• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권2호
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• pp.89-95
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• 2004

세기조절방사선치료(IMRT)에서는 일반적인 방사선 치료에서 사용되는 조사면에 비해 비교적 작은 크기의 빔조각(beamlet)을 사용하여 방사선의 세기를 조절하는 새로운 치료법으로 이에 대한 비균질 효과는 많은 연구가 필요하다. 우리는 기하학적으로 일정한 비균질 팬텀들에서 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 선량값을 라디오크로믹 필름에 의한 선량값과 회선/중첩 방법에 의한 선량 계산 값과 서로 비교하였다. 몬테 카를로 모사를 위하여 EGS4 코드 기반의 BEAM 코드를 사용하였으며 이를 이용하여 Varian 2300C/D 선형가속기의 두부를 호사하였다. 측정과 모사에 사용된 조사면은 1${\times}$1$\textrm{cm}^2$, 2${\times}$2$\textrm{cm}^2$, 그리고 5${\times}$5$\textrm{cm}^2$이었다. 또한 팬텀의 물질은 솔리드 워터, 폐 등가 물질, 뼈 등가 물질을 사용하여 세 경우의 비극질 팬텀들을 설정하여 방사선을 조사하였다. 회선/중첩 방법과 몬테 카를로 방법에 의한 선량 계산치는 광자 측면선량의 경우 $\pm$1 mm, 깊이선량의 경우 $\pm$2% 이내로 선량측정치와 잘 일치함을 볼 수 있었다. 결론적으로 회선/중첩 방법과 몬테 카를로 방법이 소조사면에서도 필름 측정 데이터와 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.295-303
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• 2023

Whole-body counters are widely used to assess internal contamination after a nuclear accident. However, it is difficult to determine radioiodine activity due to limitations in conventional calibration phantoms. Inhaled or ingested radioiodine is heterogeneously distributed in the human body, necessitating time-dependent biodistribution for the assessment of the internal contamination caused by the radioiodine intake. This study aims at calculating counting efficiencies considering the biodistribution of ¹³¹I in whole-body counting measurement. Monte Carlo simulations with computational human phantoms were performed to calculate the whole-body counting efficiency for a realistic radioiodine distribution after its intake. The biodistributions of ¹³¹I for different age groups were computed based on biokinetic models and applied to age- and gender-specific computational phantoms to estimate counting efficiency. After calculating the whole-body counting efficiencies, the efficiency correction factors were derived as the ratio of the counting efficiencies obtained by considering a heterogeneous biodistribution of ¹³¹I over time to those obtained using the BOMAB phantom assuming a homogeneous distribution. Based on the correction factors, the internal contamination caused by ¹³¹I can be assessed using whole-body counters. These correction factors can minimize the influence of the biodistribution of ¹³¹I in whole-body counting measurement and improve the accuracy of internal dose assessment.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권1호
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• pp.21-34
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• 2008

환자의 CT자료를 기반으로 만들어진 3차원상의 표적물질에 전자 및 광자의 전달 현상을 계산하는 몬테카를로(MC) 도즈계산용 병렬프로그램 (PMCEPT 코드)을 개발하여 베어울프 PC 클러스터에 탑제하였다. 시뮬레이션에서 오차를 최소화하고 코드를 더욱 발전시키기 위해서는 현재의 MC 코드의 한계를 아는 것이 매우 유익하다. 이러한 관점에서 저자는 PMCEPT코드를 이용하여 이질 혹은 동질의 표적물질에서 표준화된 깊이 도즈를 계산하여 잘 알려진 다른 코드들, MCNP5, EGS4, DPM, GEANT4 및 실험결과와 비교를 하였다. PMCEPT결과는 이질 혹은 동질의 표적에서 다른 코드들과 $1{\sim}3%$ 오차 범위 안에서 잘 일치하였다. 계산시간 비교에 있어서도 PMCEPT 코드가 MCNP5 보다는 약 20배, GEANT4코드보다는 약 3배정도 빨랐다. 이러한 결과를 종합하면, PMCEPT코드는 의학물리분야의 시뮬레이션 코드로 사용하기에 매우 좋은 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권2호
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• pp.100-109
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• 2014

