• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제12권1호
• /
• pp.95-102
• /
• 2001

방사선치료용 고 에너지 전자선의 조직내 선량분포는 매우 다양하게 나타나고 있으며 조직내에서 일정 깊이까지만 선량이 집중적으로 부여되고 그 이후에는 선량이 급감하는 특징으로 인하여 피부 및 피부에서 깊지않은 종양과 구강, 질강 등 강내조사에 존재하는 종양치료에 널리 이용되고 있다. 하지만 의료용 선형가속기에는 강내조사용 조사통(cone)이 제공되지 않고 있다. 본 실험은 2.5, 3.0, 3.5 cm ø 크기의 강내조사용 소조사면 조사통을 수직형과 30$^{\circ}$ 경사형으로 6가지를 직접 제작하여 에너지별, 조사통 크기별로 조직내 선량분포 특성을 실험하여 임상적 선량계획에 필요한 자료를 제공하는데 목적을 두고 실험하였다. 심부선량은 조사통 크기, 에너지 크기, 조사통 각도에 따라 다르게 나타나고 있으며 유효선량 깊이는 전자선 에너지 및 조사통이 커질수록 약간 증가하였고, X선 오염정도는 1.2% 이하로 나타났으며, 출력흡수선량율은 약 15-86 %로 나타났다. 고 에너지 전자선은 강내치료에 매우 유용하게 이용될 수 있으며, 조직내 선량분포 특성이 매우 다양한 양상을 나타내고 있음을 확인하였고 이러한 결과를 자료화하여 임상적 치료와 새로운 선량분포 모형 연구에 필요한 자료를 제공할 수 있으리라 생각한다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제44권1호
• /
• pp.61-70
• /
• 2012

In this study, a simple post-reconstruction dual-energy computed tomography (CT) method is proposed. A dual-energy CT algorithm for monochromatic x-rays was adopted and applied to the dual-energy CT of polychromatic x-rays by assigning a representative mono-energy. The accuracy of algorithm implementation was tested with mathematical phantoms. To test the sensitivity of this algorithm to the inaccuracy of representative energy value in energy values, a simulation study was performed with mathematical phantom. To represent a polychromatic x-ray energy spectrum with a single-energy, mean energy and equivalent energy were used, and the results were compared. The feasibility of the proposed method was experimentally tested with two different micro-CTs and a test phantom made of polymethyl methacrylate (PMMA), water, and graphite. The dual-energy calculations were carried out with CT images of all possible energy pairs among 40, 50, 60, 70, and 80 kVp. The effective atomic number and the electron density values obtained from the proposed method were compared with theoretical values. The results showed that, except the errors in the effective atomic number of graphite, most of the errors were less than 10 % for both CT scanners, and for the combination of 60 kVp and 70 kVp, errors less than 6.0 % could be achieved with a Polaris 90 CT. The proposed method shows simplicity of calibration, demonstrating its practicality and feasibility for use with a general polychromatic CT.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제45권4호
• /
• pp.171-177
• /
• 2020

Background: This study aims to determine the effective atomic number (Zeff) from dual-energy image sets obtained using a conventional computed tomography (CT) simulator. The estimated Zeff can be used for deriving the stopping power and material decomposition of CT images, thereby improving dose calculations in radiation therapy. Materials and Methods: An electron-density phantom was scanned using Philips Brilliance CT Big Bore at 80 and 140 kVp. The estimated Zeff values were compared with those obtained using the calibration phantom by applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods. The fitting parameters were optimized using the nonlinear least squares regression algorithm. The fitting curve and mass attenuation data were obtained from the National Institute of Standards and Technology. The fitting parameters obtained from stopping power and material decomposition of CT images, were validated by estimating the residual errors between the reference and calculated Zeff values. Next, the calculation accuracy of Zeff was evaluated by comparing the calculated values with the reference Zeff values of insert plugs. The exposure levels of patients under additional CT scanning at 80, 120, and 140 kVp were evaluated by measuring the weighted CT dose index (CTDIw). Results and Discussion: The residual errors of the fitting parameters were lower than 2%. The best and worst Zeff values were obtained using the Schneider and Joshi methods, respectively. The maximum differences between the reference and calculated values were 11.3% (for lung during inhalation), 4.7% (for adipose tissue), and 9.8% (for lung during inhalation) when applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods, respectively. Under dual-energy scanning (80 and 140 kVp), the patient exposure level was approximately twice that in general single-energy scanning (120 kVp). Conclusion: Zeff was calculated from two image sets scanned by conventional single-energy CT simulator. The results obtained using three different methods were compared. The Zeff calculation based on single-energy exhibited appropriate feasibility.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
• /
• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
• /
• pp.432-435
• /
• 2002

