• 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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• 제56권6호
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• pp.2247-2257
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• 2024

To investigate the impact of the recently released pediatric reference voxel phantoms (0-, 1-, 5-, 10-, 15-year-old males and females) of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) on organ dose estimates for radioactive iodine (RAI) treatment in pediatric patients, we calculated and analyzed pediatric-specific iodine131 S values (r_T ← thyroid) for the 30 radiosensitive organs by conducting Monte Carlo simulations using the Geant4. The gender dependency in the S values was frequently seen for the 15-year-old phantoms with higher S values of female than male. In addition, the age dependency in the S values was observed for most target organs; that is, the S values tend to decrease for older ages (e.g., ~120 times for the gonads between the adult and newborn) due mainly to the inter-organ distances generally longer for older ages. Moreover, we observed that the iodine-131 S values tend to be significantly greater by up to ~145.5 times than those of the stylized phantoms that have been widely used for organ dose estimates of pediatric RAI patients. We believe that the pediatric-specific iodine-131 S values (r_T ← thyroid) of the ICRP pediatric reference voxel phantoms should be beneficial to improve the dosimetry of pediatric RAI patients.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제64권6호
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• pp.983-994
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• 2021

Objective : The effectiveness of gamma knife radiosurgery (GKR) in the treatment of brain metastases is well established. The aim of this study was to evaluate the efficacy and safety of maximizing the radiation dose in GKR and the factors influencing tumor control in cases of small and medium-sized brain metastases from non-small cell lung cancer (NSCLC). Methods : We analyzed 230 metastatic brain tumors less than 5 mL in volume in 146 patients with NSCLC who underwent GKR. The patients had no previous radiation therapy for brain metastases. The pathologies of the tumors were adenocarcinoma (n=207), squamous cell carcinoma (n=18), and others (n=5). The radiation doses were classified as 18, 20, 22, and 24 Gy, and based on the tumor volume, the tumors were categorized as follows : small-sized (less than 1 mL) and medium-sized (1-3 and 3-5 mL). The progression-free survival (PFS) of the individual 230 tumors and 146 brain metastases was evaluated after GKR depending on the pathology, Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) performance score (PS), tumor volume, radiation dose, and anti-cancer regimens. The radiotoxicity after GKR was also evaluated. Results : After GKR, the restricted mean PFS of individual 230 tumors at 24 months was 15.6 months (14.0-17.1). In small-sized tumors, as the dose of radiation increased, the tumor control rates tended to increase (p=0.072). In medium-sized tumors, there was no statistically difference in PFS with an increase of radiation dose (p=0.783). On univariate analyses, a statistically significant increase in PFS was associated with adenocarcinomas (p=0.001), tumors with ECOG PS 0 (p=0.005), small-sized tumors (p=0.003), radiation dose of 24 Gy (p=0.014), synchronous lesions (p=0.002), and targeted therapy (p=0.004). On multivariate analyses, an improved PFS was seen with targeted therapy (hazard ratio, 0.356; 95% confidence interval, 0.150-0.842; p=0.019). After GKR, the restricted mean PFS of brain at 24 months was 9.8 months (8.5-11.1) in 146 patients, and the pattern of recurrence was mostly distant within the brain (66.4%). The small and medium-sized tumors treated with GKR showed radiotoxicitiy in five out of 230 tumors (2.2%), which were controlled with medical treatment. Conclusion : The small-sized tumors were effectively controlled without symptomatic radiation necrosis as the radiation dose was increased up to 24 Gy. The medium-sized tumors showed potential for symptomatic radiation necrosis without signifcant tumor control rate, when greater than 18 Gy. GKR combined targeted therapy improved the tumor control of GKR-treated tumors.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권4호
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• pp.216-222
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• 2015

