• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.481-487
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• 2023

본 연구에서는 15 MV를 이용한 전립샘암의 세기조절방사선치료 시 빔의 개수에 따른 광중성자선량의 부작용 발생률을 분석하고자 한다. 전립샘암 세기조절방사선치료의 방사선치료계획설계는 1회 처방선량 220 cGy, 전체 치료 횟수는 33회로 총 7260 cGy로 수립하였다. 실험에 사용된 선형가속기는 Varian의 True Beam STx(Varian, USA)이며, 계획용 표적체적(Planning target volume; PTV)에 15 MV로 광중성자 선량이 발생되도록 하였다. 치료계획의 설계는 Eclipse System (Varian Ver 10.0, USA)을 사용하여 세기조절방사선치료 5, 7, 9 portals로 하였다. 광중성자 선량 측정을 위해 광자극발광선량계 (Optically stimulated luminescence albedo neutron dosimeter, Landauer Inc., USA)를 사용하였다. 세기조절방사선치료 5 portals 시 1,000명당 1.7명, 7 portals 시 1,000명당 1.8명, 9 portals 시 1,000명당 2.0명이 광중성자 선량으로 인하여, 갑상샘에 부작용을 나타낼 확률임을 산출하였다. 본 연구는 세기조절방사선치료 시 2차 피폭선량의 위험성을 연구하여, 향후 방사선의 확률적 영향과 관련된 의미 있는 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권5호
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• pp.1406-1416
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• 2019

In this research, a multi-slit prompt-gamma camera was developed to locate the distal dose falloff of the proton beam spots in spot scanning proton therapy. To see the performance of the developed camera, therapeutic proton beams were delivered to a solid plate phantom and then the prompt gammas from the phantom were measured using the camera. Our results show that the camera locates the 90% distal dose falloff (= d90%), within about 2-3 mm of error for the spots which are composed $3.8{\times}10^8$ protons or more. The measured location of d90% is not very sensitive to the irradiation depth of the proton beam (i.e., the depth of proton beam from the phantom surface toward which the camera is located). Considering the number of protons per spot for the most distal spots in typical treatment cases (i.e., 2 Gy dose divided in 2 fields), the camera can locate d90% only for a fraction of the spots depending on the treatment cases. However, the information of those spots is still valuable in that, in the multi-slit prompt-gamma camera, the distal dose falloff of the spots is located solely based on prompt gamma measurement, i.e., not referring to Monte Carlo simulation.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권2호
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• pp.93-99
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• 2001

해부학적으로 단순한 수학적인형팬텀의 한계를 극복하기 위한 voxel 머리팬텀을 제작하고 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 시행 시 선량분포를 계산하였다. 일반목적 몬테칼로 코드인 MCNP4B의 반복구조 알고리즘을 이용하여 voxel 몬테칼로 계산체계를 수립하였고 두 가지 물질로 구성된 예시적 voxel 팬텀과 기하체조합팬텀의 계산값 비교를 통해 계산체계를 검증하였다. 미국 NLM(National Library of Medicine)에서 제공하는 VHP man 인체단층사진에 대한 분할 및 색인작업을 통해 voxel 머리팬텀을 제작하여 AP 및 PA 방향에서 입사하는 넓고 평행한 광자 및 중성자빔에 대한 선량값을 MIRD 팬텀의 계산값과 비교한 결과 중성자빔 AP 방향조사 시 MIRD 팬텀에서는 볼 수 없는 안구로 인한 중성자 감쇠현상을 확인할 수 있었다. 3차원 정밀계산이 필요한 BNCT 시술시 선량분포계산을 위해 뇌 중앙에 직경 5cm의 구형 뇌종양 체적을 정의하고 뇌와 종양의 붕소 함량을 조정하여 10keV 및 40keV 상부입사 중성자에 의한 장기별 흡수선량을 계산한 결과 종양에 $30{\mu}g/g$, 정상세포에 $3{\mu}g/g$의 붕소를 주입한 경우 붕소함량이 없을 때에 비해 2배 가량 큰 선량을 보였다. 본 연구를 통해 voxel몬테칼로기법을 이용한 선량평가체계를 수립하였고 정밀한 선량계산을 필요로 하는 치료방사선분야 선량계산에 실제 인체에 가까운 voxel팬텀의 응용가능성을 제시하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제6권1호
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• pp.85-91
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• 1988

