• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권12호
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• pp.4098-4105
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• 2021

The aim of this study is to calculate the JO-IMRT dose distributions based on the AAPM TG-119 using Monte Carlo (MC) simulation and Prowess Panther treatment planning system (TPS) (Panther, Prowess Inc., Chico, CA). JO-IMRT dose distributions of AAPM TG-119 were calculated by the TPS and were recalculated by MC simulation. The DVHs and 3D gamma index using global methods implemented in the PTW-VeriSoft with 3%/3 mm were used for evaluation. JO-IMRT dose distributions calculated by TPS and MC were matched the TG-119 goals. The gamma index passing rates with 3%/3 mm were 98.7% for multi-target, 96.0% for mock prostate, 95.4% for mock head-and-neck, and 96.6% for C-shape. The dose in the planning target volumes (PTV) for TPS was larger than that for the MC. The relative dose differences in D99 between TPS and MC for multi-target are 1.52%, 0.17% and 1.40%, for the center, superior and inferior, respectively. The differences in D95 are 0.16% for C-shape; and 0.06% for mock prostate. Mock head-and-neck difference is 0.40% in D99. In contrast, the organ curve for TPS tended to be smaller than MC values. JO-IMRT dose distributions for the AAPM TG-119 calculated by the TPS agreed well with the MC.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제46권1호
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• pp.8-13
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• 2021

Background: Salmonella enteritidis (SE) was the main cause of the pandemic of foodborne salmonellosis. The surface of eggs' shells can be contaminated with this bacterium; however, washing them with sodium hypochlorite solution not only reduces their flavor but also heavily impacts the environment. An alternative to this is surface sterilization using low-energy electron beam. It is known that irradiation with 1 kGy resulted in a significant 3.9 log reduction (reduction factor of 10,000) in detectable SE on the shell. FAO/IAEA/WHO indicates irradiation of any food commodity up to an overall average dose of 10 kGy presents no toxicological hazard. On the other hand, the Food and Drug Administration has deemed a dose of up to 3 kGy is allowable for eggs. However, the maximum dose permitted to be absorbed by an edible part (i.e., internal dose) is 0.1 Gy in Japan and 0.5 Gy in European Union. Materials and Methods: The electron beam (EB) depth dose distribution in the eggshell was calculated by the Monte Carlo method. The internal dose was also estimated by Monte Carlo simulation and experimentation. Results and Discussion: The EB depth dose distribution for the eggshells indicated that acceleration voltages between 80 and 200 kV were optimal for eggshell sterilization. It was also found that acceleration voltages between 80 and 150 kV were suitable for reducing the internal dose to ≤ 0.10 Gy. Conclusion: The optimum irradiative conditions for sterilizing only eggshells with an EB were between 80 and 150 kV.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권1호
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• pp.293-300
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• 2022

During the decommissioning of the nuclear facilities, the radioactive gases in pressure vessels may leak due to the demolition operations. The decommissioning site has large space, slow air circulation, and many large nuclear facilities, which increase the difficulty of workers' inhalation exposure assessment. In order to dynamically evaluate the activity distribution of radionuclides and the committed effective dose from inhalation in nuclear decommissioning environment, an inhalation exposure assessment method based on the modified eddy-diffusion model and the inhaled dose conversion factor is proposed in this paper. The method takes into account the influence of building, facilities, exhaust ducts, etc. on the distribution of radioactive gases, and can evaluate the influence of radioactive gases diffusion on workers during the decommissioning of nuclear facilities.

