• 제목/요약/키워드: Medical equipment

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ACR 팬텀을 이용한 시스템별 유방검사 영상의 비교 연구 (A Comparative Study on Image Quality of Breast Image Tests using ACR Phantom)

  • 홍동희;정홍량;임청환
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제29권4호
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    • pp.241-247
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    • 2006
  • 최근 유방 영상 검사는 의료영상저장전송시스템(Picture Archiving and Communication System, PACS)의 도입과 특수의료장비에 관한 정도관리 실시로 인해 Computed Radiography(CR)과 Digital Radiography(DR)에 관한 관심도와 이용도가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 유방영상검사에 이용되고 있는 각 시스템별 검출기의 영상 화질을 정도관리 시 사용되는 ACR 팬텀을 이용하여 비교 분석하였다. 평가 방법은 심리적인 방법으로 ACR 팬텀을 이용한 영상의 수치 값을 SPSS 통계프로그램을 이용하여 유의성과 신뢰도를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. Fiber에서는 Screen-Film인 경우 3.9점, CR($50\;{\mu}m$)인 경우 4.2점, CR($100\;{\mu}m$)인 경우 3.2점, DR인 경우 4.2점을 얻어 CR($50\;{\mu}m$), DR, Screen-Film, CR($100\;{\mu}m$)순으로 높은 점수를 받았다(P<0.05). 2. Calcification은 Screen-Film인 경우 2.7점, CR($50\;{\mu}m$)인 경우 2.5점, CR($100\;{\mu}m$)인 경우 2.0점, DR인 경우 2.9점을 얻어 DR, Screen-Film, CR($50\;{\mu}m$), CR($100\;{\mu}m$) 순으로 높은 점수를 받았다(0.025(P<0.05). 3. Mass는 Screen-Film인 경우 3.8점, CR($50\;{\mu}m$)인 경우 3.8점, CR($100\;{\mu}m$)인 경우 3.6점, DR인 경우 4.5점을 얻어 DR, CR($50\;{\mu}m$), Screen-Film, CR($100\;{\mu}m$) 순으로 높은 점수를 받았다(P<0.1). 4. 합계점수 평가는 Screen-Film인 경우 10.4점, CR($50\;{\mu}m$)인 경우 10.6점, CR($100\;{\mu}m$)인 경우 8.7점, DR인 경우 11.3점을 얻어 DR, CR($50\;{\mu}m$), Screen-Film, CR($100\;{\mu}m$) 순으로 높은 점수를 받았다. 이상의 결과는 DR, Screen-Film시스템이 CR($100\;{\mu}m$)에 비해 화질이 우수하다는 것을 알 수 있다. 하지만 DR은 소자에 의한 불안정성, Screen-Film은 artifact에 의한 화질 저하 등 단점을 가지고 있으며, 화질 저하가 문제였던 CR시스템 중 Dual-Side방식의 CR($50\;{\mu}m$)을 사용한 경우에는 Screen-Film 시스템과 차이가 없는 것으로 나타났다. 향후 방사선 영상검사가 디지털화 되는 추세이므로 유방영상검사도 각 시스템의 발전과 보완이 필요할 것으로 사료된다.

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Onco. Flash Processing 적용에 따른 핵의학 영상의 유용성 평가 (Usefulness in Evaluation of NM Image which It Follows in Onco. Flash Processing Application)

