• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제52권5호
• /
• pp.956-963
• /
• 2020

Dose optimization for Radioactive Occupational Personal (ROP) is an important subject in nuclear and radiation safety field. The geometric environment of a nuclear facility is complex and the work area is radioactive, so traditional navigation model and radioactive data field cannot form an effective environment model for dose assessment and dose optimization. The environment model directly affects dose assessment and indirectly affects dose optimization, this is an urgent problem needed to be solved. Therefore, this paper focuses on an environment model used for Dose Assessment and Dose Optimization (DA&DO). We designed a multi-layer radiation field coupling modeling method, and then explored the influence of the environment model to DA&DO by virtual simulation. Then, a simulation test is done, the multi-layer radiation field coupling model for nuclear facilities is demonstrated to be effective for dose assessment and dose optimization through the experiments and analysis.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제9권4호
• /
• pp.201-206
• /
• 1998

세기변조방사선치료 (Intensity Modulation Radiation Therapy; IMRT) 의 치료계획 목적으로 사용하기 위한 선량최적화 방법을 Gradient based algorithm을 이용하여 개발하였다. 환자의 치료 관심 부위를 포함하는 약 10-30 CT 단면에 대하여 각 단면 별로 선량최적화를 실시하였고, 장기별로 최대 허용선량을 지정하였으며, 표적의 선량은 100$\pm$5 %로 제한하였다. beamlet의 크기는 8$\times$8 $cm^2$으로 제한하였고, beam size가 크지 않으므로 beam diverge는 고려하지 않았다. beamlet 하나가 만드는 선량분포를 미리 계산한 후, 선량중첩방식으로 전체 선량분포를 계산하였다. 고정된 동일평면에 대하여 5방향에서 입사하는 빔에 대한 최적화를 실시하였으며, 그 효용성을 비교하기 위해, 1, 3, 5, 7, 9 방향에 입사하는 빔과 최적화지수를 구하였다. 선량최적화에 소요되는 시간은 대체로 slice 수에 비례하였으며, 계산시간과 최적화지수를 비교할 때 빔의 개수가 3-7개 일 때 가장 적합하였다. 다중단면에 대한 선량최적화를 beam divergence를 고려하지 않을 때, 단일 단면에 대한 선량최적화를 반복 시행함으로써 얻을 수 있었다. 선량최적화의 결과가 선량중심의 위치에 따라 민감하게 변하는 경우가 발생하였으며, 이를 개선하기 위해서는 선량중심의 최적화가 개발될 필요성이 있었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.65-67
• /
• 2002

A PC based software, the RTP Research Tool Box (RTB), was developed for IMRT optimization research. The software was consisted of an image module, a beam registration module, a dose calculation module, a dose optimization module and a dose display module. The modules and the Graphical User Interface (GUI) were designed to easily amendable by negotiating the speed of performing tasks. Each module can be easily replaced to new functions for research purpose. IDL 5.5 (RSI, USA) language was used for this software. Five major modules enable one to perform the research on the dose calculation, on the dose optimization and on the objective function. The comparison of three cost functions, such as the uncomplicated tumor control probability (UTCP), the physical objective function and the pseudo-biological objective function, which was designed in this study, were performed with the RTB. The optimizations were compared to the simulated annealing and the gradient search optimization technique for all of the optimization objective functions. No significant differences were found among the objective functions with the dose gradient search technique. But the DVH analysis showed that the pseudo-biological objective function is superior to the physical objective function when with the simulated annealing for the optimization.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제1권1호
• /
• pp.23-29
• /
• 1990

In order to explane the stereotactic procedure, the three steps of the procedure (target localization, dose planning, and radiation treatment) must be examined separately. The ultimate accuracy of the full procedure is dependent on each of these steps and on the consistancy of the approach The concern in this article was about dose planning, which is a important factor to the success of radiation treatment. The major factor in dose planning is a dosimetry system to evaluate the dose delivered to the target and normal tissues in the patient, while it generates an optimal dose distribution that will satisfy a set of clinical criteria for the patient. A three-dimensional treatment planning program is a prerequisite for treatment plan optimization. It must cover 3-D methods for representing the patient, the dose distributions, and beam settings. The major problems and possible modelings about 3-D factors and optimization technique were discussed to simplify and solve the problems associatied with 3-D optimization, with relative ease and efficiency. These modification can simplify the optimization problem while saving time, and can be used to develop reference dose planning system to prepare standard guideline for the selection of optimum beam parameters, such as the target position, collimator size, arc spacing, the variation in arc length and weight. The method yields good results which can then be simulated and tailored to the individual case. The procedure needed for dose planning in stereotactic radiosurgery is shown in figure 1.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제28권2호
• /
• pp.145-154
• /
• 2003

