• 한국방사선학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.507-513
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• 2012

본 연구는 초상자성 산화철 나노입자 (SPIONs)의 세포독성평가 및 SPIONs를 uptake한 뇌신경교종 (glioblastoma multiforme, GBM) 세포의 방사선 세포생존곡선을 구하기 위해 수행되었으며, 본 연구의 결과는 양성자선과 SPIONs 이용한 GBM의 양성자선 치료선량 정보 등 양성자선 치료효과를 개선하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. SPIONs의 세포독성을 평가는 in vitro 실험 후 MTT 분석법을 이용하여 수행하였다. 독성평가 결과 $1{\sim}100{\mu}g/ml$의 농도에서는 세포생존율의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 하지만 $200{\mu}g/ml$의 농도에서는 세포생존율이 74.2%로 감소하며 세포독성을 나타냈다. SPIONs가 uptake 된 U373MG세포와 uptake 되지 않은 U373MG세포에 0~5 Gy의 양성자선을 조사하여 각각에 대한 세포생존곡선을 측정한 결과를 분석하여 SPIONs가 uptake된 U373MG세포의 세포생존율이 더 급격히 감소함을 알 수 있었다. 결론적으로 SPIONs가 uptake 된 세포에서는 보다 적은 선량으로도 세포사멸을 유도할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 GBM에 SPIONs를 타겟팅하면 양성자선을 이용한 뇌신경교종 치료효과를 개선할 수 있음을 보였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권2호
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• pp.139-148
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• 2016

목 적 : 양성자 치료 시 사용되는 Range Compensator는 Target의 Distal Margin의 선량에 대해 정상조직에 전달되는 양성자 빔 선량을 보정하는 역할을 한다. 이에 뇌종양 치료에 사용되는 Range Compensator의 Smooth Thickness를 다르게 적용함에 따른 PTV와 OAR의 선량을 비교하여 대상 부위의 선량이 개선되는 것을 확인해 보고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 양성자 치료를 받은 뇌종양 환자 10명을 대상으로 Eclipse Proton Planning System(Version 10.0, Varian, USA)의 Compensator Editor를 사용하여 Range Compensator에 적용되는 Smooth Thickness를 각각 1회에서 5회까지 순차적으로 적용하였다. 치료계획의 알고리즘은 Proton Convolution Superposition(version 8.1.20 or 10.0.28)을 사용하였고, Smooth Thickness를 단계적으로 적용함에 따른 PTV의 Dmax, Dmin, Homogeneity Index, Conformity Index 그리고 종양주위의 OAR 선량을 비교하였다. 결 과 : Smooth Thickness를 1회에서 5회까지 적용하였을 때 PTV의 최대선량(Dmax)은 최대 4.3%, 최소 0.8%, 평균 1.81% 감소하였으며, 최소선량(Dmin)은 최대 1.8%, 최소 0.2%, 평균 0.82% 증가하였고, 최대선량과 최소선량의 차이는 최대 5.9%, 최소 1.4%, 평균 2.63% 감소하였다. Homogeneity Index는 평균 0.018 감소하였고 Conformity Index는 거의 변화가 없었다. OAR 선량은 Brain Stem에서 최대 1.6%, 최소 0.1%, 평균 0.59% 감소하였으며, Optic Chiasm에서 최대 1.3%, 최소 0.3%, 평균 0.45% 감소하였으나, C와 E환자가 각각 0.3%, 0.6% 증가하였다. 그리고 Rt. Optic Nerve에서 최대 1.5%, 최소 0.3%, 평균 0.8% 감소하였으나, B환자가 0.1% 증가하였다. Lt. Optic Nerve에서는 최대 1.8%, 최소 0.3%, 평균 0.67% 감소하였으나, H환자가 0.4% 증가하였다. 결 론 : 뇌종양 환자의 양성자 치료에 사용되는 Range Compensator의 Smooth Thickness가 단계적으로 적용될수록 Compensator의 해상도가 증가하여 가장 최적화된 양성자 빔 선량을 전달할 수 있다. 이는 PTV에 좀 더 균일한 선량을 조사할 수 있고 또한 OAR에 작용하는 불필요한 선량을 감소시켜 부작용을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제53권4호
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• pp.184-190
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• 2020

Radiation therapy (RT) has improved patient outcomes, but treatment-related complication rates remain high. In the conventional 2-dimensional and 3-dimensional conformal RT (3D-CRT) era, there was little room for toxicity reduction because of the need to balance the estimated toxicity to organs at risk (OARs), derived from dose-volume histogram data for organs including the lung, heart, spinal cord, and liver, with the planning target volume (PTV) dose. Intensity-modulated RT (IMRT) is an advanced form of conformal RT that utilizes computer-controlled linear accelerators to deliver precise radiation doses to the PTV. The dosimetric advantages of IMRT enable better sparing of normal tissues and OARs than is possible with 3D-CRT. A major breakthrough in the treatment of esophageal cancer (EC), whether early or locally advanced, is the use of proton beam therapy (PBT). Protons deposit their highest dose of radiation at the tumor, while leaving none behind; the resulting effective dose reduction to healthy tissues and OARs considerably reduces acute and delayed RT-related toxicity. In recent studies, PBT has been found to alleviate severe lymphopenia resulting from combined chemo-radiation, opening up the possibility of reducing immune suppression, which might be associated with a poor prognosis in cases of locally advanced EC.