  • 김정수;김병진;김진의;우재룡;김현주;신희원
    • 핵의학기술
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    • 제12권1호
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    • pp.13-18
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    • 2008
  • 목적: 다양한 algorism에 의한 영상처리기법은 핵의학 영상을 결정짓는 중요한 부분을 차지하고 있다. 이에 새로운 영상처리기법인 SIEMENS (made by pixon)사의 Onco. flash processing reconstruction을 적용하여 기존의 영상처리기법을 이용한 영상과 비교 분석함으로써 그 임상적 유용성을 평가한다. 대상 및 방법: 1) Scan speed의 차이에 의한 whole body bone scan을 시행하고, raw data와 processing data의 imaeg quality를 비교 분석하여 상대 평가한다. 2) Bone static scan을 acquisition count를 달리하여 시행하고, raw data와 processing data의 image quality를 비교 분석하여 상대 평가한다. 3) 4 quadrant - bar phantom을 이용하여 raw data와 processing data와의 육안적 평가를 통한 image quality를 확인한다. 4) LSF을 통한 raw data와 processing data의 FWHM을 구하여 해상력 평가를 확인한다. 결과: 1) Whole body bone scan을 시행하여 본원 핵의학 판독의의 blinding test한 결과 scan speed 20 cm/min의 raw data와 30 cm/min의 processing data에는 임상 판독에 영향을 미칠 수준의 image quality 저하가 없었으나, 40 cm/min processing data는 영상 판독과 진단에 오류의 가능성을 배제 할 수 없는 image quality의 향상을 볼 수 없었다. 2) Bone static scan의 경우 200 kcts processing data는 200 kcts raw data보다 확실한 image quality의 향상을 가져왔으며 400 kcts raw data와 비교한 본원 핵의학 판독의 blinding test 결과 판독과 진단에 무리가 없을 수준의 유사한 image quality를 보였다. 3) 4 quadrant - bar phantom을 이용하여 raw data와 processing data와의 육안적 평가는 processing을 통한 image quality의 향상을 확인할 수 있었다. 4) LSF을 통한 raw data와 processing data의 FWHM 평가 결과, resolution의 뚜렷한 증가나 감소의 확인은 할 수 없었다. 이는 noise level의 감소와 high S/N ratio 때문이라 판단된다. 결론: 기존의 영상과 비교 분석하여 평가한 결과 Onco. flash processing reconstruction을 적용한 경우 일정 수준까지 뚜렷한 image quality의 향상을 보였으며, 이는 장비 가동률의 상승과 환자 대기일수의 단축 그리고 저선량 검사에 따른 방사선 피폭에 대한 적극적 방어의 관점에서 현재 임상 핵의학에 충분한 유용성과 타당성이 있을 것으로 사료된다.

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18F-FDG PET/CT 검사에서 정량분석에 관한 CT와 MRI 조영제의 효과 (The Effectiveness of CT and MRI Contrast Agent for SUV in 18F-FDG PET/CT Scanning)

  • 차상영;조용귀;이용기;송종남;최남길
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.255-261
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    • 2016
  • PET/CT 촬영에서 정량분석에 영향을 주는 다양한 인자 중 현재 상품화된 CT 조영제와 MRI 조영제의 종류별 각 성분의 특성에 따른 SUV의 변화를 비교 분석하고자 하였다. 실험장비는 Discovery 690 PET/CT(Ge)와 NEMA NU2-1994 PET phantom를 이용하였고, 팬텀에 증류수 2/3를 채워 넣은 후 방사성동위원소(18F-FDG 37 MBq)와 각각의 CT와 MRI 조영제를 순차적으로 주입하여 팬텀을 고르게 교반하고 다시 증류수를 가득 채운 후 기포가 생기지 않게 하였다. 방출스캔은 FDG 또는 FDG와 혼합한 조영제를 넣고 40분에 15분 동안 스캔하였으며, 투과스캔은 CT로 관전압 120 kVp, 관전류 40 mA, 회전시간 0.5 sec, 단면두께 3.27 mm, DFOV 30 cm의 조건으로 스캔하였다. 분석방법으로 정량분석은 각각 10, 15, 20, 25, 30번째 slice에서 region of interest (ROI)를 설정하여 각각 SUVmean, SUVmax를 구하였다. 결과적으로 순수 FDG 영상과 비교에서 MRI 조영제를 혼합한 3종류의 영상 모두에서 SUVmean가 높게 측정되었으나 통계적 유의성은 없었고, SUVmax 에서는 유의한 결과를 얻었다. 또한 4종류의 CT 조영제 영상은 SUVmean, SUVmax 모두 유의한 결과를 얻었다. PET/CT는 영상의 정확도를 위해 감쇠 보정은 다양한 방법으로 시행되고 있지만 CT와 MRI 조영제는 감쇠보정 시 영상의 왜곡에 의한 진단적 가치를 저하시킬 수 있다. 이러한 이유로 진료 당일 여러 종류의 검사를 시행하기 전 반드시 선행되어야 할 검사를 선별하여 서로 영향을 주지 않도록 함으로서 고객에게 차별화된 양질의 의료서비스를 제공해야 한다.

