깊이에 100 cGy의 선량을 주기 위해 필요한 monitor unit 이 3차원 치료계획 시스템 (Pinnacle 6.0, ADAC Lab)을 사용하여 계산되었고 측정되었다. 선원과 표면 거리(SSD)가 100 cm 인 곳에서 plane parallel (PP) 이온전리함(Roos, OTW Germany) 을 사용하여 고체 물 팬텀 내에서 측정하였다. 불균등 조직에 대한 효과를 평가하기 위해 CT 데이터를 사용하였고 monitor unit을 균등조직 및 비균등조직 내에서 계산하였다. 균등조직으로 계산하기 위해 CT의 밀도를 1 g/㎤로 지정하였다. 이러한 방법에 의해 구해진 monitor unit 값들을 비교하였다. 한 지점에서 측정된 선량과 RTP에서 구해진 선량을 비교 할 때 측정된 값이 치료계획에 의해 계산된 값보다 조금 높았다. 평평한 고체 물 표면에 조사된 경우 측정된 값과 계산된 값에는 6 MeV 전자선의 경우 4%, 그리고 9 및 12 MeC 전자선의 경우 2%의 차이가 있었다. 또한 다양한 조사방향에서 CT 데이터를 사용하여 monitor unit을 계산한 경우 불균등한 조직의 밀도를 고려하여 계산된 값과 고려하지 않고 계산된 값은 모든 에너지에서 3% 이내의 차이가 있었다. 이러한 결과는 전자선을 사용하여 유방암 치료 시 조직내의 불균등한 밀도를 고려하지 않고 monitor unit을 계산해도 큰 차이가 발생하지 않는다는 것을 의미한다.