• 생명과학회지
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• 제17권8호통권88호
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• pp.1100-1103
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• 2007

합성항산화제 3종과 17종의 식물 추출물을 이용하여 양성자 빔을 1,000, 5,000, 10,000 Gray 수준으로 처리하여 에너지양에 따른 항산화 활성에 미치는 영향을 탐색 하고자 DPPH radical 소거능 과 ABTS cation radical 소거능의 활성에 대하여 조사하였다. 이중 6종류의 시료는 양성자 빔을 조사한 결과 활성이 감소하였으며, 2종류의 시료는 활성변화가 없었으며, 12종류의 시료는 활성이 증가하였다. DPPH radical 소거 효과는 1,000 Gray 에서 마황은 60%, 괄루인은 5,000 Gray 에서 77.8%로 활성이 증가하는 경향을 나타내었다. ABTS cation radical 소거효과에서 토천궁은 1,000 Gray의 양성자 빔을 조사한 결과 38.5% 활성이 감소하였으며, 합성 항산화제는 활성변화가 거의 없으나, 뼝쑥 추출물은 5,000 Gray에서 $IC_{50}$값이 2.4 ${\mu}g/ml$로 BHT의 $IC_{50}$값 2.3 ${\mu}g/ml$과 유사하였다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제12권1호
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• pp.41-46
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• 2018

BACKGROUND/OBJECTIVES: Exposure of the normal lung tissue around the cancerous tumor during radiotherapy causes serious side effects such as pneumonitis and pulmonary fibrosis. Radioprotectors used during cancer radiotherapy could protect the patient from side effects induced by radiation injury of the normal tissue. Delphinidin has strong antioxidant properties, and it works as the driving force of a radioprotective effect by scavenging radiation-induced reactive oxygen species (ROS). However, no studies have been conducted on the radioprotective effect of delphinidin against high linear energy transfer radiation. Therefore, this study was undertaken to evaluate the radioprotective effects of delphinidin on human lung cells against a proton beam. MATERIALS/METHODS: Normal human lung cells (HEL 299 cells) were used for in vitro experiments. The 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay assessed the cytotoxicity of delphinidin and cell viability. The expression of radiation induced cellular ROS was measured by the 2'-7'-dicholordihydrofluorescein diacetate assay. Superoxide dismutase activity assay and catalase activity assay were used for evaluating the activity of corresponding enzymes. In addition, radioprotective effects on DNA damage-induced cellular apoptosis were evaluated by Western blot assay. RESULTS: Experimental analysis, including cell survival assay, MTT assay, and Western blot assay, revealed the radioprotective effects of delphinidin. These include restoring the activities of antioxidant enzymes of damaged cells, increase in the levels of pro-survival protein, and decrease of pro-apoptosis proteins. The results from different experiments were compatible with each to provide a substantial conclusion. CONCLUSION: Low concentration ($2.5{\mu}M/mL$) of delphinidin administration prior to radiation exposure was radioprotective against a low dose of proton beam exposure. Hence, delphinidin is a promising shielding agent against radiation, protecting the normal tissues around a cancerous tumor, which are unintentionally exposed to low doses of radiation during proton therapy.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.101-108
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• 2017

목 적: 양성자치료에 이용되는 양성자선은 종양 부위 앞에 있는 정상 조직에는 적은 선량을 주는 반면 암 조직 부위에서는 브래그 피크(Bragg peak)를 형성하며 최대 선량을 주고 바로 소멸하는 특징을 가지고 있으며 양성자치료의 장점을 극대화하기 위해서는 양성자의 도달 위치 검증이 매우 중요하다. 본 연구에서는 Off-line PET CT 방법을 이용하여 양성자 조사 후 양성자 궤적을 따라 생성된 11 C(반감기=20분), 150(반감기=2분), 13N (반감기=10분) 등의 핵자에서 방출되는 양전자의 분포를 측정하여 양성자의 Range와 Distal falloff 지점을 검증하게 되었다. 대상 및 방법: IEC 2001 Body 팬텀안에는 37 mm, 28 mm, 22 mm 구체를 삽입할 수 있게 구성되어 있으며 팬텀안에 물을 가득 채워 각 구체크기별로 CT image를 획득하였고 양성자의 Range와 Distal falloff 지점을 검증하기 위하여 양성자치료계획시스템으로 각 구체 크기 별로 37 mm 구체에서 46 mm, 28 mm에서 37 mm, 22 mm 구체에서 33 mm의 SOBP를 설정하였고, Scanning 방법으로 Gantry 0도의 Single beam으로 동일한 센터에서 양성자를 조사하였다. 조사된 팬텀은 PET-CT 장비를 이용하여 스캔하였고, PET-CT 영상획득방법은 1분씩 50개의 영상을 획득하여 팬톰 내의 구체를 포함하여 4개의 ROI를 설정한 후 10개씩 영상을 합산하여 재구성 하였다. 치료계획 시 수립한 구체크기에 따른 Dose profile과 비교하기 위하여 Depth에 따른 Activity profile로 나타냈다 결 과: 37 mm, 28 mm, 22 mm 구체에서 모두 Distal falloff position 에서 Dose profile과 같이 PET-CT의 Activity profile 역시 급격히 감소하는 양상을 나타냈다. 하지만 Range를 평가하는 구간인 SOBP구간에서는 Activity profile의 경우 Proximal 부분에서의 측정치가 Dose profile 양상과 다른 결과가 나왔으며, Distal falloff position을 구체 크기별로 양성자 치료계획과 PET-CT 측정치와의 차이를 비교해 본 결과 37 mm 구체에서는 Max dose의 50 % 지점에서 최대 1.4 mm, 28 mm 구체에서는 45 % 지점에서 최대 1.1 mm, 22 mm 구체에서의 차이는 40 % 지점에서 최대 1.2 mm로 모두 1.5 mm 미만의 차이를 보였다. 결 론: 양성자치료의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 양성자빔의 Range를 검증하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 PET-CT 장비를 이용하여 양성자빔의 SOBP 와 Distal falloff 위치를 통해 양성자 Range를 확인하였고 그 결과 PET-CT 장비를 이용해 측정한 Activity 분포와 양성자 치료계획과의 Distal falloff position의 차이는 1.4 mm 내에서 일치함을 확인하였다. 이는 본원에서 양성자치료계획 시 적용하는 선량마진에 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제57권5호
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• pp.315-322
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• 2015

