• 제목/요약/키워드: Electron beam method

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Surface Characteristics of Type II Anodized Ti-6Al-4V Alloy for Biomedical Applications

  • 이수원;정태곤;양재웅;정재영;박광민;정용훈
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.77-77
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    • 2017
  • Titanium and its alloys offer attractive properties in a variety of applications. These are widely used for the field of biomedical implants because of its good biocompatibility and high corrosion resistance. Titanium anodizing is often used in the metal finishing of products, especially those can be used in the medical devices with dense oxide surface. Based on SAE/AMS (Society of Automotive Engineers/Aerospace Material Specification) 2488D, it has the specification for industrial titanium anodizing that have three different types of titanium anodization as following: Type I is used as a coating for elevated temperature forming; Type II is used as an anti-galling coating without additional lubrication or as a pre-treatment for improving adherence of film lubricants; Type III is used as a treatment to produce a spectrum of surface colours on titanium. In this study, we have focused on Type II anodization for the medical (dental and orthopedic) application, the anodized surface was modified with gray color under alkaline electrolyte. The surface characteristics were analyzed with Focused Ion Beam (FIB), Scanning Electron Microscopy (SEM), surface roughness, Vickers hardness, three point bending test, biocompatibility, and corrosion (potentiodynamic) test. The Ti-6Al-4V alloy was used for specimen, the anodizing procedure was conducted in alkaline solution (NaOH based, pH>13). Applied voltage was range between 20 V to 40 V until the ampere to be zero. As results, the surface characteristics of anodic oxide layer were analyzed with SEM, the dissecting layer was fabricated with FIB method prior to analyze surface. The surface roughness was measured by arithmetic mean deviation of the roughness profile (Ra). The Vickers hardness was obtained with Vickers hardness tester, indentation was repeated for 5 times on each sample, and the three point bending property was verified by yield load values. In order to determine the corrosion resistance for the corrosion rate, the potentiodynamic test was performed for each specimen. The biological safety assessment was analyzed by cytotoxic and pyrogen test. Through FIB feature of anodic surfaces, the thickness of oxide layer was 1.1 um. The surface roughness, Vickers hardness, bending yield, and corrosion resistance of the anodized specimen were shown higher value than those of non-treated specimen. Also we could verify that there was no significant issues from cytotoxicity and pyrogen test.

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Increased Sensitivity of Carbon Nanotube Sensors by Forming Rigid CNT/metal Electrode

  • 박대현;전동렬
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.348-348
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    • 2011
  • Carbon nanotube (CNT) field effect transistors and sensors use CNT as a current channel, of which the resistance varies with the gate voltage or upon molecule adsorption. Since the performance of CNT devices depends very much on the CNT/metal contact resistance, the CNT/electrode contact must be stable and the contact resistance must be small. Depending on the geometry of CNT/electrode contact, it can be categorized into the end-contact, embedded-contact (top-contact), and side-contact (bottom-contact). Because of difficulties in the sample preparation, the end-contact CNT device is seldom practiced. The embedded-contact in which CNT is embedded inside the electrode is desirable due to its rigidness and the low contact resistance. Fabrication of this structure is complicated, however, because each CNT has to be located under a high-resolution microscope and then the electrode is patterned by electron beam lithography. The side-contact is done by depositing CNT electrophoretically or by precipitating on the patterned electrode. Although this contact is fragile and the contact resistance is relatively high, the side-contact by far has been widely practiced because of its simple fabrication process. Here we introduce a simple method to embed CNT inside the electrode while taking advantage of the bottom-contact process. The idea is to utilize a eutectic material as an electrode, which melts at low temperature so that CNT is not damaged while annealing to melt the electrode to embed CNT. The lowering of CNT/Au contact resistance upon annealing at mild temperature has been reported, but the electrode in these studies did not melt and CNT laid on the surface of electrode even after annealing. In our experiment, we used a eutectic Au/Al film that melts at 250$^{\circ}C$. After depositing CNT on the electrode made of an Au/Al thin film, we annealed the sample at 250$^{\circ}C$ in air to induce eutectic melting. As a result, Au-Al alloy grains formed, under which the CNT was embedded to produce a rigid and low resistance contact. The embedded CNT contact was as strong as to tolerate the ultrasonic agitation for 90 s and the current-voltage measurement indicated that the contact resistance was lowered by a factor of 4. By performing standard fabrication process on this CNT-deposited substrate to add another pair of electrodes bridged by CNT in perpendicular direction, we could fabricate a CNT cross junction. Finally, we could conclude that the eutectic alloy electrode is valid for CNT sensors by examine the detection of Au ion which is spontaneously reduced to CNT surface. The device sustatined strong washing process and maintained its detection ability.

