• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권1호
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• pp.189-195
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• 2017

Gel dosimeters have unique advantages in comparison with other dosimeters. Until now, these gels have been used in different radiotherapy techniques as a reliable dosimetric tool. Because dose distribution measurement is an important factor for appropriate treatment planning in different radiotherapy techniques, in this study, we evaluated the ability of the N-isopropylacrylamide (NIPAM) polymer gel to record the dose distribution resulting from the mixed neutron-gamma field of boron neutron capture therapy (BNCT). In this regard, a head phantom containing NIPAM gel was irradiated using the Tehran Research Reactor BNCT beam line, and then by a magnetic resonance scanner. Eventually, the $R_2$ maps were obtained in different slices of the phantom by analyzing T2-weighted images. The results show that NIPAM gel has a suitable potential for recording three-dimensional dose distribution in mixed neutron-gamma field dosimetry.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.264-273
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• 2002

목적 : 최근 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 새로운 선량측정법이 알려졌으며, 이 방법은 기존의 선량측정법과는 달리 3차원적인 선량분포를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 이 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 3차원적인 선량측정법의 유용성을 평가하고자 본 연구를 실행하였다. 대상 및 방법 : 산소를 제거하면서 겔 판톰을 만들고, 정해진 방사선량을 조사하였다. 자기공명영상촬영을 하여 조사된 방사선의 3차원 영상 및 횡이완시간(T2 relaxation time)을 구하고, 횡이완시간과 방사선량과의 함수관계를 구하였다. 구 모양의 겔 판톰을 제작하여 모의 방사선치료계획에 따라 방사선을 조사하고, 같은 방법으로 화소 당 횡이완시간을 구하고 그에 따른 3차원 선량분포도를 구한 다음 치료계획용 컴퓨터를 이용한 선량분포도와 비교하였다. 또한 같은 모의 방사선치료계획으로 Gaf-chromic 필름과 TLD를 이용하여 선량을 측정하고, 중합체 겔을 이용한 선량측정법과 기존 선량측정법과의 장단점을 비교 분석하였다. 결과 : 중합체 겔의 횡이완시간 및 그 역수와 방사선량은 2 Gy에서 15 Gy의 구간에서 선형의 함수관계를 이루고 있으며, 중합체 겔과 자기공명영상을 이용하여 3차원적인 선량분포를 구할 수 있었다. 매 측정 시마다 그 등선량곡선이 일정하여 측정 결과는 매우 안정적이었다. 이 중합체 겔 선량측정법은 치료계획 상의 선량분포와 거의 일치하였고, 절대선량과 깊이선량율에서 겔 선량측정법은 Gaf-chromic 필름 선량계 및 TLD 선량계와 치료계획상의 선량분포를 기준으로 할 때 그 정확도에서 비슷하거나 우월하였다. 결론 : 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 선량측정법은 아직 초기로 많은 개선점이 있으나 Gaf-chromic 선량측정법과 비슷하거나 우월한 정확성을 가지고 있을 뿐만 아니라 3차원적인 선량분포를 보여줄 수 있는 큰 장점을 가지고 있어, 3차원적인 선량분포를 이용하는 방사선치료에서 유용한 선량측정법으로 판단되며, 향후 임상적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제36권3호
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• pp.107-118
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• 2011

Conventional (SRS) and fractionated (FSRS) stereotactic radiosurgery necessarily require stringent overall target point accuracy and precision. We determine three-dimensional intracranial target point deviations (TPDs) in a whole treatment procedure using magnetic resonance image (MRI)-based polymer-gel dosimetry, and suggest a technique for overall system tests. TPDs were measured using a custom-made head phantom and gel dosimetry. We calculated TPDs using a treatment planning system. Then, we compared TPDs using mid bi-plane and three-dimensional volume methods with spherical and elliptical targets to determine their inherent analysis errors; finally, we analyzed regional TPDs using the latter method. Average and maximum additive errors for ellipses were 0.62 and 0.69 mm, respectively. Total displacements were 0.92 ${\pm}$ 0.25 and 0.77 ${\pm}$ 0.15 mm for virtual SRS and FSRS, respectively. Average TPDtotal at peripheral regions was greater than that at central regions for both. Overall system accuracy was similar to that reported previously. Our technique could be used as an overall system accuracy test that considers the real radiation field shape.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.54-61
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• 2012