한국에너지연구소 원자력병원 싸이클로트론에 의해 생산되는 중성자를 임상에 적용시키기 위해, 이의 물리적 특성을 알기 위하여 방사선선량 측정실험을 시행하였다. 여기서 얻은 결과를 외국의 다른 치료기관에서 얻은 데이타와 비교 분석하였다. 중심축 선상의 심부선량백분율, build-up곡선, open과 쐐기등선량 곡선의 값이 4MV와 6MV X-ray값의 중간에 위치하였다. 최대선량의 build-up은 피부아래 1.35cm에 위치했으며 입사 선량은 약 $40\%$였다. 출력인자는 $6\times6cm$의 조사야에서 0.894, $30\times30cm$의 조사야에서는 1.187이었다. 중성자선의 X-ray오염도는 $10\times10cm$ 조사야에서 심부 2cm에서 $4.9\%$였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제47권1호
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• pp.50-57
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• 2022

Background: There are several proton therapy facilities in operation or planned in Taiwan, and these facilities are anticipated to not only treat cancer but also provide beam services to the industry or academia. The simplified approach based on the Monte Carlo-based data sets (source terms and attenuation lengths) with the point-source line-of-sight approximation is friendly in the design stage of the proton therapy facilities because it is intuitive and easy to use. The purpose of this study is to expand the Monte Carlo-based data sets to allow the simplified approach to cover the application of proton beams more widely. Materials and Methods: In this work, the MCNP6 Monte Carlo code was used in three simulations to achieve the purpose, including the neutron yield calculation, Monte Carlo-based data sets generation, and dose assessment in simple cases to demonstrate the effectiveness of the generated data sets. Results and Discussion: The consistent comparison of the simplified approach and Monte Carlo simulation results show the effectiveness and advantage of applying the data set to a quick shielding design and conservative dose assessment for proton therapy facilities. Conclusion: This study has expanded the existing Monte Carlo-based data set to allow the simplified approach method to be used for dose assessment or shielding design for beam services in proton therapy facilities. It should be noted that the default model of the MCNP6 is no longer the Bertini model but the CEM (cascade-exciton model), therefore, the results of the simplified approach will be more conservative when it was used to do the double confirmation of the final shielding design.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.746-751
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• 1998

붕소 중성자 포획 요법(BNCT, Boron Neutron Capture Therapy)용 열외중성자빔의 개발을 위하여 방사성 동위원소인 Cf-252를 중성자 선원으로 사용하였으며 상대적으로 낮은 중성자속을 높이기 위하여 미임계 증배 집합체를 이용하였다. 이전에 계시된 미임계 증배 집합체는 높은 핵연료 농축도를 필요로 하는 단점이 있어 본 연구에서는 이를 감소시키기 위한 몇 가지 설계안을 제시하였다. 중성자빔 설계를 위하여 몬테칼로 방법을 이용한 전산코드인 MCNP를 이용, 타원형두뇌 팬텀 내에서 AD, AR ADDR및 각각의 선량성분 등을 계산함으로써 설계된 중성자빔의 특성분석을 수행하였다. 새롭게 개선되어 제시된 중성자빔의 설계는 상대적으로 낮은 핵연료 농측도를 보이면서 기존의 결과와 유사한 결과를 보여주고 있으며 특히 두뇌 팬텀 내에서의 선량률은 기존에 비해 매우 높은 값을 보임으로써 짧은 시간에 효과적으로 뇌종양을 치료할 수 있는 이 점이 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제21권3호
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• pp.216-222
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• 1989

원자력병원에 설치되어 있는 MC-50 싸이클로트론은 중성자 치료와 의학용 동위원소 생산을 위해 가동중에 있다. 본 논문에서는 MC-50의 설계 특징, 기계적 구조, 가동 특성에 대하여 기술하고 있다. 본 싸이클로트론의 최적 가동 조건은 반복적인 운전에 의해 결정되었으며, 내부 빔의 성능은 싸이클로트론 반경의 함수로서 내부 빔의 세기 및 공간 분포 측정을 통해 조사되어졌다. 일상적으로, 인출효율이 61%일 때 40$\mu$A세기의 50 MeV 양성자 빔을 얻었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.283-289
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• 2015

