• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권2호
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• pp.62-69
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• 2005

본 연구에서는 열형광선량계에 대한 전자선에너지 보정인수를 구하여 이온함을 이용한 물 흡수선량과 상호 비교 분석하여 열형광선량계를 이용한 전자선의 품질보증 프로그램을 개발하고자 한다. 열형광물질은 분말형태인 $^7LiF$을 사용하였고 판독기는 Fimel사의 PCL-3 모델을 사용하였으며 전자선 선량측정에 이용되는 홀더는 PMMA 재질로 제작하였다. 열형광선량계는 선형가속기(Varian CL 2100C)에서 방출되는 전자선 에너지 6, 9, 12, 16, 20 MeV를 이용하여 각 에너지에 해당하는 기준깊이 $Z_{ref}$에 위치시켰으며 물 흡수선량 2 Gy가 되도록 조사하였다 이때 기준선량은 IAEA TRS-398 프로토콜에서 권고하고 있는 절차에 따라 식품의약품안전청에서 교정 받은 Roos형 평행평판형이온함을 사용하여 결정하였다. 열형광선량계의 물 흡수선량을 결정하기 위해 열형광선량계의 교정계수 및 선량 반응도에 대한 보정인수, 퇴색보정인수, 에너지보정인수 등을 산출하였다. 또한 본 연구를 통해 결정된 교정계수 및 각각의 보정인수의 정확도를 검증하기 위해 백지정사(blind test)를 실시하였으며 그 결과, 에너지 9, 16, 20 MeV전자선에서 상대 표준편차가 각각 $2.98\%,\;3.39\%$ 그리고 $0.01\%$로 나타났다 이는 전자선의 허용수준인 $\pm5\%$이내 포함되는 결과로 향후 국내 의료기관에서 사용하고 있는 전자선의 출력 선량측정에 대한 주기적인 품질보증을 위해 열형광선량계가 적극 활용될 것으로 기대한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권2호
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• pp.82-88
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• 2005

상용화된 방사선 치료계획 장치에서 제공하는 선량보상체(compensator) 설계 기능의 타당성 을 검증하고자 Cerrobend 재료를 대상으로 한 고밀도의 선량보상체 설계 및 제작과 동적다엽콜리메이터를 활용한 전자 선량보상체(Electronic Compensator)의 구현을 통해 그 기능을 분석하였다. 5개의 두께가 다른 영역으로 구성한 팬텀을 대상으로 전산화단층촬영(CT) 영상을 획득하고, 기준 깊이에서 균일한 선량분포를 형성하도록 방사선치료계획장치(RTP)에서 선량보상체를 설계하였다. Cerrobend 선량보상체 주조 틀을 제작하기 위해 컴퓨터로 자동 제어되는 스티로폼 절삭기를 사용하였고, 전자선량보상체를 구현하기 위해 다엽콜리메이터를 사용하였으며, 선량분포의 측정을 위해서 선량측정용 필름을 사용하였다. 선량보상체를 적용하지 않았을 경우, 선량분포에서 $\pm13.93 cGy$의 편차를 보였으나, Cerrobend 선량보상체와 전자선량보상체를 적용하였을 경우, 각각 $\pm0.99 cGy$와 $\pm1.82cGy$의 편차를 보여 선량분포의 균일도를 높이는 선량보상체로서 기능을 구현함을 증명하였다. 방사선치료계획장치에서 계획된 기준 선량값과의 평균 오차를 분석한 결과, Cerrobend 선량보상체는 $+3.83\%$, 전자 선량보상체는 $-4.37\%$의 오차를 보였으며, 이는 Cerrobend 선량보상체 제조과정에서의 오차와 절대 선량측정 도구로서 필름이 갖고 있는 한계성을 고려할 때, 선량보상체 기능의 정확도 입증에 타당성 있는 결과로 생각한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제16권2호
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• pp.89-96
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• 2005