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타원편광분석법을 이용한 $In_xAl_{1-x}P$ 박막의 광물성 연구

  • 변준석;황순용;김태중;김영동;;;윤재진;이은혜;배민환;송진동
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.423-423
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    • 2013
  • 3~5 족 반도체 물질인 phosphorus 화합물 중 대표적인 InAlP 삼종화합물은 작은 굴절률, 큰 밴드갭, GaAs와 lattice 일치 때문에 큰 주목을 받고 있고, p-type high electron mobility transistors(p-HEMT), laser diodes 등의 고속 전자소자 및 광전 소자에 응용이 가능한 매우 중요한 물질이다. 최적의 소자 응용기술을 위해서는, 정확한 광물성 연구가 수행되어야 하지만 InxAl1-xP 화합물에 대한 유전율 함수 및 전자전이점 등의 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 1.5~6.0 eV 에너지 영역에서 각기 다른 In 조성비를 갖는 InxAl1-xP 화합물의 가유전율 함수 ${\varepsilon}={\varepsilon}_1+i{\varepsilon}_2$와 전자전이점 데이터를 보고한다. GaAs 기판 위에 molecular beam epitaxy (MBE)를 이용하여 InxAl1-xP (x=0.000, 0.186, 0.310, 0.475, 0.715, 0.831, 1.000) 박막을 성장하였고 타원편광분석기를 이용하여 유전율 함수를 측정하였다. 또한 실시간 화학적 에칭을 통하여 시료 표면에 자연산화막을 제거함으로써 순수한 InAlP의 유전율 함수를 측정할 수 있었고, 측정된 유전율 함수를 이차미분하여 In 조성비에 따른 전자전이점을 얻을 수 있었다. 얻어진 전자전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital method (LASTO) 를 통해 이론적 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전자전이점($E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2'$)의 특성을 정의할 수 있었고, $E_0'$$E_2$ 전이점의 에너지 값이 In 조성비가 증가함에 따라 서로 교차함을 발견할 수 있었다. 타원 편광 분석법을 이용한 유전율 함수 및 전자전이점 연구는 InAlP의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스 기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.

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2차원 Bravais Lattice를 가지는 나노 패턴 제조 및 광결정 효과를 가지는 ZnO 나노 기둥 성장 (Fabrication of 2D Bravais Nano Pattern and Growth of ZnO Nano Rods with Photonic Crystal Effect)

  • 김태언;문종하;김선훈;김두근;김진혁
    • 한국재료학회지
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    • 제21권12호
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    • pp.697-702
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    • 2011
  • Two-dimensional (2D) nano patterns including a two-dimensional Bravais lattice were fabricated by laser interference lithography using a two step exposure process. After the first exposure, the substrate itself was rotated by a certain angle, $90^{\circ}$ for a square or rectangular lattice, $75^{\circ}$ for an oblique lattice, and $60^{\circ}$ for a hexagonal lattice, and the $90^{\circ}$ and laser incident angle changed for rectangular and the $45^{\circ}$ and laser incident angle changed for a centered rectangular; we then carried out a second exposure process to form 2D bravais lattices. The band structure of five different 2D nano patterns was simulated by a beam propagation program. The presence of the band-gap effect was shown in an oblique and hexagonal structure. The oblique latticed ZnO nano-photonic crystal array had a pseudo-bandgap at a frequency of 0.337-0.375, 0.575-0.596 and 0.858-0.870. The hexagonal latticed ZnO nano-crystallite array had a pseudo-bandgap at a frequency of 0.335-0.384 and 0.585-0.645. The ZnO nano structure with an oblique and hexagonal structure was grown through the patterned opening window area by a hydrothermal method. The morphology of 2D nano patterns and ZnO nano structures were investigated by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The diameter of the opening window was approximately 250 nm. The height and width of ZnO nano-photonic crystals were 380 nm and 250 nm, respectively.