결핵 진단에서 ICT Tuberculosis Test Kit의 효용성 (Evaluating the Usefulness of the ICT Tuberculosis Test Kit for the Diagnosis of Tuberculosis)

  • 장철훈;손한철;류기찬;박순규;이선호;김성률;박기형;김우석;구경수
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제46권4호
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    • pp.473-480
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    • 1999
  • 배 경: 우리 나라는 결핵의 유병률이 높기 때문에 간편하고 민감도가 높은 결핵 진단 방법이 필요하나, 결핵균의 특정한 균체 항원에 대한 항체 생성의 정도가 지역마다 다르고, 국가별로 BCG 예방 접종에 대한 정책이나 결핵의 유병률이 다르므로 우리 나라의 경우에도 외국에서 개발된 혈청 항체 검사 kit를 결핵 환자의 진단에 이용할 수 있을지 알 수 없다. 그래서 38-kDa 단백을 포함한 5가지 항원을 nitrocellulose 막에 고착시킨 항체 검사 kit인 ICT가 최근 소개되었기에 이를 이용한 항체 검사가 결핵의 진단에 유용하게 이용될 수 있는지를 알아보고자 하였다. 방 법: 결핵 환자군으로 진단 당시 과거력상 결핵 병력이 없는 초발 결핵 환자 37명, 과거의 결핵 병력이 있고 초치료에 실패했거나 완치 후 재발한 환자 31명과, 건강 대조군으로 건강 성인 25명, 병원의 결핵균 노출 지역 근무자 35명, 비결핵 호흡기 질환 환자 17명의 혈청으로 ICT 검사를 실시하여 결핵 진단의 민감도와 특이도를 확인하였다. 결 과: 결핵 초발 환자 (37명), 재발 환자 (31명)는 각각 73, 87%의 민감도를 보였다. 진단 당시의 항산균 염색 음성인 환자 (15명) 중 73%, 염색 양성인 환자 (53명) 중 81%에서 ICT 항체 양성을 보였다. 결핵성 뇌막염, 결핵성 림프절염 등 폐외결핵 환자 2명은 모두 ICT 항체검사에서 양성이었다. 건강 성인 (25명), 결핵균 노출 지역 근무자 (35명), 비결핵 호흡기질환 환자 (17명)는 각각 88%, 94%, 94%의 특이도를 보여 전체적으로 특이도 92%였다. 결 론: ICT 항체 검사는 38-kDa 항원을 포함한 5가지 항원을 막에 부착시켜 항체를 검사함으로써 결핵을 진단하는 kit로, 별도의 장비가 필요없이 간편하고 쉽게 수행할 수 있으며, 결핵의 진단에 73%의 민감도, 92%의 특이도를 보여서 전통적으로 결핵을 진단하는데 사용하던 X-선, 항산균 염색, 배양과 함께 보조적인 도구로 사용하면 폐결핵의 진단에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

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장기간 기계호흡 환자에서 기관내 관의 기낭압의 변화 (The Changes of Cuff Pressure from Endotracheal Intubation for Long-term Mechanical Ventilation)