본 연구는 호흡에 따라 내부 장기가 움직일 때, 내부 장기가 가장 안정적인 구간의 문턱 값(threshold)을 시간으로 설정한 후 선량분포에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 정상적인 호흡주기 중에서 시간대비 내부 장기 움직임이 호기 상태에서 적게 나타난다. 그러므로 시간동기 문턱 값(time gating threshold, TGT)은 내부 장기 움직임이 가장 적은 호기 시 1 초 동안 움직일 때의 선량분포를 평가하였다. TGT를 설정했을 때 선량분포를 비교하기 위해 다음 조건으로 방사선을 조사하였다. 내부 장기가 1) 고정된 상태, 2) 문책 값 범위 내에서 움직일 때, 3) 문턱 값 범위 밖에서 움직일 때, 각각의 내부 장기 움직임 조건을 구동팬톰시스템으로 모사하였다. 그리고 필름 선량 측정법(film dosimetry)을 이용하여 비교 평가하였다. TGT를 1초로 설정하고 내부적 움직임을 고려하여 선량분포를 획득했을 때 치료시간은 증가하였다. 그러나 TGT를 1초로 설정한 것은 내부적 움직임을 고려하지 않은 선량분포 즉, 치료 조사면 내에 장기의 움직임이 없을 때와 비슷한 선량분포를 얻을 수 있었다. 그리고 문턱 詰없이 내부 장기가 움직일 때와 비교해서 반음영 영역에 불필요한 선량을 줄일 수 있었다. 또한 치료시간을 줄이기 위해서 문턱 값을 1.4초로 설정했을 때가 1초로 설정했을 때보다 시간 비에 따른 선량분포에 대해 효과적인 결과를 얻지 못했다. 즉, 시간은 줄었지만 치료영역 밖에 많은 선량이 분포하였다. 임상적으로 TGT를 설정해서 방사선 치료를 하기 위해서는 수학적인 계산 방법에 의한 내부 장기의 움직임을 표현하는 것이 아니라 실측에 의해서 모든 환자의 외부 움직임과 내부 움직임을 측정해야 한다. 또한 내부와 외부 움직임의 상관관계를 분석해서 환자의 호흡주기에 따른 내부 장기의 움직임 중에 이상적인 위치에서 문책 값을 설정 후 방사선치료를 시행하면 정상조직은 낮은 선량이 분포하면서 치료성적이 향상될 것이라 예상된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.267-276
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• 1998

팬톰내에 삽입되는 전리함은 전자 플루언스의 교란을 최소화하는 기하학적 구조를 갖는 것이 바람직한데 평행평판형 전리함은 다른 어떤 전리함보다도 이러한 조건을 잘 만족시킨다. 이러한 이유로 IAEA 표준측정법에서는 표면 평균 에너지가 10 MeV 이하인 전자선 측정시 평행평판형 전리함의 사용을 권고하고 있으나 일반적으로 편의상 원통형 전리함을 많이 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 네 가지 다른 표준 측정법 즉 1)원통형 전리함을 사용한 IAEA 표준 측정법 2)원통형 전리함을 사용한 TG-21 표준 측정법 3)평행평판형 전리함을 사용한 Markus 측정법 4)평행평판형 전리함을 원통형 전리함에 대하여 교정한 TG 39 측정법을 사용하여 서로 다른 측정법과 전리함의 차이에 의한 선량 값의 변화를 알아보고자 한다. Siemens KD-2 선형가속기에서 발생하는 고에너지 전자선(6,9,12,15,18 MeV)을 이용하여 3차원 전산화 물팬톰과 0.125 cc 전리함을 사용하여 각 에너지별로 l0$\times$10 $cm^2$ cone size의 심부선량백분율을 구하였다. 고체 물팬톰내에서 Farmer type 0.6cc 원통형 전리함을 사용하여 IAEA 표준 측정법과 TG-21 표준 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. 평행평판형 전리함(Markus Chamber)을 사용하여 Markus 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. 전자선 에너지 18 MeV를 사용하여 원통형 전리함에 대한 평행평판형 전리함의 교정계수를 얻고 TG 39 측정법에 의해서 각 에너지별로 흡수선량을 측정하였다. Cone size 는 l0$\times$10 $cm^2$ 이었고 측정점의 깊이는 d$_{max}$ 이었다. IAEA 표준 측정법과 TG 21 표준 측정법은 18 MeV 에 대하여 0.9 % 의 차이가 나타났고 그 외의 에너지 영역에서 0.7% 이내로 비교적 잘 일치하였다. Markus 측정법과 TG 39 측정법은 18 MeV 와 6 MeV 에 대하여 각각 $\pm$0.8 % 의 차이가 나타났고 그 외의 에너지 영역에서 0.5 % 이내로 잘 일치하였다. 원통형 전리함과 평행평판형 전리함을 이용한 측정법간의 차이는 18 MeV 에서 1.6 % 까지 나타나므로 주의를 요하며 TG 39 측정법에서 제시한 다른 측정방법을 사용하여 측정을 하여 교정계수를 얻을 필요가 있을 것으로 생각된다.다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.195-200
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• 1998