1998, 1999년도 우리나라에서 시행된 근치적 유방 전절제술 후 방사선치료 현황 조사 (The 1998, 1999 Patterns of Care Study for Breast Irradiation after Mastectomy in Korea)

  • 금기창;심수정;이익재;박원;이상욱;신현수;정은지;지의규;김일한;오도훈;하성환;이형식;안성자
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제25권1호
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    • pp.7-15
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    • 2007
  • 목 적: 유방암에 대한 방사선치료의 적정성과 안전성을 보장하고 궁극적으로 치료효과를 향상시키기 위한 방사선 치료 기술 표준화를 위하여 우리나라 전국 병원을 대상으로 하는 치료형태 조사연구(patterns of care study, PCS)를 계획하였다. 그 두 번째 단계로 근치적 유방 전절제술 후 시행한 방사선치료 방법에 대하여 조사하고 분석하였다. 대상 및 방법: 조사하고자 하는 입력 문항을 개발하였고 동시에 인터넷을 통하여 조사자가 직접 입력할 수 있도록 Web 기반 입력 프로그램(www.pcs.re.kr)을 개발하였다. 대상 환자들은 1998년도에 근치적 유방 전절제술 후 방사선치료를 받은 환자로 전수 조사를 하지 않고 임의 추출하여 조사하였다. 입력 문항은 149개로 병력과 이학적 소견, 수술 소견과 병리소견, 항암화학요법, 호르몬요법, 방사선치료계획, 방사선치료, 치료 중 부작용, 치료 효과, 합병증 등 9군으로 나누어져 있다. 17개 병원에서 입력된 286명의 데이터를 분석하였다. 결 과: 연령은 $20{\sim}81$세(중앙값 44세)였다. 환자의 병기는 AJCC (American Joint Committee on Cancer) 6판에 따라 분류하였으며 T1: 9.7%, T2: 59.2%, T3: 25.6%, T4: 5.2%이었으며 T0가 1예 있었다. 액와림프절 곽청술에서 떼어낸 림프절이 10개 미만인 환자가 10.5%, 10개 이상인 환자가 86.7%이었으며 7.3% 환자에서 림프절 전이가 없었고, 림프절 전이가 3개 이하인 경우가 14%, $4{\sim}9$개가 38.8%, 10개 이상 전이된 경우가 38.5%였다. 따라서 병기 I기: 0.7%, IIa기: 3.8%, IIb기: 9.8%, IIIa기: 43.0%, IIIb기: 2.8%, IIIc기: 38.5%이었다. 방사선치료가 시행된 시기에 따라서는 수술 후에 항암약물치료를 마치고 방사선치료를 한 경우가 47.9%로 가장 많았고, 수술 후 약물치료를 시행하고 방사선치료를 시행한 후에 다시 약물치료를 시행한 경우가 35.0%로 그 다음으로 많았다. 수술 전 약물치료를 시행하고 그 후에 방사선치료를 시행한 경우도 12.5%였다. 방사선치료 범위는 전체의 5.6%가 흉벽만 치료받았고 20.3%는 흉벽과 쇄골상 림프절을, 27.6%는 흉벽과 쇄골상 림프절과 내유방림프절을, 25.9%에서는 흉벽과 쇄골상 림프절을 치료하면서 액와 후방조사를, 19.9%에서는 흉벽과 쇄골상 림프절과 내유방림프절을 치료하면서 액와 후방조사를 시행하였다. 2예(0.7%)에서는 내유방림프절만 치료하였다. 흉벽의 방사선치료 방법에 있어서는 57.3%에서 양쪽 접선조사를 사용하였고, 42%에서는 전자선으로 치료하였다. 양쪽 접선조사를 시행한 경우에는 54.8%에서 조직보상체를 사용하였고, 전자선으로 치료한 경우는 52.5%에서 사용하였으며 흉벽에 조사된 방사선량은 91.3%에서 $45{\sim}50.4\;Gy$이었으며, 5.9%에서 그 이상이 2.8%에서 그 미만이 조사되었다. 쇄골상 림프절에 조사된 방사선량은 89.5%에서 $45{\sim}50.4\;Gy$이었으며, 2.4%에서 그 이상이 8%에서 그 미만이 조사되었다. 결 론: 유방 보존술 후 방사선치료와는 달리 근치적 유방 전절제술 후 방사선치료는 다양한 형태로 시행되고 있음을 알 수 있었다. 향후 치료방법에 따른 치료성적을 분석함으로써 적절한 방사선 치료 방법을 제시할 수 있을 것이다.