By optimizing the radiation protection the collective dose and individual dose could be reduced during YGN #4 $5^{th}$ outage in 2001. The collective doses for the two high radiation jobs decreased to 85% and 65% of expected doses. The proportion of workers with low dose (below 1mSv) exposure increased 4% while the proportion of workers with over 3mSv and 5mSv exposure are decreased to 2%, 1% respectively. But none is exposed over 8mSv for the annual dose. To aid decision of utilizing the robot, cost- benefit analysis was performed and reasonable point was proposed to use the robot. For the first time job, repeated ALARA meeting and mock up training were implemented to set up working procedure by identifying the trouble. To easily set up standard procedure, mockup process was videotaped and reviewed during ALARA meeting. Monitoring is a good approach to chase radiological working condition such as working time, dose rate. behavior of workers, especially for high radiation work. Those data were estimated and adjusted from the stage of work planning to mock up. At the stage of actual work the monitoring data were compared to the estimation and recorded to database. This database will not only be used as a powerful tool for dose optimization at the following outage but also as a guideline to dose constraint set up for optimization for each specific situation.

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

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.11-19
• /
• 2014

목 적 : 최적화 알고리즘에 적용되는 최적화 인자들의 영향을 고려하여, 가장 적합한 인자 값을 도출함으로써 이상적인 치료계획을 쉽게 설계할 수 있도록 하고자 한다. 대상 및 방법 : 본 연구의 세기조절방사선치료에서 선량계산 알고리즘은 PBC(Pencil Beam Convolution)이고, 최적화 알고리즘은 DVO(Dose Volume Optimizer 10.0.28)이다. 두경부 환자의 세기조절방사선치료에서 치료계획용적의 처방선량은 동시에 2.2 Gy와 2.0 Gy가 될 수 있도록 하였다. 치료계획은 6 MV, 7개의 조사야로 역선량계산방법으로 수립하였다. 최적화 알고리즘 인자는 용적선량-조건강도(Priority, Constrain), 선량부 드럼강도(Smooth)로 선정하고, 각 인자들의 변화량에 따른 치료계획의 영향을 분석하였다. 용적선량-조건강도는 기준 조건강도를 정하고, 비율은 같지만 절대 값은 다른 최적화 과정을 실시하였다. 또한 조건강도의 절대 값에 변화에 따른 치료용적과 주변 정상장기들을 평가하였다. 선량부드럼강도는 기준 조건의 단순 변화와 용적선량-조건강도와 관련시킨 변화를 치료계획에 반영시켰다. 치료계획은 처방선량지수(Conformal Index, CI), 처방선량포함지수(Paddick's Conformal Index, PCI), 선량균질지수(Homogeneity Index, HI)와 각 장기의 평균선량으로 평가하였다. 결 과 : 용적선량-조건강도의 비율을 동일하게 하고 절대 값을 변화 시켰을 때 CI값은 다르지만, PCI는 $1.299{\pm}0.006$, HI는 $1.095{\pm}0.004$, D5%/D95%는 $1.090{\pm}1.011$으로 처방선량에 대한 영향은 유사하였다. 이하선의 평균선량은 용적선량-조건강도의 절대 값이 40, 60, 70, 90으로 증가될 때, 67.4, 50.3, 51.2, 47.1 Gy로 감소하였다. 각각의 치료계획에서 선량부드럼강도를 증가시켰을 때, PCI는 $1.338{\pm}0.006$로 증가된 값을 보였다. 결 론 : 용적선량-조건강도는 절대적인 값보다 각 조건의 비율에 따라 최적화 알고리즘에 영향을 주었다. 절대 값이 다르더라도 같은 비율을 유지하면 유사한 치료계획이 수립되었다. 성공적인 치료계획을 수립하기 위해 특히 보호해야할 정상장기의 용적선량-조건강도는 치료용적의 용적선량-조건강도의 50%이상 되어야한다. 선량부드럼강도는 용적선량-조건강도에 따라 비례하여 증가하거나 감소하여야 한다. 단순히 절대 값으로 적용하면 용적선량-조건강도는 그 조건을 충분히 만족시키지 못한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제41권6호
• /
• pp.573-580
• /
• 2018