정위신체방사선치료(SBRT)에서 환자의 호흡에 대한 정확한 치료위치의 확보는 필수적으로 고려되어야 하며 그 정확성에 관련하여 많은 연구들이 진행되어왔다. 본 연구에서는 실제 호흡에 의한 움직임과 실제 환자 폐의 형태를 고려한 팬텀실험으로 실제 치료에서 일어나는 임상적 상황을 모사함으로 호흡 동조 부피적조절회전 방사선치료(Volumeric Modulated Arc Therapy, VMAT) 기법을 이용한 폐부 SBRT의 정확성을 분석하는 방법을 제시하고자 하였다. SBRT을 받은 폐암 환자의 CT 영상을 기반으로 3D 프린터를 이용하여 치료부위와 유사하게 폐 팬텀을 제작하였고 환자 호흡과 동일하게 움직임을 재현할 수 있도록 $QUASAR^{TM}$ 호흡 동조 구동 팬텀(Modus Medical Devices, London, Canada)에 장착하여 호흡동조 VMAT에서의 2차원 선량 분포를 평가할 수 있는 시스템을 구축하였다. 폐 팬텀은 종양부위를 중심으로 2등분하여 EBT3 필름을 삽입하고 선량분포를 측정할 수 있도록 제작되었다. 비균질 조건에서의 선량계산의 정확성을 확인하기 위하여 균질한 플라스틱 팬텀과 제작된 비균질 폐 팬텀에서 Analytical Anisotropic Algorithm (AAA)와 AcurosXB (AXB) 두가지 알고리즘으로 선량계산을 하여 비교, 분석하였다. 움직임에 대한 치료의 정확성을 평가하기 위하여 호흡동조와 비 호흡동조의 경우, 그리고 움직임이 없는 조건에서 선량분포를 취득하여 치료계획 선량에 대한 감마지표를 분석하였다. 치료부위 GTV에서의 CT number는 실제 환자의 경우 78 HU를 나타내었고 모사된 폐 팬텀의 경우 92 HU를 나타내었다. 팬텀 내 폐 조직부분은 3D프린터로 적층하는 과정에서 격자구조의 형태를 이용하여 구현하였다. 측정된 필름선량은 AAA 알고리즘을 이용한 치료계획 선량에 대하여 움직이는 팬텀에서 호흡동조의 유무에 따라 3%/3 mm 감마지표 조건하에서 각각 88%와 78%의 감마합격률을 나타내었으며, 움직임이 없는 경우 95% 이상의 감마합격률을 보였다. AXB 알고리즘을 적용하였을 경우에는 모든 경우에서 98% 이상의 합격률을 나타내었다. 균질한 플라스틱 팬텀에 대하여 측정하였을 때 두가지 선량계산 알고리즘을 포함한 모든 조건에서 99% 이상의 감마합격률을 나타내었다. 선택된 환자의 호흡 진폭이 비교적 작고 inhale보다는 exhale에 더 오래 머무르는 호흡패턴 때문에 3%/3 mm 감마 기준에서는 호흡에 따른 차이가 거의 나타나지 않은 것으로 이해되었다. 선량계산의 정확성에서는 AAA 알고리즘을 적용하였을 때보다 AXB 알고리즘을 적용하였을 때가 균질과 비균질 환경에서의 선량 분포에 따른 감마 합격률의 차이가 적게 나타남을 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 환자와 유사하게 제작된 폐 팬텀에 실제 환자 호흡 패턴을 연동함으로 새로운 4D 치료선량 분포 검증 방법을 제시하였고 보다 사실적인 선량분포를 반영한 개별 환자 치료의 정확성 검증이 가능할 것으로 평가되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권3호
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• pp.138-147
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• 2005

몬테칼로 선량계산 시 적절한 정확도를 얻기 위해서는 계산입자수를 늘려야 하고 그로 인해 계산 시간이 오래 걸리게되므로 일상적 치료계획의 선량계산 방법으로 이용되지 못했다. 본 연구에서는 몬테칼로 모의실험 시 계산입자 수를 줄여서 선량계산을 수행한 후 잡음 감소 필터를 적용하여 선량계산 결과를 개선하고자 하였다. 이를 위해 국소 최소자승 잡음 감소 필터를 제작하고 광자선 및 전자선 균질/비균질 팬텀 내 선량계산 결과에 대하여 적용하여 선택적 여과를 수행하였으며 그 유효성을 등선량 곡선 비교 및 감마시험을 통하여 검증하였다. 연구 결과 통계적 불확실도를 2$\%$ 이내로 유지하기 위해 필요한 계산입자수의 10$\%$ 이하의 계산입자 수를 이용하여 몬테칼로 선량계산 뒤 후처리한 결과가 기준계산 입자수를 이용하여 얻은 몬테칼로 선량계산 결과와 유사해질 수 있음을 확인하였다.