천연방사성물질을 취급하는 산업시설의 종사자들은 공정에서 발생하는 공기 중 입자의 흡입에 의해 만성적인 내부피폭을 받을 수 있다. 방사성 물질을 함유한 공기 중 입자 흡입에 의한 내부피폭은 입자의 크기, 모양, 밀도, 흡수형태에 따라 달라진다. 본 연구에서는 공기 중 부유 입자의 물리화학적 특성에 따른 피폭방사선량 민감도를 평가하였다. 흡입에 의한 내부피폭선량 평가는 국제방사선방호위원회 66 인체호흡기모델을 이용하였다. 일반적으로 입자의 크기가 감소할수록 예탁유효선량은 증가하는 경향을 보였으며, 입자 크기 $0.01{\mu}m$와 $100{\mu}m$ 에서의 피폭방사선량은 $^{238}U$ 의 경우 약 100 배, $^{230}Th$ 의 경우 약 50 배 차이를 보였다. 모양인자가 작을수록 피폭방사선량은 높게 나타났으며, 모양인자가 1 일 때 피폭방사선량은 모양인자가 2 일 때 보다 18% 높았다. 입자의 밀도가 증가할수록 피폭방사선량은 높게 나타났으며, 입자 밀도가 $11g{\cdot}cm^{-3}$ 인 경우 피폭방사선량은 밀도가 $0.7g{\cdot}cm^{-3}$ 인 경우에 비해 60% 높게 나타났다. $^{238}U$ 의 경우 피폭방사선량은 흡수형태 S, M, F 순으로 높게 나타났으며, 흡수형태 S 의 경우 F 에 비해 피폭방사선량이 약 9 배 높게 나타났다. $^{230}Th$ 의 경우 피폭방사선량은 흡수형태 F, M, S 순으로 높게 나타났으며, 흡수형태 F 의 경우 S 에 비해 피폭방사선량이 약 16 배 높게 나타났다. 민감도 평가에서 나타난 것처럼 입자의 물리화학적 특성을 고려하지 않고 피폭방사선량을 평가하는 경우 평가값은 실제값에 비해 수십 혹은 수백 배 이상 왜곡 될 수 있다. 천연방사성물질을 취급하는 작업장에서 종사자의 정확한 피폭방사선량 평가를 위해서는 취급하는 물질, 작업환경 등을 고려하고 입자의 물리화학적 특성값을 실측하여 실시하는 것이 바람직하다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.3985-3995
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• 2022

The emergence of new nanoscale technologies has imposed significant challenges to designing reliable electronic systems in radiation environments. A few types of radiation like Total Ionizing Dose (TID) can cause permanent damages on such nanoscale electronic devices, and current state-of-the-art technologies to tackle TID make use of expensive radiation-hardened devices. This paper focuses on a novel and different approach: using machine learning algorithms on consumer electronic level Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) to tackle TID effects and monitor them to replace before they stop working. This condition has a research challenge to anticipate when the board results in a total failure due to TID effects. We observed internal measurements of FPGA boards under gamma radiation and used three different anomaly detection machine learning (ML) algorithms to detect anomalies in the sensor measurements in a gamma-radiated environment. The statistical results show a highly significant relationship between the gamma radiation exposure levels and the board measurements. Moreover, our anomaly detection results have shown that a One-Class SVM with Radial Basis Function Kernel has an average recall score of 0.95. Also, all anomalies can be detected before the boards are entirely inoperative, i.e. voltages drop to zero and confirmed with a sanity check.

• 대한핵의학회지
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• 제30권1호
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• pp.77-85
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• 1996

목적 : 그레이브스 갑상선기능항진증 환자에서 개개인마다 유효반감기가 차이가 있기 때문에, 방사성옥소 치료시 용량산출법에서, 고정된 유효반감기를 사용하는 경우에는 환자에 따라 과용량 뿐만아니라, 부족한 용량을 투여하게 되는 문제점이 있다. 저자들은 환자마다 다양하게 나타나는, 유효반감기를 $^{131}I$ 치료의 효과를 결정하는 가능한 한 인자로서 평가하고, 방사성옥소 투여후에 실제 유효반감기를 추정하고, 이를 기준으로 환자에게 실제 흡수된 방사선 흡수선량을 구하고 예정 흡수선량에 도달하기 위해 필요한 조사선량을 추정하기 위해서 본 연구를 시작했다. 대상 및 방법 : 대상은 1995년 4월부터 본원의 갑상선 클리닉을 방문한 환자중 그레이브스병 갑상선기능항진증으로 진단받았으나 항갑상선제를 장기간 복용에도 불구하고 관해를 유도하지 못했던 경우와, 항갑상선제에 대한 부작용으로 복용할 수 없는 환자 및 환자가 수술적 치료를 거부한 12명의 환자를 대상으로 방사성옥소 치료를 실시하였다. 수정된 Quimby-Marrinelli[투여량(MBq)=$absorbed\;dose(100Gy){\times}thyroid\;weight(g){\times}25{\div}T_{1/2}(day){\div}24hr$ $^{131}I$ uptake(%)]공식에 의해서 계산된 용량을 기준으로 방사성옥소를 투여한 후에 24, 48, 72, 96, 120시간당 방사성 옥소의 갑상선흡수율을 구한후 생물학적반감기, 유효반감기, 흡수선량을 구하였다. 결과: 1) 환자들에서 방사성옥소 투여시 실제 생물학적반감기는 9.5일에서 67.2일까지 다양하게 나타났고 평균 $21{\pm}13.0$(S.D.)일 이었다. 유효반감기는 평균 $5.3{\pm}0.88$(S.D.)일 이었으며 4.3일에서 7.1일까지였다. 2) 평균 방사성옥소 투여량은 532MBq(S.D.=${\pm}254$), 이때 실제 흡수선량은 112Gy(S.D.=${\pm}50.9$)였고, 갑상선조직 1그람당 100Gy의 흡수선량의 도달에 필요한량은 평균 583MBq(S.D.=${\pm}385$)였으며 평균 51MBq의 추가 용량투여가 필요하였다. 3) 방사성옥소의 추적자용량과 치료량에서의 갑상선 옥소섭취율의 변화는 t 값이 3.85, p<0.001로서 유의수준 0.01에서 유의한 차가 인정되었다. 4) 갑상선 중량측정에 있어서 갑상선스캔과 초음파사이에 유의한 차이를 보이지 않았다. 5) 유효반감기, 갑상선중량, 치료전과 치료후의 방사성옥소섭취율은, 40세 이전과 40세 이후의 양군에 있어서 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론 : 그레이브스병 환자의 방사성옥소 치료시 용량결정 방법에서 실제 유효반감기를 이용한 방법은, 치료자가 목표로 한 흡수선량을 환자들에게 되도록 정확하게 투여하여, 방사성옥소 투여 후 잦은 빈도로 발생하는 갑상선기능저하증과, 치료실패의 빈도를 줄일 수 있을 것으로 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권2호
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• pp.105-113
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• 1998