• 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.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.423-428
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• 2017

본 연구에서는 몬테카를로 전산해석법으로 K대학교 진료영상 촬영 실습실의 방사선 조사실과 발생장치 제어실 내부 공간 유효선량률 분포 계산을 수행하였다. 방사선 발생장치는 최대 관전압 150 kVp에 최대 관 전류 700 mA이다. 전산해석 결과를 이용하여 차폐문이 닫힌 경우와 열린 경우의 진료영상 촬영 실습실의 공간선량 분포를 비교 평가하였다. 결과적으로, 차폐문이 열린 경우에도 방사선 발생장치 제어실의 유효선량률은 학생(수시출입자)의 연간 유효선량률 한도(6 mSv/y)를 초과하지 않는다는 것을 알 수 있었다. 하지만, 차폐문이 열려있을 때의 유효선량률이 차폐문이 닫힌 경우에 비해 납유리 앞에서는 약 16배, 차폐문 앞에서는 약 3,000배 더 높기 때문에 실습 중에 차폐문을 닫는 것이 불필요한 방사선 피폭을 크게 줄인다는 것을 알 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.155-161
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• 2014

유방촬영의 경우 대부분 양쪽 유방에 대해 연속촬영이 시행되고 있으며, 검사 시 규정하고 있는 3 mGy의 평균유선선량 보다 낮다 하더라도 추가 검사 및 연속촬영으로 인해 실제는 더 많은 선량을 받게 된다. 또한 검사 유방 외에 주변장기선량에 대해 인지하기 어렵다. 이에 본 연구는 유방영상시스템에서 수학적 모의피폭체를 이용하여 필터의 두께 변화(25, 30, $50{\mu}m$)에 따른 주변장기 선량분포와 검사측 유방을 기준으로 한 상대적 흡수선량률을 알아보았다. 그 결과 검사 반대 유방의 선량이 검사 유방을 기준으로 79.26~86.31%정도로 많은 영향이 미치는 것으로 나타났으며, Mo/Mo, W/Rh 조합에서 실제 사용되고 있는 필터 두께 $30{\mu}m$, $50{\mu}m$ 보다 얇은 $25{\mu}m$를 사용했을 때 검사 반대 유방과 주변장기의 상대적 흡수선량률이 낮게 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.232-235
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• 2016

The purpose of this study is to develop the treatment planning system (TPS) based on Monte-Carlo simulation for BNCT. In this paper, we will propose a method for dose estimation by Monte-Carlo simulation using the CT image, and will evaluate the accuracy of dose estimation of this TPS. The complicated geometry like a human body allows defining using the lattice function in MCNPX. The results of simulation such as flux or energy deposition averaged over a cell, can be obtained using the features of the tally provided by MCNPX. To assess the dose distribution and therapeutic effect, dose distribution was displayed on the CT image, and dose volume histogram (DVH) was employed in our developed system. The therapeutic effect can be efficiently evaluated by these evaluation tool. Our developed TPS could be effectively performed creating the voxel model from CT image, the estimation of each dose component, and evaluation of the BNCT plan.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.149-157
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• 2018

방사선 방호의 목적 중 하나는 확률적 영향을 최소화 하는 것이다. PCXMC 2.0은 몬테카를로 시뮬레이션 기반의 프로그램으로 입사표면선량을 통해 유효선량과 암의 발병확률을 예측가능하게 해준다. 그렇기 때문에 선량계에 따른 입사표면선량 측정이 특히 중요하다. 본 연구는 반도체 선량계, 일반 선량계, 유리선량계를 통해 입사표면선량을 측정하고 그에 따른 결정 장기의 유효선량과 발병 확률을 비교분석 하는 것에 목적을 두었다. 실험방법은 두개부, 흉부, 복부의 선량계 별 입사표면선량을 측정하고 PCXMC 2.0을 통해 부위 별 결정 장기의 유효선량과 암의 발병 확률을 평가하였다. 그 결과 부위 별 입사표면선량은 동일한 조건임에도 일반 선량계, 반도체 선량계, 유리 선량계 순으로 차이가 났다. 이를 토대로 유효선량과 결정 장기의 암 발병 확률을 분석한 결과 또한 일반 선량계, 반도체 선량계, 유리 선량계 순으로 차이가 났다. 결론적으로 동일한 조건임에도 사용한 선량계에 따라 유효선량과 발병 위험도는 다르게 나타났음을 알 수 있었고, 본 연구를 통해 각각의 선량계에 따른 정확한 입사표면선량 모델을 제시하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제30권1호
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• pp.17-25
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• 2005

