• 대한수학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.359-364
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• 2005

We give another characteristic feature of the set of phantom maps: After constructing an isomorphism between derived functors, we show that the set of homotopy classes of phantom maps could be restated as the extension product of subinverse towers induced by the given inverse towers.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2002년도 춘계공동학술발표회요약집
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• pp.387.2-387
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• 2002

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제28권3호
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• pp.199-206
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• 2003

대표적인 수학적 팬텀인 MIRD팬텀은 개발 당시 컴퓨터 계산시간을 단축하기 위해 단순화된 수학방정식으로 표현되었으며 본래 내부피폭 선량계산에 이용하기 위해 제작되었으므로 실제 인체구조에 근접하는 정도와 외부피폭 선량계산 용도로서의 적합성 여부를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 인체의 단층촬영영상을 이용하여 제작된 Zubal 체적소팬텀과 MERD팬텀이 가장 일반적인 피폭모드인 AP 및 PA모드 감마선장에 노출될 때 장기선량 계산결과 및 단층영상을 비교하여 선량차이의 주요 원인이 되는 MIRD팬텀의 몸통두께를 수정하였다. AP와 PA방향으로 입사하는 0.05MeV에서 10MeV의 에너지 범위를 가진 넓고 평행한 단일 에너지 감마선장에 대해 MIRD팬텀과 Zubal팬텀의 장기선량을 MCNP4C를 이용하여 계산 및 비교한 결과 저에너지 영역에서 AP와 PA방향 모두 MIRD팬텀이 Zubal팬텀보다 높은 선량을 받았으며 유효선량의 경우 특히 PA방향, 0.05MeV 광자빔에 대해서 50%에 가까운 선량차이를 보였다 몸통부분 단층영상을 비교한 결과 Zubal팬텀에 비해서 MIRD팬텀의 몸통 두께가 얇아서 나타나는 결과임을 확인하게 되었고 MIRD몸통두께의 최적값을 찾아내기 위해 20cm에서 32cm까지 변화시켜가며 원전 작업환경에서 가장 많이 받게되는 0.5MeV 감마선에 대한 유효선량을 계산하여 비교하였다. AP방향에서는 24cm, PA방향에서는 28cm일 때 최소의 선량차이를 보이는 것으로 나타났고 이에 따라 몸통모델을 수정하였다. 수정된 MIRD팬텀을 이용하여 장기선량을 재계산하여 Zubal팬텀의 선량과 비교한 결과 특히 PA방향에서 큰 과대평가를 보였던 장기들의 선량차이가 현저하게 줄었고 유효선량의 경우 0.5 MeV 광자빔에 대해 AP, PA방향 각각 -0.5%와 7.3%의 낮은 선량차이를 보였다. Zubal팬텀에 의해 계산된 선량환산인자는 ICRP74에서 제공하는 값과 큰 차이를 보이고 있으며 수정된 MIRD팬텀은 Zubal팬텀의 값에 준하는 결과를 보였다. 본 연구에서 수정된 MIRD팬텀은 기존에 사용되던 선량환산계수의 수정에 사용될 수 있으며 수학적팬텀의 장점을 살리면서 실제 인체에 근접한 선량계산을 수행할 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.239-250
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• 2006

Computational anthropomorphic phantoms are computer models of human anatomy used in the calculation of radiation dose distribution in the human body upon exposure to a radiation source. Depending on the manner to represent human anatomy, they are categorized into two classes: stylized and tomographic phantoms. Stylized phantoms, which have mainly been developed at the Oak Ridge National Laboratory (ORNL), describe human anatomy by using simple mathematical equations of analytical geometry. Several improved stylized phantoms such as male and female adults, pediatric series, and enhanced organ models have been developed following the first hermaphrodite adult stylized phantom, Medical Internal Radiation Dose (MIRD)-5 phantom. Although stylized phantoms have significantly contributed to dosimetry calculation, they provide only approximations of the true anatomical features of the human body and the resulting organ dose distribution. An alternative class of computational phantom, the tomographic phantom, is based upon three-dimensional imaging techniques such as magnetic resonance (MR) imaging and computed tomography (CT). The tomographic phantoms represent the human anatomy with a large number of voxels that are assigned tissue type and organ identity. To date, a total of around 30 tomographic phantoms including male and female adults, pediatric phantoms, and even a pregnant female, have been developed and utilized for realistic radiation dosimetry calculation. They are based on MRI/CT images or sectional color photos from patients, volunteers or cadavers. Several investigators have compared tomographic phantoms with stylized phantoms, and demonstrated the superiority of tomographic phantoms in terms of realistic anatomy and dosimetry calculation. This paper summarizes the history and current status of both stylized and tomographic phantoms, including Korean computational phantoms. Advantages, limitations, and future prospects are also discussed.