컨테이너 보안 검색용 9 MeV 전자 선형가속기에서 발생한 방사화 특성평가에 관한 연구 (A Study on Activation Characteristics Generated by 9 MeV Electron Linear Accelerator for Container Security Inspection)

  • 이창호;김장오;이윤지;전찬희;이지은;민병인
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.563-575
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    • 2020
  • 본 연구 목적은 컨테이너 보안 검색용 선형가속기에서 발생하는 방사화 특성을 평가하는 것이다. 전산모사 설계는 첫째, 표적은 텅스텐(Z=74) 단일물질 표적 및 텅스텐(Z=74)과 구리(Z=29) 복합물질 표적으로 구성하였다. 둘째, 부채꼴(Fan beam) 조준기는 물질에 따라 납(Z=82) 단일 물질과 텅스텐(Z-74)과 납(Z=82)의 복합물질로 구성하였다. 셋째 선형가속기가 위치한 방(Room)의 콘크리트는 Magnetite type 및 불순물(Impurity)을 포함하였다. 연구 방법은 첫째, MCNP6 코드를 이용하여 선형가속기 및 구조물을 F4 Tally로 광중성자 플럭스(Flux)를 계산하였다. 둘째, MCNP6 코드에서 계산된 광중성자 플럭스를 FISPACT-II에 적용하여 방사화 생성물을 평가하였다. 셋째, 방사화 생성물의 비방사능을 통해 해체 평가를 진행하였다. 그 결과 첫째, 광중성자 분포는 표적에서 가장 높게 나왔으며, 조준기 및 10 cm 깊이의 콘크리트 순으로 나타났다. 둘째, 방사화 생성물은 텅스텐 표적 및 조준기에서 W-181, 불순물이 포함된 콘크리트에서 Co-60, Ni-63, Cs-134, Eu-152, Eu-154 핵종이 부산물(by-product)로 생성되었다. 셋째, 해체 시 텅스텐 표적은 90일 이후 자체 처분 허용 농도를 만족하는 것으로 보였다. 이러한 결과는 9 MeV 에너지에서의 광중성자 수율(Yield) 및 방사화 정도가 미미한 것으로 확인할 수 있었다. 하지만, 선형가속기 텅스텐 표적 및 조준기에서 발생한 W-181은 수리를 위한 분해 시 피폭의 영향을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구는 컨테이너 보안검색용 선형가속기 방사화된 부품관리에 관한 기초 자료를 제시한 것이다. 또한, 컨테이너 보안 검색용 선형 가속기 해체 시 자체처분을 만족하는 농도 기준을 입증하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

노령의 피부암에서 방사선치료 (Radiation Therapy in Elderly Skin Cancer)

