• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권1호
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• pp.55-64
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• 2015

방사선치료계획장치의 핵심기술인 선량분포 계산은 빠르고 정확함을 요구한다. 기존 상용화된 치료계획장치의 선량 계산 방법은 빠르지만 정확성이 부족하고, 몬테칼로 방법은 시뮬레이션 시간과다 문제가 있다. 관심영역의 일부만 몬테칼로 방법이 계산하고 나머지 영역은 비선형함수사상 능력이 뛰어난 신경회로망이 계산하는 시스템은 상대적으로 빠르고 정확한 선량분포를 계산해낼 수 있다. 비균질 매질의 선량분포에 나타나는 불연속점과 변곡점의 특성을 신경회로망이 학습가능 하다는 것을 사전 작업을 통해 확인하였다. 이때 사용된 신경회로망은 Feedforward Multi-Layer Perceptron에 Scaled Conjugated Gradient 알고리즘과 Levenberg-Marquardt 알고리즘으로 각각 학습하여 성능비교를 하였고, 은닉층의 뉴런 개수에 따른 성능비교도 하였다. 마지막으로 균질매질의 팬텀에 대해 상용 치료계획장치의 선량계산 알고리즘으로 계산한 선량분포를 사전작업을 통해 확인된 신경회로망에 학습하여 깊이선량율의 평균제곱오차가 0.00214인 결과를 보여주었다. 균질 및 비균질 매질의 팬텀에 대한 3차원 선량분포를 계산하는 신경회로망 모델 개발 연구가 추가로 진행될 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제21권1호
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• pp.52-58
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• 1998

We can and must improve the diagnostic images using available knowledge and technology. At the same time we must strive to reduce the patient's integral and entrance radiation dose. Reducing the integral dose to the patient during the radiologic procedure is a primary concern of the patient, especially the pediatric patient, the radiologist and the technologist. A 100cm focal film distance generally is used for most over-table radiography. The early x-ray tubes and screen film combinations required long exposures, which often resulted in motion artifacts. But nowaday, we have the generators and x-ray tubes that can deliver the energy necessary in a very short time and the receptors that can record the information just as rapidly. And, we performed this studies to evaluate the patient exposure dose and the image quality by increasing focal film distance in diagnostic radiography. There are many factors which affected to exposure factor, but we studied to verify of FFD increase, only. Effect of increasing the focal film distance to a 140 cm distance was tested as follows; 1. The focal film distances were set at 100, 120, and 140cm. 2. A 18cm acryl(tissue equivalent) phantom was placed on the table top. 3. An Capintec 192 electrometer with PM 05 ion chamber was placed at the entrance surface of the phantom, and exposure were made at each focal film distances. 4. The procedure was repeated in the same manner as above except the ion chamber was placed beneath the phantom at the film plane. 5. Exit exposure were normalize to 8mR for each portions of the experiment. Based on the success of the empirical measurements, a detailed mathematical analysis of the dose reduction was performed using the percent depth dose data. The results of this study can be summerized as followings ; 1) Increasing FFD from 100 cm to 140 cm, we would create a situation that would have a significant effect on the overall quality of radiograph and achive the 17.42% reduction of entrance dose and the 18.95% reduction of integral dose that the patient receives. 2) Thickness of Al step wedge for equal film density increased with the long distance. 3) Increasing FFD, Magnification of image was lowered. 4) Resolution of image also increased with the FFD. As the results described above, we strongly recommend using the long FFD to provide better information for our patients and profession in abdomen radiographic studies.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.3-17
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• 1997