The Nuclear Safety Commission amended the Nuclear Safety Act by strengthening the safety management system for the frequent workers to the level of radiation workers. And students entering radiation management zones for testing and practical purposes are subject to frequent workers. It is inevitable that this will incur additional costs. In this paper, the validity of the amendment to the Nuclear Safety Act was to be assessed in terms of radiation protection. Study subjects are from 2014 to 2016, among university students in Seong-nam Korea and comparisons for analyses were made taking into account variables that are differences in annual, practical types, on-class and clinical practice students exposure dose. The analysis showed that exposures between on-class and clinical practice received were less than the annual dose limit of 1 mSv for the public. Then, some alternatives that excluding from frequent workers during on-class practice or mitigating the frequent workers' safety regulation for only on-class frequent workers can be considered. Optimization is how rational is the reduction in exposure dose to the costs required. Therefore, the results are hardly considered for optimization. If the data accumulated, it could be considered that the revision of the act could be evaluated and improved.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제55권6호
• /
• pp.2215-2221
• /
• 2023

In order to further meet the requirements of weight, volume, and dose minimization for new nuclear energy devices, the bare-bones multi-objective particle swarm optimization algorithm is used to automatically and iteratively optimize the design parameters of radiation shielding system material, thickness, and structure. The radiation shielding optimization program based on the bare-bones particle swarm optimization algorithm is developed and coupled into the reactor radiation shielding multi-objective intelligent optimization platform, and the code is verified by using the Savannah benchmark model. The material type and thickness of Savannah model were optimized by using the BBMOPSO algorithm to call the dose calculation code, the integrated optimized data showed that the weight decreased by 78.77%, the volume decreased by 23.10% and the dose rate decreased by 72.41% compared with the initial solution. The results show that the method can get the best radiation shielding solution that meets a lot of different goals. This shows that the method is both effective and feasible, and it makes up for the lack of manual optimization.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.207-216
• /
• 2014

목 적 : 모나코 치료계획 시스템은 몬테카를로 알고리즘을 기반으로 선량을 구현하는 대표적인 시스템이다. 모나코 치료계획 시스템에서 치료계획 완성 후, 같은 조건으로 최적화를 재 실시하여 처음과는 다른 치료계획이 만들어질 때 본 연구는 이러한 차이를 줄이는 방법을 제시하고자 한다. 대상 및 방법 : 모나코 치료계획 시스템은 세기변조방사선치료나 용적변조방사선치료를 위한 역 선량계산을 실시할 때, 두 단계를 거쳐 최적화를 실시한다. 본 연구는 우선 최적화 두 단계를 모두 실시하여 선량으로 완성된 치료계획을, 최적화 조건을 바꾸지 않고 일반적인 1단계부터 2단계까지 순차적 최적화를 실시하였다. 이때 2단계에선 펜슬 빔과 몬테카를로 알고리즘을 각각 적용하여 실험을 실시하였다. 두 가지 알고리즘의 치료계획 모두 처음 완성된 치료계획과 최적화를 재 실시한 치료계획을 비교하고 선량 측정기를 이용하여 치료선량을 평가하였다. 두 번째는 초기 완성된 치료계획에 대하여 최적화를 재 실시할 때 단계적으로 실시하여 치료계획을 완성하고 선량을 측정하였다. 결 과 : 초기 완성된 치료계획에서 동일한 조건으로 일반적인 최적화를 다시 실시한 결과는 동일하지 않았다. 치료계획시스템의 비교에서 보면 유사한 선량-용적 히스토그람은 유사한 경향을 나타내지만 최고선량, 선량 균질도 및 제한 선량 등은 최적화 조건을 만족 시키지 못하는 다른 값을 보였다. 또한 선량측정비교에서도 20%이상 다르게 나타냈다. 또한 선량 알고리즘이 달라져도 다른 측정 값이 나왔다. 반면, 단계적 최적화를 실시 할 경우에는, 초기 치료계획과 비교하였을 때 종양 및 정상 장기의 선량 분포가 5% 이하의 차이를 보였다. 결 론 : 치료계획의 최적화 과정은 수 많은 시행 착오를 수행하며 궁극적인 해를 찾아가는 과정이다. 이때 초기 치료계획의 완성만을 신뢰하며 최적화를 실시하면 또 다른 치료계획이 만들어 질 수 있다. 유사한 경향을 보이긴 하지만, 반드시 최적화 조건을 만족한다고 볼 수 없기 때문에, 최적화 과정을 재 실시할 경우에는 반드시 단계적인 최적화 과정을 통하여 선량분포를 확인하면서 순차적으로 최적화 조건을 적용해야 할 것이다.