  • 김진희
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제26권2호
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    • pp.113-117
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    • 2008
  • 목적: 노령의 피부암에서 방사선치료 후 국소 제어률, 생존율, 실패양상, 부작용을 알아보기 위해 이 연구를 시행하였다. 대상 및 방법: 1990년 1월부터 2002년 10월까지 계명대학교 동산의료원 방사선종양학과에서 방사선치료를 받은 노령 환자 15명을 대상으로 하였다. 연령 분포는 72세에서 95세로 평균 78.8세였다. 병리학적으로 10명은 편평상피암이었고 3명은 기저세포암이었고 1명은 사마귀상암, 1명은 피부부속기원암이었다. 종괴의 위치로는 두부가 13명으로 대부분을 차지하였다. 종괴의 장경은 평균 4.9cm($2{\sim}9cm$)이었다. 방사선치료는 $6{\sim}15$ MeV의 전자선을 종괴의 크기와 깊이에 맞추어 사용하였으며 80% 등선량곡선에 하루에 2 Gy 씩 주 5회 사용하였으며 총방사선량은 $50{\sim}80$ Gy(평균 66 Gy)를 조사하였다. 림프절전이가 있었던 1명은 6 MV X-선으로 치료한 후 전자선으로 추가 조사하였다. 추적기간은 10개월에서 120개월로 중앙값 48개월이었다. 결과: 모든 환자에서 완전관해를 얻었으며 5년 무병생존율은 80%이었다. 전체 15명 중 12명은 재발이 없었다. 3명은 재발없이 평균 90개월($68{\sim}120$개월)동안 생존하고 있으며 방사선치료 후 20%(3/15)에서 재발하였고 9명은 재발이나 전이없이 평균 55.8개월 살다가 다른 병으로 사망하였다. 방사선치료 중 방사선 피부염 외에는 특별한 부작용은 없었으며 방사선피부염은 치료 종료 후 보존적 치료로 회복 되었다. 결론: 노령의 피부암의 방사선치료는 매우 효과적이며 안전하며 좋은 생존율을 보인다고 사료된다.

조기 유방암에서 보존적 수술후 방사선치료: 연세암센터 경험 (Conservative Surgery and Primary Radiotherapy for Early Bresst Cancer: Yonsei Cancer Center Experience)

  • 서창옥;이희대;이경식;정우희;오기근;김귀언
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제12권3호
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    • pp.337-347
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    • 1994
  • 병기 1기, 2기 유방암에서 유방보존적 수술 후 방사선치료는 기존의 유방전적출술을 대치할 수 있는 치료법으로 정립되었다. 연세암센터에서는 1991년 부터 유방보존술을 적극적으로 시행하였고 첫 3년동안 140예를 치료하였다. 목적 : 연세암센터에서 시행하고 있는 유방보존술의 적응증, 치료방침과 방사선치료 방법을 소개하고 결과 및 방사선치료의 부작용을 보고하고자 한다. 방법 : 1991년 1월부터 1992년 12월까지 연세암센터 치료방사선과에서 유방보존적수술 후 근치적 방사선치료를 받았던 64명의 조기 유방암 환자를 대상으로 하였다. 모든 환자들은 종괴 또는 병변을 포함한 부분유방절제술과 액와임파절 곽청술을 시행받은 후 방사선치료를 받았다. 방사선치료는 수술후 3-18주에 시행되었는데 선형가속기 4MV X-ray를 사용하여서 침범된 유방 전체에 4500-5040 cGy를 5-6주에 걸쳐서 조사하였고 원발 병소 주변에 전자선을 사용하여서 1-2주에 걸쳐서 1000-2000 cGy를 추가 조사하였다. 치료를 받았던 환자들의 임상적 특성과 치료방법, 방사선치료에 따르는 부작용, 재발 여부 등을 분석하였다. 결과 : 대상환자들의 연령은 23세에서 59세로 중앙값이 40세 였다. 총 64명중 T1은 27명, T2는34명 이었으며 3명은 비침윤성 암이었다. 또한 전체의 $42.2\%$인 27명은 액와임파절 침윤이 있었다. 추적 기간(6-30개월, 중앙값 14개월) 동안 1예의 유방내 재발과 2예의 원격 전이가 관찰되었는데 유방내 재발은 원발병소와 다른 사분원에 위치하여서 처음 진단에서 발견하지 못했던 유방조영술상의 미세석회화음영에서 종괴가 자랐던 예로 다시 유방전적출술을 받은 후 무병생존 중이다. 방사선치료 중 또는 추적 기간 동안 치료를 요하는 부작용으로는 1예에서만 방사선 폐렴이 있었으나 대증요법 으로 완쾌되었다. 결론 : 추적 기간이 짧기 때문에 국소재발율, 생존율, 미용효과 등의 치료 결과를 평가하기는 이르지만 조기 유방암에서 유방보존적 수술과 근치적 방사선치료는 심한 급성 또는 아급성 부작용이 없는 안전하고 편안한 치료법임을 확인할 수 있었다. 또한 국소재발율을 낮추기 위해서는 유방보존술에 적합한 환자들을 선택하기 위한 철저한 평가가 필수적임을 알 수 있었다.