중합체 겔 선량계를 제작하여 사이버나이프의 광자선의 소조사면에서의 3차원적 선량측정 실험을 수행하였다. 겔 선량계는 아크릴로 제작된 두경부 팬텀내에 설치하여 선량측정에 사용하였다. 두경부 팬텀의 영상은 사이버나이프의 두경부 환자 치료를 위해 사용하는 전산화단층촬영장치(CT)의 프로토콜을 사용하여 획득하였고 치료계획 시스템에 전달되었다. 겔 선량계에 치료계획에서 수립한 방사선을 조사하였으며, 24시간 경과 후에 선량분석을 위하여 3.0T 자기공명영상장치(MRI)로 영상을 획득하였다. 측정된 겔 팬텀의 선량분포는 MATLAB을 이용하여 분석하였고 측정된 결과를 치료계획에서의 계산값과 비교하였다. 선량분포는 축상(axial) 방향의 등선량곡선의 80% 고선량 영역에서 치료계획 선량곡선과 측정된 선량곡선과의 차이가 0.76 mm이었으며, 40% 저선량 영역에서는 차이가 1.29 mm로 저선량 영역보다 고 선량영역에서 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구에서 중합체 겔 선량계와 자기공명영상을 이용하여 소조사면에 대해 3차원적으로 선량을 분석할 수 있을 뿐 아니라 치료방사선 정도관리에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 1999년도 Japanese Journal of Medical Physics
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• pp.399-400
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• 1999

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권2호
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• pp.72-78
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• 2016

중합체 겔 선량계의 치료방사선 선량 평가를 위해 CCD 카메라와 LED 광원을 결합하여 소형 광학컴퓨터단층촬영 스캐너를 제작하였다. LED에서 나온 평행 빔은 아쿠아리움, 겔 팬텀, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 후 CCD 카메라로 영상이 수집되었으며, MATLAB을 이용하여 영상을 재구성하였다. 겔 선량계는 구동 모타와 LabVIEW를 이용하여 $0.72^{\circ}$씩 회전시키었으며, 1회전 당 500장의 슬라이스 영상을 얻는데 걸린 시간은 20분 이내였다. 제작한 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 공간주파수 4.5 lp/mm에서 MTF값은 72%이었다. 중합체 겔 선량계의 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 선형상관계수 $r^2$ 값은 0.987이었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제32권4호
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• pp.99-106
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• 2021

Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.

• 대한방사선치료학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-17
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• 2007

목 적: 최신 방사선 치료에서는 환자 치료계획 시 종양체적에 분포한 3차원 공간적 선량분포의 검증이 중요시 되고 있는 추세이다. 기존의 선량계로는 공간상의 선량분포를 알 수 없어 이러한 문제점을 극복하고자 조직등가 겔 내에서 방사선에 의해 변화된 화학적 변화를 자기공명영상을 이용하여 3차원적 선량 분석을 시행하는 겔 선량계를 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 겔 합성 시료의 조성비에 따른 정상산소 중합체 겔의 특성 연구를 위해 다섯 개 조합의 중합체 겔을 합성하였다. 이후 방사선량과 자기공명영상의 횡이완 시간과의 상관관계를 구하기 위해 겔로 채워진 후 밀봉된 선량측정용 바이알을 제작하였고, 방사선을 조사하였다. 그리고 방사선 조사 후 선량측정용 바이알의 자기공명영상을 획득하였다. 선량특성 평가 항목으로는 자기공명영상과 R2 지도, 조성비 별 선량-R2 반응곡선 및 선량분포 등의 인자를 분석, 평가하였다. 결 과: 각 조성비 별 정상산소 중합체 겔의 선량-R2 반응 곡선에서 set 1, 3, 4, 5 의 기울기는 각각 0.60, 0.775, 0.683, 0.954이며 절편은 각각 0.322, 0.473, 0.611, 1.032이었다. Set 3의 경우 선형성도 다른 조합보다 비교적 우수한 0.9491이며 선량 반응이 일어나는 문턱 값 또한 0.473으로 0.5 Gy 정도에서 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 본 연구에서는 임상에서 실용적으로 사용할 수 있는 정상산소 중합체 겔(normoxic gel)을 항산화제를 사용하여 정상산소 조건에서 합성하였고, 이상적인 조성비를 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.207-215
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• 1998

