• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권4호
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• pp.226-232
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• 2007

국립암센터에 설치된 양성자 치료기의 빔 전달 시스템에 대하여 Geant4 코드를 이용하여 몬테카를로 전산모사를 수행하였고, 선량검증 도구로써의 이용 가능성에 대하여 연구하였다. 몬테카를로 기술을 기반으로 하는 선량계산은 물질내의 선량분포를 이해하는 데 가장 정확한 방법으로 알려져 있다 외부조사 방사선치료에 있어서 이 방법의 장점을 극대화 하기 위해서는, 빔이 지나가는 곳에 놓여진 노즐 구성요소들의 정확한 모델링과 더불어 초기빔 특성파악은 무엇보다 중요하다. 국립암센터에 설치된 양성자 치료기는 총 3가지 형태-double/single scattering, uniform scanning and pencil-beam scanning-로 치료빔을 조사할 수 있으며, 본 연구진은 Geant4.8.2 코드를 기반으로 double/single scattering 모드를 구성하는 모든 노즐구성요소들에 대하여 모델링 하였다. 특정 치료감이에 대하여 실험치와 일치하는 전산모사의 결과를 얻었다 본 기관에 설치된 양성자치료기에 대한 몬테카를로 전산모사에 대한 기반을 성공적으로 구축하였고, 치료빔에 대하여 정밀한 선량측정에 이용할 수 있다. 치료빔의 전 에너지 영역에 걸쳐 추가적인 커미셔닝을 수행할 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.637-643
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• 2019

인체 내부의 움직임을 확인하기 위해서 CT에서 얻은 DICOM 파일과 Geant4 코드를 이용하여 폐암환자를 모사하였다. 자체 제작한 Moving Phantom에 가상의 종양을 만들어 종양의 움직임이 호기와 흡기에 위치했을 때 종양의 움직임을 측정하는 방법과 이것을 적용하여 Moving Phantom을 통한 치료계획시의 선량분포와 호흡동조 폐암환자 PTV내의 종양의 정확도를 확인하고자 한다. 움직이는 영역이 3cm 이상이라도 40~70 % 구간에서 호흡 동조 방사선치료를 시행 할 경우 97% 이상 효과적임을 확인하였다. 움직이는 표적에 호흡 연동 방사선치료를 적용한 선량 분포인데 이는 구동 팬텀 내 필름으로 측정한 것으로 90%가 포함되는 선량분포의 오차범위 3mm이내에 분포됨을 알 수 있었다. 실제 환자 호흡곡선의 경우 호기 상태의 시간이 사인곡선에 비하여 길기 때문에 치료시간이 이보다 짧을 수 있음을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4209-4214
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• 2022

Precise modelling of the interaction of ions with materials is important for many applications including material characterization, ion implantation in devices, thermonuclear fusion, hadron therapy, secondary particle production (e.g. neutron), etc. In this study, a new approach using the Geant4 toolkit in combination with the Bayesian regularization (BR) learning algorithm of the feed-forward neural network (FFNN) is developed to estimate the range of ions in materials accurately and quickly. The different incident ions at different energies are interacted with the target materials. The Geant4 is utilized to model the interactions and to calculate the range of the ions. Afterward, the appropriate architecture of the FFNN-BR with the relevant input features is utilized to learn the modelled ranges and to estimate the new ranges for the new cases. The notable achievements of the proposed approach are: 1- The range of ions in different materials is given as quickly as possible and the time required for estimating the ranges can be neglected (i.e. less than 0.01 s by a typical personal computer). 2- The proposed approach can generalize its ability for estimating the new untrained cases. 3- There is no need for a pre-made lookup table for the estimation of the range values.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제22권2호
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• pp.85-91
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• 2011