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켈로이드와 비후성 반혼에서 재발을 방지하기 위한 수술후 방사선치료의 효과 (Effects of Postoperative Radiation Therapy for Prevention of Keloids and Hypertrophic Scars)

  • 강기문;최일봉;김인아;장지영;신경섭
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제15권3호
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    • pp.269-276
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    • 1997
  • 목적 : 켈로이드와 비후성 반후에서 재발을 방지하기 위해 외과적 절제술후 방사선치료를 받은 환자를 대상으로 그에 대한 효과를 알아보고자 하였다. 방법 : 1987년 10월부터 1995년 4월까지 켈로이드로 수술후 방사선치료를 받은 106명의 환자 에서 167예를 대상으로 후향적 분석을 하였다. 켈로이드의 주된 발생원인으로는 수술이 83예$(49.2\%)$, 외상이 42예$(25.0\%)$ ear-piercing이 9예$(5.4\%)$, 화상이 9예$(5.4\%)$였다. 켈로이드의 위치별 분포로는 이개에 25예$(15.0\%)$, 그외 머리와 목이 81예$(48.5\%)$, 체간이 36예$(21.5\%)$, 사지가 25예$(15.0\%)$였다. 남자는 19명, 여자는 87명이였고 연령은 3세에서 70세였다(중앙값:32세). 방사선치료는 수술후 24시간 이태에 시행하였으며 6-8MeV의 전자선을 이용하여 총 조사선량은 400cGy에서 1900cGy까지 조사하였다(평균값: 1059cGy). 추적관찰 기간은 24개월에서 114개월 이었으며 중앙값은 49개월이었다. 결과 : 대상환자 106명의 환자에서 167예를 치료한 결과, 재발은 21예로 $12.6\%$의 재발율을 보였고, 1년 재발율은 $10.2\%$, 2년 재발율은 $11.4\%$였다. 재발된 병변에 있어서 수술후 12개월이 내에 재발된 경우는 전체의 $81\%$였다(17/21). 재발된 25예의 재발기간은 수술후 1개월에서 47개월까지였으며 평균재발기간은 9.6개월이였다. 재발된 부위를 살펴보면 이개에 2예$(1.2\%)$, 그외 머리와 목이 14예$(8.4\%)$, 체간이 4예$(2.4\%)$, 사지간 1예$(0.6\%)$로 나타났다. 재발에 영향을 미치는 예후인자에 연령. 성별, 분할조사 크기, 1회 조사량, 원인, 위치, 발생전 치료유무에 따라 분석한 결과 : 과거의 치료유무에서 치료경험이 없었던 군이 치료경험이 있었던 군보다 재발율이 낮았으며$(11.0\%\;vs.\;22.6\%)$ 과거와 치료유무만이 통계적인 유의성이 있었다(P=0.04). 치료에 따른 합병증으로 특이한 사항은 없었다. 결론 : 켈로이드와 비후성 반흔 환자에서 재발 발지를 위한 수술후 방사선치료는 비교적 안전하고 효과적이였다. 그러나 추후 수술후 방사선치료의 역할을 보다 더 정확히 평가하기 위해서는 비교 연구와 전향적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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탄소계 경질 박막의 연구 및 산업 적용 동향 (Trend in Research and Application of Hard Carbon-based Thin Films)