  • 정복현;박완;고윤석
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제52권2호
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    • pp.156-165
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    • 2002
  • 연구배경: 기관내 관에 의한 합병증 중에서 기낭에 연관된 문제로 높은 기낭압은 기관 점막의 허혈성 손상을 초래하고 너무 낮은 기낭압은 상기도 분비물의 흡인과 환기 가스의 누출에 따른 환기 장애를 초래한다. 이러한 기낭과 관련된 문제들을 예방하기 위해서는 적절한 기낭압을 유지하는 것이 중요하다. 더욱이 장기간 기계호흡을 받는 환자에서는 환자의 호흡역학의 변화 등 여러 원인에 의해서 적절한 기낭압이 변할 수 있어 기낭압의 지속적인 감시 및 관리가 필요할 것으로 사료되나 이에 대한 연구 보고가 없었다. 이에 본 연구는 장기간 기계호흡을 받는 환자에서 기관내관의 기낭압의 변화를 알아 보고 기낭압의 지속적인 감시 및 관리의 필요성을 알아보고자 하였다. 방 법 : 호흡부전으로 14일 이상 장기간 기계호흡을 받는 환자를 대상으로 기관 내관 삽관 일부터 발관 일까지 매일 기낭 공기량의 변화에 따른 기낭압의 변화를 알아 보고 적절한 기낭압을 유지하기 위해 필요한 기낭 공기량을 측정하여 비교하였다. 결 과 : 기낭압은 삽관 일수에 따라 유의한 증가는 관찰되지 않았으나 적절한 기낭압을 유지 하기 위해서 필요한 기낭내 주입 공기량은 환자에 따라 1.9~6.9 cc 로써 다양하고 동일한 환자 내에서도 적절한 기낭압을 유지하기 위해 필요한 기낭내 주입 공기량의 변화가 심하고, 일정한 기낭 공기 3cc 주입시 측정된 기낭압의 변화가 평균 22 $cmH_2O$였다. 수은혈압계로 측정된 기낭압은 자동기낭압관리기로 측정된 기낭압과 정확히 일치하였다. 결 론 : 기낭압에 의한 합병증을 줄이기 위해서 일정한 공기량을 기낭내 주입하거나 간헐적인 기낭압의 측정으로는 적절한 기낭압을 지속적으로 유지 하는데 부적절하여 지속적인 기낭압의 측정 및 감시가 필요한 것으로 사료되며 이러한 목적으로 수은혈압계는 자동기낭압관리기를 대체하여 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

4차 산업혁명 시대의 사물인터넷 산업 발전전략에 관한 연구: 기업측면의 비즈니스 모델혁신 방향을 중심으로 (A Study on the Strategy of IoT Industry Development in the 4th Industrial Revolution: Focusing on the direction of business model innovation)

  • 정민의;유성진
    • 지능정보연구
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    • 제25권2호
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    • pp.57-75
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    • 2019
  • 본 논문에서는 4차 산업혁명 핵심기술 중 가장 활발하게 산업화가 진행되고 있는 사물인터넷 산업을 대상으로 비즈모델 혁신방향 중심의 연구를 수행하였다. 글로벌 트렌드 분석을 위해 PEST분석을 활용하여 정책적, 경제적, 사회적, 기술적 이슈를 도출하였고, Gartner, International Data Corporation 등 ICT관련 조사 분석기관의 사물인터넷산업에 대한 미래전망을 제시하였는데, 사물인터넷은 인프라 및 플랫폼을 기반으로 산업인터넷(IIoT), 소물인터넷(IoST) 등으로 네트워크 기술경쟁이 이슈가 될 것으로 전망하였다. 4차 산업혁명으로 인해 급변하는 산업계에 대응하기 위해 기존의 비즈니스 모델 혁신을 위한 다양한 경영학적 방법론들을 검토하였고, '적용성', '민첩성', '다양성', '연계성' 4가지 기준을 가지고 전문가 설문조사를 수행하여 Business Model Canvas 모델이 비즈니스 모델 혁신 방법론으로 가장 적합하다는 AHP 분석결과를 도출하였다. Business Model Canvas는 비즈니스 모델 혁신을 위한 방법론으로 비교적 최근에 제시된 경영전략이며, 9개의 블록 접근 방식을 통해 비즈니스모델의 가치를 식별하며, 비즈니스의 4대 핵심 영역인 고객, 주문, 인프라, 사업타당성 분석 등을 포괄한다. 결론적으로 ICT융합산업 분야에서 어떠한 Business Model Canvas 모델을 방향으로 적용할지에 대한 고찰을 기술하였다.

핵의학 방사선 작업종사자 피폭 감소 방안에 대한 연구 (A Study on Reduction of Radiation Exposure by Nuclear Medicine Radiation Workers)