GEANT4 Medical Linac 2 예제 코드를 이용하여 선형가속기 전자선의 에너지 분포를 계산하였다. 입사 전자의 평균 에너지는 6, 9, 12, 16, 20 MeV이었으며, 전자선 특성에 영향을 주는 전자선 산란박 물질, 두께, 위치에 따른 에너지 분포를 계산하였다. 산란박 물질은 납, 구리, 알루미늄, 금을 사용하였다. 산란박 위치를 변경하여 선형 가속기 헤드 속 산란박 위치가 전자 및 광자 에너지 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 의료용 선형가속기 시뮬레이션의 기초자료인 에너지 분포에 대해 여러 가지 산란박 조건을 적용하여 경향을 나타내었다. 이 결과는 선형가속기 헤드 설계에 이용될 수 있을 것으로 본다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2008

테크니슘$(^{99m}Tc)$은 현재 핵의학 분야에서 진단용 방사선원으로 가장 널리 쓰이고 있는 방사성 동위원소 중 하나이다. 일반적으로 테크니슘은 $^{99m}Tc$ Generator라 불리는 장치 안에서 모핵종인 $^{99}Mo$의 붕괴를 통해 생산되는데, $^{99}Mo$과 $^{99m}Tc$에서 비교적 높은 방사선을 방출하기 때문에 이를 차폐하기 위하여 주로 납으로 제작되어 있다. 본 논문에서는 국내에서 비교적 사용 빈도가 높고 교정 방사능이 500 mCi인 일본 제품을 대상으로, 최대 방사능량 적제조건에서 차폐용기 표면으로부터 10 cm, 100 cm에서 각각 2.0 mSv/h, 0.02 mSv/h를 초과하지 않아야 한다는 국내 법적 제한치를 만족시키는지 여부를 GEANT4를 이용하여 시뮬레이션하였다. 계산 결과 용기 밖으로 방출되는 방사선량이 법적 기준치를 초과하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권2호
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• pp.192-200
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• 2010

사이버나이프 치료에서 사용하는 소조사면은 전자평형의 부재와 급격한 선량 경사도(Steep dose gradients), 그리고 광자와 전자들의 스펙트럼 변화 요인으로 인하여 소조사면 광자선 선량 측정은 일반적인 치료의 측정보다 좀더 어렵고 복잡하다. 본 연구에서는 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 GEANT4를 이용한 계산값을 비교하고 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 GEANT4의 유용성을 입증하고자 한다. 사이버나이프 몬테카를로 모델을 개발하는데 있어 두 단계로 진행하였다. 첫 번째 단계는 선형가속기 헤드(treatment head) 시뮬레이션과 이를 통한 광자 에너지 스펙트럼의 계산이었고, 두 번째 단계는 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 여섯 개 원형 조사면에 대한 물팬텀속에서의 깊이선량율의 계산이었다. 그리고 출력인수(Relative output factors)에 대한 계산은 5 mm부터 60 mm까지 총 12가지 조사면에 대해 수행되었으며 그 결과를 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 비교하였다. 가로선량분포(Profiles)의 경우 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 6가지 조사면에 대해 계산이 이루어졌고 깊이는 1.5, 10, 20 cm의 세 가지 깊이에 대해 수행되었다. 깊이선량율의 계산값을 측정값과 비교한 결과 평균 2% 미만의 오차를 보여 임상에서 허용 가능한 결과를 얻었다. 조사면 출력인자의 경우에 조사면 직경 7.5 mm 이상에서 3% 이내의 오차를 보였으나 직경 5 mm 조사면에서는 6.9%로 높은 오차를 보였다. 가로선량분포에서 20 mm 이상의 조사면에서는 2% 미만의 오차를 보였고 그 이하의 조사면에서는 3.5% 미만의 오차를 보였다. 본 연구에서는 소조사면 사이버나이프 측정을 위한 선량분포 계산을 GEANT4 코드를 사용하여 다이오드 측정 결과와 비교하였다. 다이오드와의 측정 비교 결과 5 mm 조사면을 제외한 나머지 조사면들에 대해 오차 0.2~0.6% 내의 만족할만한 결과를 얻었다. 향후 소조사면에서 정확성을 가지는 Gafchromic 필름 등 다른 측정기와 비교를 통하여 그 정확성이 평가된다면 이 GEANT4의 선량분포 계산 방법은 소조사면을 이용하는 사이버나이프 방사선치료에서 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 사용할 수 있을 것으로 예상한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제45권5호
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• pp.449-455
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• 2022