쐐기필터를 통과한 방사선은 잦아진 일차선의 스펙트럼과 일치하지 않는다. 4~10 MV 엑스선의 15~60$^{\circ}$ 쐐기조사면에 대한 선량계산에서 쐐기에 의한 엑스선의 경화효과의 적용과, 조사면계수의 보정의 필요성 여부를 확립하고, 쐐기필터의 투과율 측정조건을 확립하는 것이 이 연구의 목적이다. 4 MV(Clinae 4/100, Varian), 6 MV(Clinae 6/100 와 Clinae 2100C, Varian), 10 MV(Clinae 2100C, Varian) 엑스선의 민조사면과 15, 30, 45, 60$^{\circ}$의 쐐기조사면의 깊이선량분포를 이온함으로 물에서 깊이 30 cm까지 측정하였다. 측정된 깊이선량율을 이용하여 광자선경화 계수를 계산하였다. 쐐기필터의 조사면계수와 투과율은 최대선량점 깊이(d$_{max}$)에서 측정하였다. 4MV 엑스선과 6MV 엑스선의 쐐기각과 쐐기조사면의 크기, d$_{max}$ 보다 갚은 곳에서 깊이에 관계없이 광자선경화계수는 1보다 컸으며, 쐐기각과 깊이에 따라 증가하는 추세를 보였으나 조사면크기에는 거의 무관하였다. 조사면크기 l0$\times$10$\textrm{cm}^2$에 대해 15cm 깊이에서 4MV 엑스선의 광자선경화계수는 15, 30, 45, 60$^{\circ}$ 쐐기각에 대하여 각각 1.010, 1.014, 1.023, 1.034 이였으며, Clinae 6/100 의 6MV 엑스선의 경우는 각 쐐기각에 대하여 1.005, 1.008, 1.019, 1.024, Clinae 2100C 의 6MV 엑스선의 경우는 각각 1.011, 1.021, 1.032, 1.036, 10MV 엑스선의 경우는 각각 1.008, 1.012, 1.012, 1.012였다. 10MV 엑스선의 경우는 광자선경화 계수가 1.2% 이내로 1이었다. 6MV 엑스선의 경우 광자선경화계수는 치료기의 영향도 있음이 밝혀졌다. 광자선경화계수와 깊이는 선형관계였다. d$_{max}$에서 쐐기필터에 대한 출력계수는 민조사면에 대한 값과 비교해서 15$\times$15a14$\textrm{cm}^2$ 크기의 조사면을 제외하고는 거의 일치하였으며, 최대 차이는 4MV 엑스선에 대한 것으로서 1.4%였다. 쐐기투과율을 정할 때 측정하는 위치의 깊이가 d$_{max}$인 경우는 조사면크기에 대한 의존성을 무시할 수 있지만 다른 깊이에서는 그렇지 않다. 4~6MV 광자선의 쐐기조사면에 대한 선량분포나 MU계산에서 광자선경화계수가 고려되어야 할 것이다. 그러나 10MV 엑스선의 경우는 무시해도 될 것이다. 쐐기 투과율을 정하는 위치가 d$_{max}$ 나 공기중이라면 민조사변에 대한 출력계수를 적용할 수 있지만 다른 깊이에서는 쐐기필터 각각에 대한 출력계수를 또는 조사면크기에 따른 쐐기투과율을 적용해야 할 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제33권3호
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• pp.261-268
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• 2010

고 에너지 광자선 치료 시 공동의 존재로 인한 실험적 선량분포와 치료계획상의 선량분포의 변화를 비교, 평가 하고자 하였으며, 선형가속기의 6 MV 광자선을 이용해서 폴리스틸렌 팬텀, 자체 제작한 아크릴 팬텀으로 공동을 만들고 표면에서 공동까지의 거리는 3 cm로 하고 선원-측정기간 거리는 100 cm로 고정하였고 공동의 크기는 가로 $\times$ 세로 $\times$ 높이로 정하였다. 공동의 넓이, 높이, 존재 유무, 그리고 조사면과 공동의 크기비율에 따른 깊이에 대한 선량변화를 평판형전리함과 미소전류계를 이용하여 측정하였다. 치료계획상의 선량분포는 불균질 보정을 하고 치료계획을 하여 비교하였다. 그 결과 공동의 넓이가 커짐에 따라 선량은 점차 감소하였다. 공동의 존재 시에, 공동후면 이후 깊이선량은 공동의 비존재시보다 크게 나타났다. 공동의 크기를 $5{\times}5{\times}3\;cm^3$로 고정했을 때 조사면이 $4{\times}4\;cm^2$, $5{\times}5\;cm^2$, $6{\times}6\;cm^2$일 경우에 rebuild-up이 일어났다. 그러나 조사면이 $10{\times}10\;cm^2$에서는 선량감소만이 나타났다. 또한 조사면을 $5{\times}5\;cm^2$로 고정했을 때, 공동의 넓이가 $4{\times}4\;cm^2$, $5{\times}5\;cm^2$일 경우에는 rebuild-up현상이 일어났지만, $2{\times}2\;cm^2$, $3{\times}3\;cm^2$일 경우에는 일어나지 않았다. 모든 경우에서 치료계획상의 선량분포에서 rebuild-up 현상이 나타나지 않았다. 따라서 공동이 위치한 곳에 종양이 존재할 때는 치료계획상의 선량분포에 차이가 있으므로 주의를 할 필요가 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권2호
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• pp.192-200
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• 2010