방사선의 측정방법으로 현재까지 여러 방법들이 쓰여져 왔다. 여기에는 필름을 이용하는 방법, TLD를 이용하는 방법, 전리함(ion chamber)을 이용하는 방법 등이 대체로 가장 많이 쓰여지는 방법이다. 그러나 본 연구에서는 새로운 방사선측정 방법이 시도되었다. 고분자 젤과 핵자기공명영상 (MRI)을 이용한 방법이 그 것이다. 본 연구의 목적은 방사선 측정을 위한 고분자 젤을 합성하고 합성된 젤을 사용하여 젤의 방사선 흡수선량과의 관계를 MRI 영상으로부터 구해서, 이 결과를 근접치료에 쓰이는 seed 선원의 선량분포를 측정하여 가시화 시키는데 있다. 이를 위해 지름 12 cm 원통형 팬텀에 젤을 합성하고, 이 젤을 뇌정위 방사선수술에 쓰이는 30 mm 콜리메이터를 이용하여 여러 단계의 선량을 젤에 조사하였다. 이렇게 조사된 젤은 MRI 을 촬영하였고 이렇게 촬영된 MRI 영상으로부터 젤팬텀의 각 위치의 횡이완시간 (T$_2$ time)을 영상분석 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. 그 결과 젤의 홉수선량과 횡이완시간과는 17 Gy 근처까지는 거의 반비례 ($R^2$=0.993)하는 것을 알 수 있었으며, 이 보다 높은 흡수선량에 대해서는 또 다른 관계가 있음을 알 수 있었다. 또 이것을 이용하여 HDR afterloading system 의 Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포와 2 mCi Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포를 측정하였다. 그리고 이 것을 각각 치료계획컴퓨터에 의한 선량분포곡선과 비교하였다. 본 연구의 결과로는 고분자 젤을 이용한 방사선의 측정방법을 시도하여 홉수선량과 젤의 특성과의 관계를 밝혔으며, 실제로 그접치료에 쓰이는 seed 선원에 의한 선량분포 곡선을 얻는데 적용하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.233-241
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• 2014

본 연구에서는 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 이용하여 방사선 치료계획 시 3차원 흡수선량 분포 검증을 위한 정도 관리 소프트웨어를 개발하여 겔을 이용한 3차원 선량분석 방법을 제시하고자 한다. 우선 치료계획상의 3차원 흡수선량 데이터와 측정한 겔 광학밀도 데이터의 입출력 기능을 구현하였고, 변환 테이블을 이용하여 광학밀도를 흡수선량으로 변환하는 기능을 구현하였다. 겔에서 측정된 흡수선량과 치료계획상의 흡수선량 분포간의 기하학적 매칭을 위하여 3D 볼륨 데이터의 x, y, z 방향 및 회전 변환을 구현하였다. 매칭이 완료된 두 선량 분포간에 일치도를 검증하기 위하여 3차원 감마 인덱스알고리듬을 구현하였고, 감마 통과 지도(gamma passing map) 기반의 일치도 확인 기능을 구현하였다. 광학밀도와 흡수선량간의 관계를 분석하기 위하여 원기둥 형태의 $PRESAGE^{REU}$ 겔을 대상으로 X-선 전산화 단층촬영기를 이용하여 CT 영상을 획득하였고, 방사선 치료계획 시스템(Eclipse, Varian, Palo Alto)을 이용하여 원반 형태의 6개의 가상 표적을 생성하여, 각각에 1 Gy에서 6 Gy까지 선량이 전달되도록 입체조형 방사선 치료계획을 수립하였다. 다음으로 광학 CT 스캐너($Vista^{TM}$, Modus Medical Devices Inc, Canada)를 이용하여 기준 투영 영상들을 획득하였고, 치료계획과 동일하게 겔에 방사선을 조사하였다. 조사2시간 후 매 2시간 간격으로 광학 CT 스캐너로 투영 영상 셋을 획득 후 3차원 광학밀도 데이터로 재구성하였다. 실린더 중심축을 따라 치료계획상의 흡수선량 프로파일과 광학밀도 프로파일을 추출하여 광학선량 대비 흡수선량 대응 테이블을 정의하였다. 이후 본 연구에서 개발한 소프트웨어를 이용하여 3차원상의 선량 분포의 일치도를 평가하였다. 광학밀도와 흡수선량간에는 supra-linear 관계가 나타났으며, 광학밀도는 그 크기에 따라 24시간당 60% 전후로 감쇄하였다. 측정된 흡수선량은 중심축 부근에서는 치료계획 선량과 잘 일치하였으나, 주변부로 갈수록 크게 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 이로 인하여 3D 감마 통과율은 선량 차이율과 DtoA 각각 3%/3 mm의 조건하에 70.36%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 광학 CT 스캐너 내부의 오일과 $PRESAGE^{REU}$ 겔간의 굴절률이 정확하게 매칭되지 않아서 광학 스캔 시 빔이 굴절되어 부정확한 데이터를 만들어 내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 정도 관리소프트웨어는 3차원 겔 선량을 비교 분석하기에 유효한 것으로 평가되었으나, $PRESAGE^{REU}$ 겔로부터 정확한 흡수선량데이터를 획득하기 위해 겔 선량측정 과정의 많은 개선이 요구된다.