We have developed and proposed the heavy ion CT system which consists of fluorescent screen and CCD camera equipped with image intensifier. In our system, we have measured the residual range of particles that passed a phantom and reconstructed the CT image for the distribution of relative stopping power by filtered back projection method with Shepp '||'&'||' Logan filter. The heavy ion $\^$12/C accelerated up to 400 MeV/u by HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba) was used. Intensity of the beam output changes like macro pulse, the period being 3.3 sec and the width being 2 sec. The series of data was acquired in synchronizing with the pulse, leading to the improvement of S/N in the CT image. The fundamental performance was experimentally evaluated in the proposed system. The spatial resolution was estimated to be about 1 mm and the density resolution (electron density referred to water) to be about 0.01.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제32권4호
• /
• pp.159-164
• /
• 2021

Purpose: We investigated the properties of CLEANBOLUS based on silicone with suitable characteristics for clinical use. Methods: We evaluated the characteristics of CLEANBOLUS and compared the results with the commercial product (Super-Flex bolus). Also, we conducted physical evaluations, including shore hardness, element composition, and elongation break. Transparency was investigated through the measured absorbance within the visible region (400-700 nm). Also, dosimetric characteristics were investigated with surface dose and beam quality. Finally, the volume of unwanted air gap was investigated based on computed tomography images for breast, chin, and nose using Super-Flex bolus and CELANBOLUS. Results: CLEANBOLUS showed excellent physical properties for a low shore hardness (000-35) and elongation break (>1,000%). Additionally, it was shown that CLEANBOLUS is more transparent than Super-Flex bolus. Dosimetric results obtained through measurement and calculation have an electron density similar to water in CLEANBOLUS. Finally, CLEANBOLUS showed that the volume of unwanted air gap between the phantom and each bolus is smaller than Super-Flex bolus for breast, chin, and nose. Conclusions: The physical properties of CLEANBOLUS, including excellent adhesive strength and lower shore hardness, reduce unwanted air gaps and ensure accurate dose distribution. Therefore, it would be an alternative to other boluses, thus improving clinical use efficiency.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제55권4호
• /
• pp.1342-1349
• /
• 2023

The planning accuracy of charged particle therapy (CPT) is subject to the accuracy of stopping power (SP) estimation. In this study, we propose a method of deriving a pseudo-triple-energy CT (pTECT) that can be achievable in the existing dual-energy CT (DECT) systems for better SP estimation. In order to remove the direct effect of errors in CT values, relative CT values according to three scanning voltage settings were used. CT values of each tissue substitute phantom were measured to show the non-linearity of the values thereby suggesting the absolute difference and ratio of CT values as parameters for SP estimation. Electron density, effective atomic number (EAN), mean excitation energy and SP were calculated based on these parameters. Two of conventional methods were implemented and compared to the proposed pTECT method in terms of residuals, absolute error and root-mean-square-error (RMSE). The proposed method outperformed the comparison methods in every evaluation metrics. Especially, the estimation error for EAN and mean excitation using pTECT were converging to zero. In this proof-of-concept study, we showed the feasibility of using three CT values for accurate SP estimation. Our suggested pTECT method indicates potential clinical utility of spectral CT imaging for CPT planning.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제10권1호
• /
• pp.41-46
• /
• 1999