사이버나이프 치료에서 사용하는 소조사면은 전자평형의 부재와 급격한 선량 경사도(Steep dose gradients), 그리고 광자와 전자들의 스펙트럼 변화 요인으로 인하여 소조사면 광자선 선량 측정은 일반적인 치료의 측정보다 좀더 어렵고 복잡하다. 본 연구에서는 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 GEANT4를 이용한 계산값을 비교하고 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 GEANT4의 유용성을 입증하고자 한다. 사이버나이프 몬테카를로 모델을 개발하는데 있어 두 단계로 진행하였다. 첫 번째 단계는 선형가속기 헤드(treatment head) 시뮬레이션과 이를 통한 광자 에너지 스펙트럼의 계산이었고, 두 번째 단계는 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 여섯 개 원형 조사면에 대한 물팬텀속에서의 깊이선량율의 계산이었다. 그리고 출력인수(Relative output factors)에 대한 계산은 5 mm부터 60 mm까지 총 12가지 조사면에 대해 수행되었으며 그 결과를 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 비교하였다. 가로선량분포(Profiles)의 경우 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 6가지 조사면에 대해 계산이 이루어졌고 깊이는 1.5, 10, 20 cm의 세 가지 깊이에 대해 수행되었다. 깊이선량율의 계산값을 측정값과 비교한 결과 평균 2% 미만의 오차를 보여 임상에서 허용 가능한 결과를 얻었다. 조사면 출력인자의 경우에 조사면 직경 7.5 mm 이상에서 3% 이내의 오차를 보였으나 직경 5 mm 조사면에서는 6.9%로 높은 오차를 보였다. 가로선량분포에서 20 mm 이상의 조사면에서는 2% 미만의 오차를 보였고 그 이하의 조사면에서는 3.5% 미만의 오차를 보였다. 본 연구에서는 소조사면 사이버나이프 측정을 위한 선량분포 계산을 GEANT4 코드를 사용하여 다이오드 측정 결과와 비교하였다. 다이오드와의 측정 비교 결과 5 mm 조사면을 제외한 나머지 조사면들에 대해 오차 0.2~0.6% 내의 만족할만한 결과를 얻었다. 향후 소조사면에서 정확성을 가지는 Gafchromic 필름 등 다른 측정기와 비교를 통하여 그 정확성이 평가된다면 이 GEANT4의 선량분포 계산 방법은 소조사면을 이용하는 사이버나이프 방사선치료에서 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 사용할 수 있을 것으로 예상한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권3호
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• pp.265-273
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• 2012

선형가속기를 기반으로 하는 세기조절방사선치료와 정위적방사선수술에서는 치료계획시스템의 소조사면에 대한 신뢰할만한 선량분포를 계산하기 위해서는 우선적으로 소조사면의 정확한 빔 자료 측정이 선행되어야 한다. 특히 소조사면의 빔 자료 측정에서 조사면 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 측면 전자비평형, 그리고 검출기의 체적 영향으로 인한 적절한 검출기 선택이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 선형가속기의 소조사면에 대한 빔 자료 측정에 있어서 검출기의 선량 특성을 알아보고자 하였다. 검출기는 0.01 cc 부피와 0.13 cc 부피의 이온전리함과 정위적다이오드를 사용하였으며, 빔 자료는 광자선(6 MV와 15 MV)에 대하여 조사면 크기를 $2{\times}2cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$까지 변화시켜 각 검출기를 이용하여 깊이선량백분율, 선량출력계수, 그리고 빔측면도를 측정하였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 $PDD_{20}/PDD_{10}$은 $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 1.02%와 0.12% 차이를 보였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기를 이용하여 얻어진 $PDD_{20}/PDD_{10}$의 차이가 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 1.15%와 0.71% 이였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 선량출력계수 측정 결과, $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 0.5%와 1.5%이내에서 일치하였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기의 차이가 0.5% 이내이였다. 3개의 깊이에서 측정된 빔측면도의 반음영은 정위적다이오드 검출기의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 2.7 mm와 3.5 mm, CC01 이온전리함의 경우 각각 평균 3.4 mm와 4.3 mm, CC13 이온전리함의 경우 각각 평균 5.2 mm와 6.1 mm이였다. 이를 통해 깊이선량백분율과 선량출력계수 측정 시 $2{\times}2cm^2$ 조사면에서는 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 $3{\times}3cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$ 조사면에서는 각 검출기의 사용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 소조사면에 대한 정확한 빔측면도의 반음영을 측정하기 위해서는 유효체적이 작은 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기 사용하는 것이 타당하겠다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권3호
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• pp.293-299
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• 2001