원자력 발전의 안정성이 사회적 문제로 제기된 이후 작업종사자에 대한 작업 중 방사선 피폭량에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재의 방법에 의하면 방사선 작업 계획의 수립 시 작업 공간 내 선량률이 일정하다는 가정 하에 피폭선량을 예측하므로 작업 경로에 따른 피폭선량의 변화에 대한 고려가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 작업자와 선원과의 거리가 고려되 수정된 방사선 피폭량 계산식을 이용하여 방사성 폐기물 저장시설에서의 작업 중 작업경로 변화에 따른 방사선 피폭량을 계산하였다. 이 계산식을 이용하여 주어진 작업 공간과 선원 조건하에서 작업 중 방사선 피폭량을 최소로 하는 최적 작업경로를 탐색할 수 있는 수치해석 알고리즘을 제안하였다. 이를 위하여 2차원 작업공간에서 무한개의 작업경로를 유한개의 경로로 근사화하고 근사화된 모든 작업경로 중 피폭선량이 최소가 되는 작업경로를 탐색하였다. 또한, 3차원 그래픽 기술과 Java 프로그래밍을 이용한 가상작업 시뮬레이션 프로그램을 개발하고 작업 공간의 선량률 가시화 및 가상 작업 시뮬레이션을 수행하여 방사선 작업 계획의 수립을 위한 도구로서의 가능성을 검토하였다. 수치해석 계산과 시뮬레이션 과정을 통하여 최적 작업경로는 작업자와 선원과의 거리를 증가시키고 작업 시간을 단축시킬 수 있는 경로로 제시되었고, 이를 바탕으로 방사선 피폭량은 작업시간뿐만 아니라 작업자와 선원간의 거리에 영향을 받음과 최적화된 방사선 방호를 위해 작업경로가 고려되어야 함을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.443-450
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• 2018

Geant4 코드는 직선 가속기의 헤드 구조를 사용하여 이전에 구현된 BEAMnrC 데이터를 기반으로 선형가속기 (VARIAN CLINAC.)를 시뮬레이션하였다, 10MV 광자 선속에서 물팬텀의 심부선량백분율과 측면선량의 측정값과 Geant4를 비교 평가하였다. 선량 계산을 인체부위에 적용하기 위해 실제 환자의 Lung 부위를 5mm 간격으로 스캔하였다. Water phantom의 조사야($5{\times}5cm^2$), SAD 100cm에서 10MV 광자를 조사하여 Geant4 선량분포를 구하였다. 이 결과는 실제 환자의 폐(lung)에 흡수되는 선량을 측정하기는 어렵다 그래서 치료계획 시스템에 의한 선량을 비교하였다. 물 팬텀에서 측정된 심부선량 곡선과 Geant4에 의해 계산된 심부선량 곡선은 build-up 영역을 제외한 대부분의 깊이에서 ${\pm}3%$ 이내로 잘 일치하였다. 그러나 5cm와 20cm 지점에서 2.95%와 2.87%로 Geant4를 사용한 선량 계산에서 다소 높은 값을 보이고 있다. 이 두 지점은 Genat4의 geometry 파일을 통해 확인할 수 있었으며, 흉추와 흉골이 위치되어 선량이 증가된 것으로 알 수 있었다. 또한, cone beam CT를 적용한 결과에서 폐(lung)의 선량분포 오차는 3% 이내로 유사한 값을 얻었다. 따라서 Geant4를 이용하여 선량을 계산할 때 DICOM 파일에 직접 선량의 contour map이 표현될 수 있다면 Geant4의 임상적 적용이 다양하게 사용될 것이다.