현재 방사선치료는 치료효과를 높이기 위해 고에너지 광자선의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 일반적으로 6~8 MeV 이상의 고에너지 광자선을 사용하는 경우에는, 광핵반응에 의한 광중성자가 발생됨으로써 방사선 방호의 측면에서 많은 문제를 야기 시킬 수 있다. 이에 본 연구는 MCNPX를 이용하여 방사선 치료실의 광중성자 선량분포를 분석하였다. 그 결과 10 MV와 12 MV 구간에서 급격한 흡수선량의 증가를 보였다. 이를 통해 10 MV를 시작으로 광중성자 플루언스의 급격한 증가가 흡수선량으로 연계됨을 알 수 있었다. 또한 산출된 흡수선량을 바탕으로 등가선량을 환산한 결과는 ICRP 103 권고안의 경우, 낮은 에너지 범위에서 인체의 흡수선량에 대한 2차 광자의 기여를 반영함으로써 ICRP 60 권고안에 비해 낮은 등가선량을 나타냈다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2767-2773
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• 2021

We used the GEANT4 Monte Carlo MC Toolkit to simulate carbon ion beams incident on water, tissue, and bone, taking into account nuclear fragmentation reactions. Upon increasing the energy of the primary beam, the position of the Bragg-Peak transfers to a location deeper inside the phantom. For different materials, the peak is located at a shallower depth along the beam direction and becomes sharper with increasing electron density NZ. Subsequently, the generated depth dose of the Bragg curve is then benchmarked with experimental data from GSI in Germany. The results exhibit a reasonable correlation with GSI experimental data with an accuracy of between 0.02 and 0.08 cm, thus establishing the basis to adopt MC in heavy-ion treatment planning. The Kolmogorov-Smirnov K-S test further ascertained from a statistical point of view that the simulation data matched the experimentally measured data very well. The two-dimensional isodose contours at the entrance were compared to those around the peak position and in the tail region beyond the peak, showing that bone produces more dose, in comparison to both water and tissue, due to secondary doses. In the water, the results show that the maximum energy deposited per fragment is mainly attributed to secondary carbon ions, followed by secondary boron and beryllium. Furthermore, the number of protons produced is the highest, thus making the maximum contribution to the total dose deposition in the tail region. Finally, the associated spectra of neutrons and photons were analyzed. The mean neutron energy value was found to be 16.29 MeV, and 1.03 MeV for the secondary gamma. However, the neutron dose was found to be negligible as compared to the total dose due to their longer range.

• Radiation Oncology Journal
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• 제30권1호
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• pp.27-35
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• 2012

Purpose: To evaluate the effect of common three photon energies (6-MV, 10-MV, and 15-MV) on intensity-modulated radiation therapy (IMRT) plans to treat prostate cancer patients. Materials and Methods: Twenty patients with prostate cancer treated locally to 81.0 Gy were retrospectively studied. 6-MV, 10-MV, and 15-MV IMRT plans for each patient were generated using suitable planning objectives, dose constraints, and 8-field setting. The plans were analyzed in terms of dose-volume histogram for the target coverage, dose conformity, organs at risk (OAR) sparing, and normal tissue integral dose. Results: Regardless of the energies chosen at the plans, the target coverage, conformity, and homogeneity of the plans were similar. However, there was a significant dose increase in rectal wall and femoral heads for 6-MV compared to those for 10-MV and 15-MV. The $V_{20Gy}$ of rectal wall with 6-MV, 10-MV, and 15-MV were 95.6%, 88.4%, and 89.4% while the mean dose to femoral heads were 31.7, 25.9, and 26.3 Gy, respectively. Integral doses to the normal tissues in higher energy (10-MV and 15-MV) plans were reduced by about 7%. Overall, integral doses in mid and low dose regions in 6-MV plans were increased by up to 13%. Conclusion: In this study, 10-MV prostate IMRT plans showed better OAR sparing and less integral doses than the 6-MV. The biological and clinical significance of this finding remains to be determined afterward, considering neutron dose contribution.