본 실험은 의료용 가속기로부터 나오는 6MV 광자선과 6 MeV 전자선을 고체 팬텀위의 LiF 열형광 선량계 (TLD-l00)에 쪼여서 수행하였다. TLD-l00의 방사선 반응감도를 증가시키기 위해 TLD-l00 기판 (표면적 3.2 $\times$ 3.2 $\textrm{mm}^2$) 위에 같은 면적의 금속박막 (주석 혹은 금)을 얹어서 실험하였다. SSD l00cm, 방사선장의 크기 10$\times$10 $\textrm{cm}^2$의 조건 하에서 표면 흡수선량을 측정하였다. 측정결과 각 금속들로 인하여 TLD-l00 의 신호강도가 증강된 것이 관측되었다. 그리고 표면 흡수선량이 방사선량에 따라서 매우 선형적인 값을 가지는 것으로 나타났다 .6 MV 광자선의 경우 1 mm 의 금속박막을 TLD-l00 에 얹은 결과 표면 흡수선량이 각 각 14%, 56% 증가되었다 .6MeV의 전자선의 경우에는 금박막은 TL 반응감도가 13% 증가되었으나 주석의 경우에는 전혀 변화가 없었다. 금속박막을 얹은 TLD-l00의 방사선량 반응감도는 금속박막의 전자 입자밀도에 따라 증가하는 것으로 관측되었다. 이것은 TLD-l00보다 큰 전자밀도를 가진 부가물질(금속박막 )로부터 TLD-l00으로 산란전자가 유입되는 데 기인하는 것으로 보인다. 이 결과로부터 금속박막을 얹은 TL 선량계가 치료광자선용 증폭 선량계로서의 역할을 할 수 있을 것임을 시사한다. 즉 금속박막으로 인해서 TLD-l00 의 방사선 량 반응감도가 증가되었으므로 높은 감도의 보다 작은 TL 선량계의 개발이 가능하게 되었다.

• 대한방사선치료학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.9-17
• /
• 2017

목 적: 방사선치료에서 CT number에 의해 나타나는 조직의 묘사 및 전자밀도는 CT(Computed Tomography)기반의 전산화치료계획 정확성을 보장하는데 중요한 역할을 한다. 하지만 체내의 금속 이식물은 CT number의 정확성을 감소시킬 뿐 아니라 조직 묘사에 대한 불확실성을 나타내기 때문에 임상에서는 metal artifact를 감소시킬 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 이에 본 연구에서는 본원에서 사용하고 있는 GE사의 SMART MAR의 CT number 정확도를 평가하고 방사선치료에서의 유용성에 대해 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 영상평가를 위해 CIRS ED phantom을 이용하여 6개 조직의 rod를 삽입하여 동일한 체적의 ROI를 형성 후 original 영상을 획득하고 의료용 티타늄 rod를 삽입하여 non-SMART MAR 영상과 SMART MAR영상을 획득하여 CT number와 SD값을 비교하였다. Metal artifact로 인해 CT number 변화에 따른 선량변화 확인을 위해 전산화계획시스템 Epclipse를 사용하여 CIRS ED phantom CT 영상에 PTV를 형성하여 original 영상을 획득하고 편측 티타늄 삽입, 양측 티타늄 삽입 영상을 획득하여 non-SMART MAR와 SMART MAR영상에 동일한 치료계획을 수립하여 PTV가 받는 평균처방선량, HI(Homogeneity Index), CI(Conformity Index)를 비교, 분석하였다. 흡수선량 측정은 원통형 아크릴 팬텀과 0.125 cc ionchamber, electrometer를 이용하여 선량변환상수(cCy/nC)를 계산하고 CIRS phantom을 이용하여 편측, 양측 티타늄 rod를 삽입한 영상으로 non-SMART MAR와 SMART MAR 영상을 획득하여 동일한 지점에서의 흡수선량을 측정하여 전산화치료계획상의 point dose와 비교하였다. 결 과: 영상평가 결과 CT number는 non-SMART MAR영상보다 SMART MAR 영상이 original영상에 더 유사한 값이 나왔고 SD값은 SMART MAR영상에서 더 감소되었다. 선량평가 결과 평균처방선량과 HI 및 CI 값은 SMART MAR 영상보다 non-SMART MAR 영상이 original 영상에 더 근접한 결과가 나왔지만 통계적으로 유의하지 않았다. 흡수선량 측정결과 치료계획상의 point dose와 실제 흡수선량과의 차이가 non-SMART MAR의 영상에서는 각각 2.69, 3.63 %의 차이가 있었지만 SMART MAR영상에서는 0.56, 0.68 %로 감소하였다. 결 론: 금속 이식물을 삽입한 환자의 CT 영상에 SMART MAR를 적용했을 때 CT number 정확성 상승 및 SD 감소로 영상의 질이 향상되므로 종양과 정상조직의 윤곽도 생성 및 선량계산 시 유용할 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제9권12호
• /
• pp.742-749
• /
• 2009