  • 이경황;박종원;양지훈;정재인
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.111-112
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    • 2009
  • Diamond-like carbon (DLC) is a convenient term to indicate the compositions of the various forms of amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C), hydrogenated amorphous carbon and tetrahedral amorphous carbon (a-C:H and ta-C:H). The a-C film with disordered graphitic ordering, such as soot, chars, glassy carbon, and evaporated a-C, is shown in the lower left hand corner. If the fraction of sp3 bonding reaches a high degree, such an a-C is denoted as tetrahedral amorphous carbon (ta-C), in order to distinguish it from sp2 a-C [2]. Two hydrocarbon polymers, that is, polyethylene (CH2)n and polyacetylene (CH)n, define the limits of the triangle in the right hand corner beyond which interconnecting C-C networks do not form, and only strait-chain molecules are formed. The DLC films, i.e. a-C, ta-C, a-C:H and ta-C:H, have some extreme properties similar to diamond, such as hardness, elastic modulus and chemical inertness. These films are great advantages for many applications. One of the most important applications of the carbon-based films is the coating for magnetic hard disk recording. The second successful application is wear protective and antireflective films for IR windows. The third application is wear protection of bearings and sliding friction parts. The fourth is precision gages for the automotive industry. Recently, exciting ongoing study [1] tries to deposit a carbon-based protective film on engine parts (e.g. engine cylinders and pistons) taking into account not only low friction and wear, but also self lubricating properties. Reduction of the oil consumption is expected. Currently, for an additional application field, the carbon-based films are extensively studied as excellent candidates for biocompatible films on biomedical implants. The carbon-based films consist of carbon, hydrogen and nitrogen, which are biologically harmless as well as the main elements of human body. Some in vitro and limited in vivo studies on the biological effects of carbon-based films have been studied [$2{\sim}5$].The carbon-based films have great potentials in many fields. However, a few technological issues for carbon-based film are still needed to be studied to improve the applicability. Aisenberg and Chabot [3] firstly prepared an amorphous carbon film on substrates remained at room temperature using a beam of carbon ions produced using argon plasma. Spencer et al. [4] had subsequently developed this field. Many deposition techniques for DLC films have been developed to increase the fraction of sp3 bonding in the films. The a-C films have been prepared by a variety of deposition methods such as ion plating, DC or RF sputtering, RF or DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECR-CVD), ion implantation, ablation, pulsed laser deposition and cathodic arc deposition, from a variety of carbon target or gaseous sources materials [5]. Sputtering is the most common deposition method for a-C film. Deposited films by these plasma methods, such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [6], are ranged into the interior of the triangle. Application fields of DLC films investigated from papers. Many papers purposed to apply for tribology due to the carbon-based films of low friction and wear resistance. Figure 1 shows the percentage of DLC research interest for application field. The biggest portion is tribology field. It is occupied 57%. Second, biomedical field hold 14%. Nowadays, biomedical field is took notice in many countries and significantly increased the research papers. DLC films actually applied to many industries in 2005 as shown figure 2. The most applied fields are mold and machinery industries. It took over 50%. The automobile industry is more and more increase application parts. In the near future, automobile industry is expected a big market for DLC coating. Figure 1 Research interests of carbon-based filmsFigure 2 Demand ratio of DLC coating for industry in 2005. In this presentation, I will introduce a trend of carbon-based coating research and applications.

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