목적 : 생체 내 선량측정은 TLD에 의한 것이 전반적인 선량측정 확인 방법 중에 가장 효과적인 방법이긴 하지만 LiF TLD의 경우 생체 내에 사용하고자 할 때 가장 큰 문제점은 LiF가 갖고 있는 독성이다. 본 연구에서는 LiF TLD 이용하여 생체 내 선량측정에 유용한 새로운 방법를 개발하고자 한다. 대상 및 방법 : 이를 위하여 LiF TLD를 넣을 수 있는 테프론 상자(이후 TLD홀더라 칭함)를 설계 제작하였다. TLD홀더의 외형적 크기는 $4\times4\times1\;mm^2$ 이다. TLD을 TLD홀더에 넣어서 방사선량을 측정할 경우 TLD홀더가 TLD 반응값에 미치는 영향을 알아보기 위해 먼저 TLD홀더에 넣은 TLD 반응값의 방사선량에 대한 선형성을 측정하였다. TLD 홀더와 같은 크기의 흠을 가진 고체 팬텀 내에 TLD홀더를 넣어서 치료용 가속기로부터 나오는 10 MV의 방사선을 조사하여서 반응값을 측정하였다. 또한 방사선 치료시 선량 계산을 위해 필요로 하는 선량계수의 TLD홀더에 의한 방사선량 변화를 측정하기 위하여 PDD와 고체 팬텀의 두께 변화에 따른 TMR을 구하였다. 결과 : 실험 결과 본 연구에서 개발한 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계의 경우 다양한 측정 조건에서 구한 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계의 반응값과 TLD홀더에 넣지 않은 경우의 반응값이 거의 같은 값을 갖는 것으로 나타났다. 결론 : TLD홀더가 TLD 반응값에 그다지 영향을 미치지 않으므로 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계가 생체 내 선량측정에 적합한 것으로 판명되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권6호
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• pp.332-336
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• 2006

In this study, we have fabricated a fiber-optic radiation sensor using an organic scintillator for high energy electron beam therapy. The intensities of scintillating light from a fiber-optic radiation sensor are measured with different field size, electron beam energy and monitor unit of a clinical linear accelerator. To obtain percent depth dose(PDD), the amount of scintillating light is measured at different depth of polymethylmethacrylate(PMMA) phantom. Also the intensity of Cerenkov light is measured and characterized as a function of incident angle of electron beam and a subtraction method is investigated using a background optical fiber to remove a Cerenkov light.

• 센서학회지
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• 제5권5호
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• pp.11-20
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• 1996

본 연구에서는 가속기에서 발생하는 치료방사선을 방사선원으로 사용하여 다이오드 치료방사선 검출센서의 특성을 조사하였다. 방사선량에 따른 선형성, 재현성, 오차율, 에너지의존성, 방사선조사후의 감도변화량, 다이오드의 숫자에 따른 출력값 측정 및 Portal 영상을 위한 가능성 검사를 위해서 핵계측기를 이용한 펄스 성형(成形)을 시도하였다. 제작된 시스템의 효율성을 검증하기 위하여 구성된 다이오드 센서로 조사야(照射野)별 심부량(深部量)를 백분율을 기존의 측정장치인 기체 전리함을 이용한 값과 상호 비교하여 보았다. 또한 다이오드의 선량측정회로를 다채널로 구성하여 A/D 변환후 컴퓨터 상에서 치료영역의 범위를 읽을 수 있었다. 모형인체(模型人體)를 치료대 위에 놓고 읽은 출력값과 모형인체(模型人體)없이 직접 읽은 출력값을 비교하여 Portal 영상을 위한 가능성을 제시하여 보았다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권2호
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• pp.117-122
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• 2000

해상도가 뛰어나며 디지털영상으로 저장하므로 공간에 제약을 받지 않으며 재사용이 가능하다는 장점으로 현재 국내 병원에서는 Imaging Plate(IP)가 필름을 대체해가고 있는 추세에 있다. 본 연구는 진단용으로 사용되는 If를 이용하여 치료영역에서 선량측정용도로의 가능성 여부를 알아보고자 하였다. 실험을 하는데 사용되었던 IP는 Fuji사의 ST-V$_{A}$라는 모델이고 가속기는 Varian 2100C의 6 MV 광자선을 사용하였다. 먼저 전리함으로 측정한 심부선량을 기준으로 If로 측정한 값과 비교를 하였다. 조사문 선량(portal dose)을 측정하기 위하여 SSD=100 cm 위치에 두께 14 cm 되는 폴리스틸렌 팬텀을 놓고 그 밑에 전자포탈영상기구(Electronic Portal Imaging Device: EPID)가 위치한 지점에서 상대적 흡수선량(Off Axis Ratio: OAR)을 측정 그리고 계산하였다. 이때 전리함, 필름(Kodak X-Omat V) 및 IP를 전자포탈영상기구와 같은 위치에 놓고 측정을 하였고 이에 더하여 EGS4 몬테칼로전산모사를 통하여 조사문 선량을 계산하였다. 심부선량(PDD)을 측정한 결과 IP는 BaFBr:Eu$^{2+}$의 인광물질로 이루어져 있기 때문에 물보다 전자밀도가 높아 산란선에 매우 민감함을 알 수 있었다. 따라서 현재 진단영역에서 사용되고있는 IP는 심부선량측정계로는 적합하지 않다. 그러나 IP는 반음영외부부분(outside penumbra)을 제외한 조사문 선량측정에 비교적 정확한 것으로 밝혀졌다 또한 IP를 치료위치 확인용으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.