Intracranial germ cell tumors (ICGCT) occur in 2-11% of children with brain tumors between 0-19 years of age. For treatment of germinoma, relatively low radiation doses with or without chemotherapy show excellent 10 year survival rate of 80-100%. Past studies showed that neoadjuvant chemotherapy combined with focal radiotherapy resulted in unacceptably high rates of periventricular tumor recurrence. The use of generous radiation volume which covers the whole ventricular space with later boost treatment to primary site is considered as standard treatment of intracranial germinomas. For non-germinomatous germ cell tumors (NGGCT), 10-year overall survival rate is still much inferior than that of intracranial germinoma despite intensive chemotherapy and high-dose radiotherapy. Craniospinal radiotherapy combined with cisplatin-based chemotherapy provides the best treatment outcome for NGGCT; 60-70% of overall survival rate. There is a debate on the surgical role whether surgery can contribute to improved treatment outcome of NGGCT when added to combined chemoradiotherapy. Because higher dose of radiotherapy is required for treatment of NGGCT than for germinoma, it is tested whether whole ventricular irradiation can replace craniospinal irradiation in intermediate risk group of NGGCT to minimize radiation-related late toxicity in the recent studies. To minimize the treatment-related neural deficit and late sequelae while maintaining long-term survival rate of ICGCT patients, optimized administration of chemotherapy and radiotherapy should be selected. Use of technically upgraded radiotherapy modalities such as intensity-modulated radiotherapy or proton beam therapy is expected to bring an improved neurocognitive outcome with longitudinal assessment of the patients.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.208-210
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• 2002

In a treatment planning for actual patients with a complex internal structure, we often expect that proton beams, which pass through both a bolus and the heterogeneity in body, will form complex dose distributions. Therefore, the accuracy of the calculated dose distributions has to be verified for such a complex object. Then dose distributions formed by proton beams passing through both the bolus and phantoms simulating a clinical heterogeneity in patients were measured using a silicon semiconductor detector. The calculated results by the range-modulated pencil beam algorithm (RMPBA) produced large errors compared with the measured dose distributions since dose calculation using the RMPBA could not predict accurately the edge-scattering effect both in the bolus and in clinical heterogeneous phantoms. On the other hand, in spite of this troublesome heterogeneity, calculated results by the simplified Monte Carlo (SMC) method reproduced the experimental ones well. It is obvious that the dose-calculations by the SMC method will be more useful for application to the treatment planning for proton therapy.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.191-197
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• 2013

방사선 치료 시 방사선이 조사되는 동안 환자의 움직임을 모니터링하는 것은 치료의 성공을 결정 하는 중요한 요인이다. 따라서 방사선이 조사되는 동안 환자의 움직임을 실시간으로 감시하고 움직인 치료위치를 자동으로 보정 할 수 있는 시스템을 개발 하였다. 원점을 중심으로 직교하게 위치한 2개의 CCD 카메라를 이용하여 3차원적 환자의 위치를 확인 하고, 틀 맞춘 상호교차 비교법(normalized cross-correlation method)을 이용한 영상 본 맞춤(image pattern matching) 방법을 이용한 환자위치 모니터링 시스템을 개발하였다. CCD카메라로부터 촬영된 영상을 컴퓨터로 전달하여 위치 변화를 정량적으로 분석 하여 빔 켜고 끔(beam on and off)를 위한 방아쇠신호(trigger signal)를 발생시키고, 이동치료대(moving couch)의 모터를 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 0.5 mm 이하의 분해능으로 환자의 위치를 자동으로 보정할 수 있었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2006년도 제33회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.73-73
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• 2006