연구 목적: 등가면법은 장방형의 X-선 조사면의 출력인자 계산에 널리 이용되고 있다. 본 연구에 서는 출력인자 계산시 등가면법의 적용에 영향을 줄 수 있는 선질, 조사면의 두 변의 길이의 비, 측정점의 깊이 등을 조사하였다. 또한 등가면법의 타당성이 유지되는 영역을 밝히는 어림계산법을 제시하였다. 대상 및 방법 : 본 연구에 사용된 X-선의 선원은 4-, 6-, l0-MV 이었다. 조사면의 폭을 5-40 cm 까지 변화시키고 각 조사면에서 두 변의 비를 1:1 에서 10:1 까지 변화시켰다. 조사면의 장방효과는 물팬톰을 이용하였으며, dmax, 5-cm, 10-cm 깊이에서 시행하였다. 장방형의 조사면과 각 조사면에 대한 등가정사각형면에서의 출력인자를 구하여 이들 두 방법에서의 차이를 나타냈다. 결과 및 토의: 장방형의 조사면과 이에 대응하는 등가면 간의 출력인자의 차이는 일반적으로 장방비가 커질수록 증가하였다. 장방형의 조사면에 대한 출력인자의 측정값은 일반적으로 각 조사면의 등가정사각형면을 이용하여 계산한 값보다 높게 나타나서 크게는 10%의 차이를 나타냈다. 똑같은 두 변의 비에 대하여 장방형의 조사면과 둥가정사각형면에 대한 출력인자의 차이는 조사면의 크기가 작을수록 크게 나타났다. 실험에 사용한 각각에서 선질의 종류와 각각의 선질에서 측정깊이에서 두 값은 큰 차이를 보이지 않았다. 결론 : 본 연구결과에 의하여 등가면법을 출력인자 계산에 사용할 경우 이를 판단할 어림계산법을 구할 수 있다. 한 변의 길이가 25-cm 이하인 조사면에 대하여 만일 장방비 < (0.48) (긴 변의 길이) - 0.5를 만족하는 경우에는 출력인자의 오차를 2% 안에서 등가면법을 이용할 수 있다. 이와는 다른 경우에는 출력인자를 직접 측정하여야 한다. 이러한 기준은 4-10MV X-선원에 대하여 10-cm 깊이의 측정점까지 타당하다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권3호
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• pp.162-170
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• 2013

인간의 질병연구를 위한 소동물용 픽셀화 반도체 검출기 기반의 단일광자단층촬영(SPECT, single photon emission computed tomography)시스템 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 CdTe검출기 기반의 SPECT시스템의 고해상도 및 저선량 소동물 영상화 가능성을 알아보고자 NaI(Tl) 섬광결정 검출기로 구축된 SPECT 시스템과 비교 평가하였다. CdTe 검출기는 $44.8{\times}44.8$ mm의 크기이며 $0.35{\times}0.35{\times}5$ mm크기의 픽셀로 구성되어 있다. 검출기의 내인성 분해능은 0.35 mm 이며 이는 픽셀 크기와 동일하다. GATE 시뮬레이션 방법을 통하여 두 시스템간의 성능 평가를 수행하고 비교 분석하였다. 시스템의 공간 분해능과 민감도는 10 MBq의 $^{99m}Tc$ 점 선원을 사용하여 평가하였다. 복셀화된 MOBY (mouse whole-body) 팬텀을 사용하여 정량적 평가 및 흡수선량을 계산하였다. 점선원과 조준기 사이의 거리가 30 mm 일 때, NaI(Tl) 섬광결정 검출기 기반의 SPECT의 분해능은 1.54 mm, 민감도는 83 cps/MBq였으며, CdTe검출기 기반의 SPECT시스템의 분해능은 1.32 mm, 민감도는 116 cps/MBq로 더욱 향상된 공간 분해능과 민감도를 나타내었다. 두 시스템의 정량적 통계 분석은 CNR 계산을 통해 이루어졌으며, 주입 선량을 다양하게 설정하여 두 시스템에서의 CNR을 획득하였다. Mouse brain내 striatum의 주입선량이 160 Bq/voxel일 경우, CdTe검출기 기반의 SPECT에서 획득한 CNR은 2.30이었으며 섬광결정 검출기 SPECT에서 획득한 CNR은 1.85로 CdTe검출기 기반의 SPECT에서 더욱 큰 CNR을 지니고 있었다. 또한, CdTe기반의 SPECT를 사용할 경우 NaI(Tl) 섬광결정 검출기 기반의 SPECT 시스템을 사용하는 것보다 동일한 정량적 수치획득을 위한 소동물의 피폭선량을 감소시켜줄 수 있었다. 본 연구에서는 반도체 검출기 CdTe기반의 SPECT은 NaI(Tl) 섬광결정 검출기 SPECT 시스템보다 공간 분해능과 민감도 측면에서 높은 성능을 보였음을 증명하였다. 실제 시스템과의 검증 등의 추가 연구가 필요하지만, 본 연구 결과는 향후 피폭 선량을 줄이는 동시에 영상의 질을 높일 수 있는 소동물용 SPECT 시스템 구축에 응용될 수 있을 것이다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제18권4호
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• pp.303-313
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• 2014