고에너지 광자선을 발생시키는 의료용선형가속기의 선질은 경우에 따라 변이를 가져오게 된다. 이러한 변이를 정확하게 판정하여 줄 수 있는 방사선측정법의 활용은 매우 중요하다. 보편적으로 광자선의 측정에 있어서 전리함의 사용이 아주 빈번하였으나 전자포탈영상장치(EPID)의 등장은 새로운 방사선측정법에 대한 가능성의 시작을 예견해준다. 실험은 6MV 광자선의 대칭성, Light/Radiation congruence, 그리고 Wedge filter를 통한 간편한 에너지의 변화에측과 위치의 정확도에 대하여 측정을 시행하였다. 사실 방사선측정의 대표적인 방법은 물팬톰-전리함응 이용한 모델인데 본 실험에서는 영상의 화소가 지니는 디지탈 값을 적절한 소프트웨어로 읽어내어서 데이터를 환산하여 결과를 얻었다. 선행실험에서 얻은 상대선량률을 적용하여 대칭성에서는 조사야영역이 l0$\times$10$cm^2$ 일 때 횡축과 종축에서 1.2%, 1.2%로 비교적 오차가 적었다. 그리고 Light/Radiation field congruence 여부는 횡축이 0.3%, 그리고 종축이 0.2%로서 예상한 기대값에 접근하였다. 다음으로 wedge filter를 활용한 에너지의 변이와 위치의 정확도에 대한 움직임을 알 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제33권4호
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• pp.276-283
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• 2015

Purpose: We evaluated the efficacy and toxicity of repeated high dose 3-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT) for patients with unresectable hepatocellular carcinoma. Materials and Methods: Between 1998 and 2011, 45 patients received hepatic re-irradiation with high dose 3D-CRT in Samsung Medical Center. After excluding two ineligible patients, 43 patients were retrospectively reviewed. RT was delivered with palliative or salvage intent, and equivalent dose of 2 Gy fractions for ${\alpha}/{\beta}=10Gy$ ranged from $31.25Gy_{10}$ to $93.75Gy_{10}$ (median, $44Gy_{10}$). Tumor response and toxicity were evaluated based on the modified Response Evaluation Criteria in Solid Tumors criteria and the Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE) ver. 4.0. Results: The median follow-up duration was 11.2 months (range, 4.1 to 58.3 months). An objective tumor response rate was 62.8%. The tumor response rates were 81.0% and 45.5% in patients receiving ${\geq}45Gy_{10}$ and $<45Gy_{10}$, respectively (p = 0.016). The median overall survival (OS) of all patients was 11.2 months. The OS was significantly affected by the Child-Pugh class as 14.2 months vs. 6.1 months (Child-Pugh A vs. B, p < 0.001), and modified Union for International Cancer Control (UICC) T stage as 15.6 months vs. 8.3 months (T1-3 vs. T4, p = 0.004), respectively. Grade III toxicities were developed in two patients, both of whom received ${\geq}50Gy_{10}$. Conclusion: Hepatic re-irradiation may be an effective and tolerable treatment for patients who are not eligible for further local treatment modalities, especially in patients with Child-Pugh A and T1-3.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.9-17
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• 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.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4659-4663
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• 2023

The use of iodine S values derived using the International Commission Radiological Protection (ICRP) phantoms may introduce significant bias in internal dosimetry for Koreans due to anatomical variability. In the current study, we produced an extensive dataset of Korean S values for selected five iodine radioisotopes (I-125, I-129, I131, I-133, and I-134) for use in radiation protection. To calculate S values, we implemented Monte Carlo simulations using the Mesh-type Reference Korean Phantoms (MRKPs), developed in a high-quality/fidelity mesh format. Noticeable differences were observed in S value comparisons between the Korean and ICRP reference phantoms with ratios (Korean/ICRP) widely ranging from 0.16 to 6.2. The majority of S value ratios were lower than the unity in Korean phantoms (interquartile range = 0.47-1.28; mean = 0.96; median = 0.69). The S values provided in the current study will be extensively utilized in iodine internal dosimetry for Koreans.