• International Journal of Contents
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• 제8권2호
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• pp.52-59
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• 2012

This study uses digital imaging and communications in medicine (DICOM) files acquired after CT scan to obtain the absorbed dose distribution inside the body by using the patient's actual anatomical data; uses geometry and tracking (Geant)4 as a way to obtain the accurate absorbed dose distribution inside the body. This method is easier to establish the radioprotection plan through estimating the absorbed dose distribution inside the body compared to the evaluation of absorbed dose using thermo-luminescence dosimeter (TLD) with inferior reliability and accuracy because many variables act on result values with respect to the evaluation of the patient's absorbed dose distribution in diagnostic imaging and the evaluation of absorbed dose using phantom; can contribute to improving reliability accuracy and reproducibility; it makes significance in that it can implement the actual patient's absorbed dose distribution, not just mere estimation using mathematical phantom or humanoid phantom. When comparing the absorbed dose in polymethly methacrylate (PMMA) phantom measured in metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dosimeter for verification of Geant4 and the result of Geant4 simulation, there was $0.46{\pm}4.69%$ ($15{\times}15cm^2$), and $-0.75{\pm}5.19%$ ($20{\times}20cm^2$) difference according to the depth. This study, through the simulation by means of Geant4, suggests a new way to calculate the actual dose of radiation exposure of patients through DICOM interface.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제31권1호
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• pp.41-47
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• 2008

한국 성인 남성 표준인(Korean Reference Adult Male)의 기초 자료를 이용하여 수학적 모의 피폭체(Mathematical Phantom)를 제작하였다. 또한 이를 이용하여 방사성옥소($^{131}I$)의 각 장기별 S-value를 산출 하였다. 산출된 S-value는 기존 ICRP-23표준인에 근거하여 산출한 MIRD 5, 및 ORNL-TM 8381자료와 비교해 보았다. 그 결과 S-value는 한국 성인 남성 표준인에 기초한 모의 피폭체가 높은 값을 나타냈다. 이는 몸통이라는 특수한 공간에 위치하게 되는 선원장기(source organ) 및 표적장기(target organ)가 함유하고 있는 구성물질도 중요하지만 그에 못지않게 이들이 차지하고 있는 위치 및 방사성핵종의 특성 또한 중요하게 작용한다는 것을 알 수 있었다.

• 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.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.430-437
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• 2018

Ultrasonic attenuation is an important parameter in Quantitative Ultrasound and many algorithms have been proposed to improve estimation accuracy and repeatability for multiple independent estimates. In this work, we propose an improved algorithm for estimating ultrasonic attenuation utilizing the optimal frequency compounding technique based on stochastic noise model. We formulate mathematical compounding equations in the AWGN channel model and solve optimization problems to maximize the signal-to-noise ratio for multiple frequency components. Individual estimates are calculated by the reference phantom method which provides very stable results in uniformly attenuating regions. We also propose the guideline to select frequency ranges of reflected RF signals. Simulation results using numerical phantoms show that the proposed optimal frequency compounding method provides improved accuracy while minimizing estimation bias. The estimation variance is reduced by only 16% for the un-compounding case, whereas it is reduced by 68% for the uniformly compounding case. The frequency range corresponding to the half-power for reflected signals also provides robust and efficient estimation performance.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.477-483
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• 2016

두부 모의피폭체를 활용하여 MV X, ${\gamma}$선에서의 선량증가 효과와 금 나노입자의 크기, 물질의 농도에 대한 의존성을 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 적용하였으며, 입사 에너지는 4, 6, 10, 15 MV X선, Co60 ${\gamma}$선을 사용하였다. 두부 모의피폭체 내에 종양을 묘사하고 내부에 25, 75, 125 nm 직경의 금 나노입자를 삽입하였다. 나노입자의 농도는 5, 15, 25 mg/g을 적용하였으며, 선량 증가 물질이 없을 때를 기준으로 하여 선량증가비를 산출하였다. 입사 에너지가 낮을수록, 선량증가 물질의 농도가 높을수록 높은 선량증가비를 나타내었다. 나노입자의 크기는 입사 에너지가 낮고, 물질의 농도가 높을수록 상대적으로 높은 의존성을 보였다. 금 나노입자를 이용한 선량증가 효과를 나타내는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권1호
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• pp.61-70
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• 2012

In this study, a simple post-reconstruction dual-energy computed tomography (CT) method is proposed. A dual-energy CT algorithm for monochromatic x-rays was adopted and applied to the dual-energy CT of polychromatic x-rays by assigning a representative mono-energy. The accuracy of algorithm implementation was tested with mathematical phantoms. To test the sensitivity of this algorithm to the inaccuracy of representative energy value in energy values, a simulation study was performed with mathematical phantom. To represent a polychromatic x-ray energy spectrum with a single-energy, mean energy and equivalent energy were used, and the results were compared. The feasibility of the proposed method was experimentally tested with two different micro-CTs and a test phantom made of polymethyl methacrylate (PMMA), water, and graphite. The dual-energy calculations were carried out with CT images of all possible energy pairs among 40, 50, 60, 70, and 80 kVp. The effective atomic number and the electron density values obtained from the proposed method were compared with theoretical values. The results showed that, except the errors in the effective atomic number of graphite, most of the errors were less than 10 % for both CT scanners, and for the combination of 60 kVp and 70 kVp, errors less than 6.0 % could be achieved with a Polaris 90 CT. The proposed method shows simplicity of calibration, demonstrating its practicality and feasibility for use with a general polychromatic CT.