This study is to present a Geant4 code for the simulation of the absorbed dose distribution given by a medical linac for 6 MV photon beam. The dose distribution was verified by comparison with calculated beam data and beam data measured in water phantom. They were performed for percentage depth dose(PDD) and beam profile of cross-plane for two field sizes of 10 × 10 and 15 × 15 cm². Deviations of a percentage and distance were obtained. In energy spectrum, the mean energy was 1.69 MeV. Results were in agreement with PDD and beam profile of the phantom with a tolerance limit. The differences in the central beam axis data 𝜹₁ for PDD had been less than 2% and in the build up region, these differences increased up to 4.40% for 10 cm square field. The maximum differences of 𝜹₂ for beam profile were calculated with a result of 4.35% and 5.32% for 10 cm, 15 cm square fields, respectively. It can be observed that the difference was below 4% in 𝜹₃ and 𝜹₄. For two field sizes of 𝜹_50-90 and RW₅₀, the results agreed to within 2 mm. The results of the t-test showed that no statistically significant differences were found between the data for PDD of 𝜹₁, p>0.05. A significant difference on PDD was observed for field sizes of 10 × 10 cm², p=0.041. No significant differences were found in the beam profile of 𝜹₃, 𝜹₄, RW₅₀, and 𝜹_50-90. Significant differences on beam profile of 𝜹₂ were observed for field sizes of 10 × 10 cm², p=0.025 and for 15 × 15 cm², p=0.037. This work described the development and reproducibility of Geant4 code for verification of dose distribution.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제34권3호
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• pp.215-219
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• 2011

양성자 치료에서 X선 영상정보가 직접적인 양성자의 저지능 정보를 제공할 수 없는 한계로 인한 자료의 오류를 피하기 위해, 양성자 빔을 이용한 전산화단층촬영 영상의 사용을 위한 전산모사 연구를 시행하고, 적절한 하드웨어 구성과 그 가능성을 연구하였다. GEANT4를 사용한 전산모사에서 두 개의 DSSD를 사용하여 입사되는 양성자 빔의 위치정보를 획득하고 LYSO 섬광검출기로 에너지를 측정하여 획득한 양성자 영상을 단층촬영 영상으로 재구성하여 사용할 수 있음을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권3호
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• pp.795-798
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• 2016

Transmission X-ray tubes based on carbon nanotube have attracted significant attention recently. In most of these tubes, tungsten is used as the target material. In this article, the well-known simulator Geant4 was used to obtain some of the tungsten target parameters. The optimal thickness for maximum production of usable X-rays when the target is exposed to electron beams of different energies was obtained. The linear variation of optimal thickness of the target for different electron energies was also obtained. The data obtained in this study can be used to design X-ray tubes. A beryllium window was considered for the X-ray tube. The X-ray energy spectra at the moment of production and after passing through the target and window for different electron energies in the 30-110 keV range were also obtained. The results obtained show that with a specific thickness, the target material itself can act as filter, which enables generation of X-rays with a limited energy.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권10호
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• pp.3158-3163
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• 2021

Chromium material is commonly used for fusion plasma facing applications because of the low neutron activation property. The Monte Carlo method is one of the useful ways to investigate the ion-target interactions. In this study, Chromium target irradiated by protons was investigated using Monte Carlo based simulation tools. In this context, the calculations of radiation damage on Chromium material irradiated with protons at 17.9 and 22.3 MeV energies were carried out using GEANT4 and SRIM codes. Besides, the cross sections for proton interaction with Chromium target were calculated by the TALYS 1.9 code using CTM + FGM, BSFGM, and GSFM level densities. As a result, GEANT4, SRIM and TALYS 1.9 codes provide a suitable tool for the predictions of radiation damage and cross cross section with proton irradiation.