• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권3호
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• pp.149-155
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• 2002

최근 들어 방사선 수송이론, 컴퓨터 하드웨어 성능, 및 병렬 연산 기법의 발전에 힘입어, 몬테카를로 기반의 선량계산 기법을 임상에 적용할 수 있게 되었다. 임상적용을 위해 개발된 몬테카를로 기반 선량계산 코드간의 계산 소요 시간과 정확도를 비교할 목적으로 제13차 ICCR (International Conference on the use of Computers in Radiation Therapy, Heidelberg, Germany, 2000) 학술대회에서 벤치마킹 절차서가 제안되었다. 최근, 본원에서도 임상적용을 목표로 28개의 인텔 펜티움 프로세서로 구성된 Linux cluster 시스템을 구축하고, 여기에 몬테카를로 선량계산을 위한 BEAMnrc 코드를 설치하였다. 본 연구의 목적은 위에서 제안된 벤치마킹 절차를 수행하여 본원에서 구축한 몬테카를로 선량계산 시스템의 정량적 성능 평가를 시도하고자 하는 것이었다. 벤치마킹 절차는 크게 다음의 세 과정으로 구성되어 있다. a) 30.5 cm $\times$ 39.5 cm $\times$ 30 cm 의 팬톰(5 ㎣ voxels) 에 대한 통계적 불확정도 2%이내 결과를 얻기 위한 광자선 선량계산 속도. b) 위 팬톰에 대한 전자선의 선량계산 속도. c) 비균질 평판 매질로 구성된 팬톰내 광자선 및 전자선의 선량계산 결과를 EGSr/PRESTA 계산 결과와 비교 제시. 18 MV 광자선에 대해 선량계산 속도 평가 결과 5.5분이 소용되었다. 전자선의 경우, 실제 계산 시간은 광자선에 비해 약 10배 정도 빨랐으나, 병렬 연산을 처리하기 위해 소용되는 추가 시간 때문에 전체 계산에 소요되는 시간은 광자선과 비슷하였다. 본 원에서 사용한 몬테카를로 코드는 EGSnrc로써 EGS4의 개선 버전으로 이들 간의 정확도 비교는 큰 의미가 없을 것으로 판단된다. 하지만 두 계산 결과가 기대했던 바와 같이 매우 잘 일치하였다. 결론적으로, 본원에서 구축한 몬테카를로 치료계획시스템은 임상적용에 무리가 없을 것으로 판단하였다. 추후 본 시스템을 본원에서 사용하는 상용 치료계획시스템과 인터페이스를 개발하여, 통합환경을 구축함으로써, 몬테카를로 기반의 치료계획시스템의 임상적용과 관련된 연구들을 수행해 나갈 계획이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권2호
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• pp.81-90
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• 2012

방사선 치료에서 부정확한 환자 셋업이 표적에 전달되는 선량에 미치는 영향과 치료 마진과의 연관성을 몬테칼로 기법을 사용한 전산모사를 통하여 분석하였다. 실제 방사선 치료를 받은 직장암 환자에 대한 임상표적체적(CTV: Clinical Target Volume) 및 주요장기의 구조와 치료계획 시스템(Eclipse 8.9, USA)을 이용하여 수립된 세기조절 방사선치료계획에서의 선량분포에 대한 데이터를 전산모사에서 사용하였다. 전산모사 프로그램은 리눅스환경에서 오픈소스인 ROOT 라이브러리와 GCC를 기반으로 본 연구를 위하여 개발되었다. 환자셋업오차의 확률분포를 정규분포로 가정한 것에 따라 무작위로 생성된 크기만큼 셋업이 부정확한 경우를 모사하여 임상표적체적에서의 선량분포의 변화와 오차크기에 따른 마진크기를 3차원입체조형 방사선치료에 사용되는 마진공식과 비교분석 하였다. 셋업오차 생성에 사용된 정규분포의 표준편차 크기는 1 mm부터 10 mm까지 1 mm간격으로 두었으며 계통오차와 통계오차별로 2,000번 전산모사했다. 계통오차의 경우 전산모사에 사용된 표준편차가 커질수록 임상표적체적에 조사되는 최소선량 $D_{min}^{stat{\cdot}}$은 100.4%에서 72.50%로 감소하였고 평균선량 $\bar{D}_{syst{\cdot}}$도 100.45%에서 97.88%로 감소한 반면에 표준편차${\Delta}D_{sys}$는 0.02%에서 3.33%로 증가하였다. 통계오차의 경우 최소선량 $D_{min}^{rand{\cdot}}$은 100.45%에서 94.80%감소하였고 평균선량 $\bar{D}_{syst{\cdot}}$도 100.46%에서 97.87%로 감소하였으며 표준편차 ${\Delta}D_{rand}$는 0.01%에서 0.63%로 증가하였다. 그리고 마진공식으로부터 전산모사에 사용된 셋업오차에 해당되는 마진크기를 구하고 모집단비율(population ratio)을 정의하여 기존 마진공식의 목적이 세기조절방사선치료에 만족함을 확인했다. 개발된 전산모사 프로그램은 해당 환자의 치료계획 정보를 직접 사용하므로 직장암만 아니라 두경부암, 전립선암 등 여러 환부에 적용 가능하며 셋업오차 및 선량변화에 연관된 연구에도 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제47권5호
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• pp.50-60
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• 2010