  • 이왕희;안성민
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.271-281
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    • 2019
  • 본 연구는 다양한 종류의 차폐체가 가진 차폐 효율을 확인하고, 인체모형 팬텀을 활용해 깊이에 따른 장기별 선량을 측정한 것이다. 개인방사선량측정기를 이용한 차폐체 차폐효율 측정 결과 다양한 차폐체 중 나노텅스텐으로 구성된 1.1 mm RNS-TX가 가장 높은 차폐 효율을 보였고, 0.2 mm 납 차폐체가 가장 낮은 차폐 효율을 보였다. $^{99m}Tc$ 30 mCi를 120분 동안 팬텀에 노출시킨 뒤 장기가 받은 선량 측정 결과. 방사선 방호복을 착용하지 않은 경우, 0.25 mm Pb, 0.5 mm Pb 방호복을 착용한 경우, 장기의 평균 선량은 각각 20.53 mSv, 8.75 mSv, 6.03 mSv로 나타났다. $^{131}I$ 2 mCi를 120분 동안 팬텀에 노출시킨 뒤 장기가 받은 선량 측정 결과, 방사선 방호복을 착용하지 않은 경우, 0.25 mm Pb, 0.5 mm Pb 방호복을 착용한 경우, 장기의 평균 선량은 각각 7.71 mSv, 4.88 mSv, 2.79 mSv로 나타났다. $^{18}F$ 5 mCi를 120분 동안 팬텀에 노출 시킨 뒤 장기가 받은 선량 측정 결과. 방사선 방호복을 착용하지 않은 경우, 0.25 mm Pb, 0.5 mm Pb 방호복을 착용한 경우, 장기의 평균 선량은 각각 16.39 mSv, 15.84 mSv, 12.52 mSv로 나타났다. 핵의학 작업종사자의 피폭선량이 한도를 넘지 않는다고 하더라도, 병원 내 타 직군 종사자와 비교 했을 때, 상대적으로 높은 피폭선량을 보이므로 가볍고 차폐효율이 좋은 차폐물질로 개발된 방사선방호복 착용, 순환 업무, 업무 분담, 오토분주기와 같은 대체 장비 도입 등을 통해 핵의학 작업종사자의 선량을 줄이고, 관리할 수 있어야 한다.

방사선사의 병원감염관리에 대한 연구 (A Study on Hospital Infection Management of Radiological Technologist)

  • 정봉재
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제12권6호
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    • pp.727-735
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    • 2018
  • 본 연구는 경남지역에 근무하는 방사선사를 대상으로 병원감염관리에 대한 특성과 인지도 및 수행도를 분석하여 병원근무 시 감염관리에 대한 올바른 인식과 수행 능력을 향상하고, 병원감염관리의 개선 및 방사선사의 감염관리 교육을 위한 기초자료를 얻고자 실시하였다. 연구에 사용한 도구는 설문지로 2018년 04월01일부터 04월30일까지 경남에 소재하는 의료기관에 근무하는 방사선사를 대상으로 설문지 총400부를 배부하여 연구에 적합한 320부를 SPSS 18.0 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 병원감염관리에 대한 요인으로는 병원감염에 관한 특성 5문항과 병원감염관리에 대한 인지도와 수행도로 손위생관리, 개인위생 및 의복관리, 의료기구 및 소모품관리, 청소 및 폐기물관리, 검사실 및 환경관리 등, 총60문항으로 분석하였다. 인구사회학적특성으로 성별, 결혼, 연령, 학력, 근무기관, 근무경력, 근무부서를 기준으로 기술통계, t-test, ANOVA, 상관관계 및 회귀분석을 하였다. 병원감염관리에 대한 인지도는 $4.19{\pm}.60$점으로 높게 나타났으며, 수행도에서도 $4.22{\pm}.52$점으로 높게 나타나 병원감염관리에 대한 인지도와 수행도에서 경남지역 방사선사들의 병원감염관리 수준은 높은 것으로 분석되었다. 병원감염관리에 대한 방사선사의 인지도 및 수행도는 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 인지요인이 수행도에 미치는 영향에 대한 다중회귀분석에서는 66.1%의 설명력과 함께 유의한 양의 영향력을 미치고 있음을 알 수 있었다. 의료기관 다양한 부서에서 근무하는 방사선사의 병원감염관리에 대한 인식을 높이기 위해서는 지속적인 감염관리교육과 더불어 병원업무 환경개선을 통한 수행능력을 향상시켜야 하며, 병원감염관리 및 예방교육에 적극적으로 참여하여 병원감염관리 업무에 대한 전문성 확보와 함께 중추적인 역할을 수행하여야 할 것으로 판단된다.