최근의 방사선치료용 선형가속기에 부착된 진단용 kV 에너지 영역의 X선 선원과 아모퍼스 실리콘(a-Si)의 검출기로 구성된 온보드영상장치(OBI)를 이용하여 콘빔 전산화단층촬영 영상(CBCT)획득이 가능하다. CBCT영상을 이용하여 치료계획을 세우게 되면 치료실에서 CT영상 촬영이 가능해짐으로써 고식적 치료환자들의 부담이 많이 감소될 수 있고 더 나아가 선량을 재계산하여 치료과정 중 치료계획 재수립도 가능하다. 본 연구에서는 CBCT를 이용한 치료계획과 기존의 모의치료용 CT를 이용한 치료계획을 비교 연구 함으로서 CBCT영상만으로 광자선 선량계산이 정확한지를 평가하고 임상에서 고식적방사선치료를 목적으로 하는 환자들을 대상으로 온라인 방사선치료계획의 가능성을 연구하였다. 선량계산에 필요한 CT수와 밀도간의 상호관계 확인을 위하여 Catphan 600 팬텀을 이용하여 교정곡선을 산출하였고 팬텀과 환자들의 모의 치료용 CT영상과 CBCT영상을 획득하여 치료계획 및 선량계산 된 결과를 비교하였다. CBCT 영상을 이용한 치료계획에서의 MU차이는 중심점에 100cGy 처방하였을 때 Phantom에서의 경우 3~4MU로 약 2.7%, 환자에서의 경우 1~3MU로 약 2.5% 이하로 차이가 났다. 팬텀과 환자에서의 Monitor unit(MU)차이는 2.7%, 2.5% 이내였으나, CBCT영상의 경우 검출기의 크기의 제약 및 환자의 불수의적인 움직임에 의하여 전자밀도가 큰 물질에서 산란선과 artifact의 발생이 크게 증가한다. 따라서 뇌 및 폐 영역의 치료계획시 선량의 오차가 더 커질 수 있어 이에 대한 주의가 요구된다. 치료시작 전 CBCT 영상을 획득하여 환자의 자세와 내부 장기의 위치를 보정하고 선량을 재계산하여 치료계획을 재수립하는 적응방사선치료(ART)를 시행하기 위해서는 산란선과 움직임에 의한 artifact의 감소방안이 마련되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.1159-1166
• /
• 2009

최근의 방사선치료용 선형가속기에 부착된 진단용 kV 에너지 영역의 X선 선원과 아모퍼스 실리콘(a-Si)의 검출기로 구성된 온보드영상장치(OBI)를 이용하여 콘빔 전산화단층촬영 영상(CBCT)획득이 가능하다. CBCT영상을 이용하여 치료계획을 세우게 되면 치료실에서 CT영상 촬영이 가능해짐으로써 고식적 치료 환자들의 부담이 많이 감소 될 수 있고 더 나아가 선량을 재계산하여 치료과정 중 치료계획 재수립도 가능하다. 본 연구에서는 CBCT를 이용한 치료계획과 기존의 모의치료용 CT를 이용한 치료계획을 비교 연구 함으로서 CBCT영상만으로 광자선 선량계산이 정확한지를 평가하고 임상에서 고식적방사선치료를 목적으로 하는 환자들을 대상으로 온라인 방사선치료계획의 가능성을 연구하였다. 선량계산에 필요한 CT수와 밀도간의 상호관계 확인을 위하여 Catphan 600 팬텀을 이용하여 교정곡선을 산출하였고 팬텀과 환자들의 모의치료용 CT영상과 CBCT영상을 획득하여 치료계획 및 선량계산 된 결과를 비교하였다. CBCT 영상을 이용한 치료계획에서의 MU차이는 중심점에 100cGy 처방하였을 때 Phantom에서의 경우 3~4MU로 약 2.7%, 환자에서의 경우 1~3MU로 약 2.5% 이하로 차이가 났다. 팬텀과 환자에서의 Monitor unit(MU)차이는 2.7%, 2.5% 이내였으나, CBCT영상의 경우 검출기의 크기의 제약 및 환자의 불수의적인 움직임에 의하여 전자밀도가 큰 물질에서 산란선과 artifact의 발생이 크게 증가한다. 따라서 뇌 및 폐 영역의 치료계획시 선량의 오차가 더 커질 수 있어 이에 대한 주의가 요구된다. 치료시작 전 CBCT 영상을 획득하여 환자의 자세와 내부 장기의 위치를 보정하고 선량을 재계산하여 치료 계획을 재수립하는 적응방사선치료(ART)를 시행하기 위해서는 산란선과 움직임에 의한 artifact의 감소방안이 마련되어야 할 것으로 사료된다.