지난 반세기 동안 컴퓨터 시스템의 발전으로 개인용 컴퓨터와 소프트웨어 산업은 유래 없는 호황을 누렸다. 21세기에 들어서는 이러한 흐름이 모바일 기기로 점차 이동하면서 임베디드 시스템 시장이 폭발적으로 증가하였다. 휴대전화, 내비게이션 시스템, PMP 등의 휴대용 멀티미디어 기기들은 시장에 쏟아져 나온 반면에 대부분의 산업용 제어시스템은 여전히 단순제어 시스템에 의존하여 제품이 개발되고 있다. 실제로 이를 첨단 하드웨어와 소프트웨어의 기술로 전환하려고 해도 그 수요가 모바일 시장에 비해 낮아 부품수급이 어렵고 가격이 상승하는 문제를 안고 있으며 기술개발 시 발생하는 많은 비용과 인력은 기업 입장에서는 투자 부담이 될 수밖에 없다. 그러나 미래 고객들에게 제품에 대한 기업 이미지를 끌어올리기 위해서는 고성능 시스템의 하드웨어와 소프트웨어 플랫폼 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 네트워크 임베디드 시스템의 최적화된 하드웨어 플랫폼과 소프트웨어 플랫폼을 개발하였다. 개발된 플랫폼은 멀티미디어 기능을 추가하여 고급형 제품을 위한 플랫폼으로 제작하였다. 멀티미디어 기능을 구현하기 위해서 텔레칩스 사의 멀티미디어 프로세서인 TCC8300을 기반으로 개발하였으며 프로세서 내부의 다양한 병렬하드웨어 기능을 이용함으로써 회로상의 부품의 수를 최소화 하고 성능 향상과 더불어 전력소모량을 최소화하였다. 그리고 소프트웨어의 기술비용(로열티)을 없애기 위해서 오픈소스 기반의 운영체제인 임베디드 리눅스와 오픈소스 기반의 그래픽 라이브러리인 TinyX와 GTK+를 이용하여 GUI(Graphic User Interface)를 구현하였다. 또한 개발된 플랫폼을 이용하여 여러 가지 방식의 YUV2RGB 프레임 변환 실험 및 측정을 통해서 성능 및 프레임별 변환 시에 소모되는 전력량을 계산하였고 플랫폼의 각 부분별 동작에 대한 전력소모량 측정을 통해서 플랫폼 구성 시 필요한 전력과 성능을 예측할 수 있도록 하였다. 응용제품을 개발할 때 주어진 기능 및 성능 그리고 저전력 등의 사양이 구현 가능한지 분석하고 절충할 때 사용할 수 있는 모델식을 개발하였고 이를 활용하여 직접 제작해 봄으로써 신뢰성을 입증하였다. 이 때, 하드웨어 부품들은 휴대폰 생산 시에 사용되는 부품들을 사용함으로써 저가의 부품을 안정적으로 수급하여 대량생산을 용이하게 하였다.