소셜미디어를 활용한 콘텐츠 액티비즘 분석 연구 - 톰 무어의 '100바퀴 챌린지'와 '평화의 소녀상' 전시를 중심으로- (A Study on Contents Activism Analysis using Social Media - Focusing on Cases Related to Tom Moore's 100 Laps Challenge and the Exhibition of the Statue of Peace -)

  • 신정아
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제15권8호
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    • pp.91-106
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    • 2021
  • 본 연구의 목적은 콘텐츠 기획과 제작, 유통의 과정을 통해 자기실현과 사회적 연대를 이끌어내는 과정을 콘텐츠 액티비즘으로 정의하고, 구체적인 실행 단계를 유형화하는 것이다. 이를 토대로 구체적인 사례 분석을 시도함으로써 콘텐츠 액티비즘의 실천이 갖는 사회적 의미와 효과를 규명하고자 한다. 연구 방법은 선행 연구 검토를 통해 전통적 액티비즘과 콘텐츠 액티비즘의 차이를 살펴본 후 콘텐츠 액티비즘의 구체적인 실행 과정을 7단계로 유형화하였다. 콘텐츠 액티비즘의 실행모델은 1)문제의 발견, 2)현상 인식과 정보의 수집, 3)액티비즘 대상 및 목적 설계, 4)콘텐츠 기획과 제작, 5)콘텐츠 유통과 확산, 6)액티비즘 참여 및 효과 공유, 7)지속적인 액티비즘 과제 검토 등 7단계로 유형화하였다. 이 모델을 적용하여 본 연구에서는 콘텐츠 액티비즘 사례 두 가지를 분석하였다. 첫 번째 사례는 코로나19의 공포가 확산되던 2020년 초, 100세 생일을 앞둔 노인이 기획한 뒷마당 100바퀴 챌린지이다. 영국에 사는 톰 무어 경은 국가보건서비스 소속 의료진들이 보호장비가 부족하여 코로나 감염과 사망이 증가하자, 이들을 돕기 위해 뒷마당 100바퀴 걷기에 도전했다. 암 수술과 낙상 후유증으로 보조기 없이 보행이 어려운 그의 도전은 많은 이들의 공감과 참여를 이끌어내면서 글로벌 연대를 이끌어냈다. 두 번째 사례는 2019 일본 아이치트리엔날레 기획전시 김서경, 김운성 작가의 '표현의 부자유, 그 후'를 분석한 다. '표현의 부자유, 그 후' 전시는 평화의 소녀상과 일본군 위안부 할머니들의 삶을 전시하는 프로젝트였으나 극우 세력들의 협박과 공격으로 전시 3일 만에 철회되었다. 이 소식을 들은 해외의 예술가들은 트리엔날레의 결정에 저항하며 트위터와 인스타그램 등 소셜미디어에 소녀상과 같은 포즈로 사진을 찍고 공유하면서 평화의 소녀상이 갖는 역사적 의미에 공감했다. 예술가들로부터 시작된 액티비즘은 소셜미디어를 통해 다양한 지역에 사는 평범한 시민들의 집과 일터, 거리로 확장되었다. 두 사례는 콘텐츠를 통해 누군가와 연대하고 소통하면서 사회적 실천을 이끌어낸 콘텐츠 액티비즘이라고 할 수 있다. 이처럼 콘텐츠 액티비즘은 소셜미디어 시대의 새로운 리터러시이자 윤리적 실천의 도구가 되고 있다.

Heavy concrete shielding properties for carbon therapy

  • Jin-Long Wang;Jiade J Lu;Da-Jun Ding;Wen-Hua Jiang;Ya-Dong Li;Rui Qiu;Hui Zhang;Xiao-Zhong Wang;Huo-Sheng Ruan;Yan-Bing Teng;Xiao-Guang Wu;Yun Zheng;Zi-Hao Zhao;Kai-Zhong Liao;Huan-Cheng Mai;Xiao-Dong Wang;Ke Peng;Wei Wang;Zhan Tang;Zhao-Yan Yu;Zhen Wu;Hong-Hu Song;Shuo-Yang Wei;Sen-Lin Mao;Jun Xu;Jing Tao;Min-Qiang Zhang;Xi-Qiang Xue;Ming Wang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권6호
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    • pp.2335-2347
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    • 2023
  • As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm3 to 4.14 g/cm3, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm3, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm3 with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.