목적: 자기공명 영상장치(MRI)의 송신 자기장 정보를 이용한 인체 내 도전율을 측정하는 기술이 최근 제안되었다. 송신 자기장 정보의 노이즈에 따른 도전율의 오차를 측정하고 도전율과 노이즈의 관계를 모델화 하였다. 대상과 방법: 송신 자기장의 분포는 원형 모델에 대해서 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션으로 생성된 송신 자기장의 분포에 가우시안 노이즈를 더해준 후 정량적인 도전율 측정에 어떤 영향을 주는지 공명 주파수, 물체의 크기, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비에 대해서 수행하였다. 각 각의 변수에 따른 도전율 대 잡음 비를 측정하여 모델화 하였다. 결과: 시뮬레이션 결과 도전율 측정은 송신 주파수의 크기 오차보다 위상 오차에 더 큰 영향을 받는 것을 보였다. 또한, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비, 공명 주파수, 도전율 값, 평균필터의 크기에 따라서 도전율 대 잡음비가 비례하는 경향성을 보였다. 하지만, 물체를 둘러싼 외부 물질의 크기는 도전율 측정에 큰 영향을 주지 않았다. 위의 시뮬레이션 결과는 3T 임상용 MRI에서 원형 모델 팬텀에 대해서 검증되었다. 결론: 시뮬레이션을 통해 얻어진 변수와 도전율 측정의 오차와의 관계를 통해서 정량적인 도전율 측정에서 발생되는 오차를 모델화 할 수 있었다. 또한 제시된 분석 방법을 통하여 자기공명 영상 장치를 이용한 도전율 측정의 필터링 및 재구성 알고리즘의 효과를 검증 할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한핵의학회지
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• 제35권2호
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• pp.100-112
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• 2001

목적: 본 연구의 목적은 NEMA 프로토콜에 따라서 GE $Advance^{TM}$ PET 시스템의 성능을 평가하고 그러한 시스템이 나타낼 수 있는 능력과 한계점을 명확히 이해하는데 있다. 대상 및 방법: 성능평가는 $^{18}FDG$ 선상선윈 및 점선원 그리고 NEMA 팬텀을 사용하여 횡축방향 공간분해능, 축방향 공간분해능, 산란분획, 민감도, 계수율손실, 계수율보정, 산란보정, 균일도보정, 감쇠보정을 대상으로 하였다. 횡축방향 공간분해능과 축방향 공간분해능, 산란분획에서는 선상선원 및 점선원을 사용하여 각각 NEMA 프로토콜에 따라 정해진 위치로 이동시키면서 측정하였고, 산란분획 및 나머지 성능평가 검사에서는 직경 20 cm의 PMMA 재질의 팬텀을 이용하여 측정하였다. 결과: 표준영상 획득 모드에서 시행한 본 성능평가의 결과를 고민감도 모드 및 고분해능 모드에 대하여 얻었다. 고민감도 모드에서 동경방향으로 측정된 횡축방향 공간분해능은 스캐너 시야중심에서 4.8 mm, 20 cm에서 7.03 mm로 감소했으며 축방향 공간분해능은 스캐너 시야중심에서 평균 3.98 mm, 20 cm에서 6.71 mm로 감소하였다. 산란분획은 고민감도 모드에서 평균 9.87%였고, 민감도 측정의 결과는 고민감도 모드, 시스템 전체에 대해서 참동시계수율 $225.8kcps/{\mu}Ci/cc$를 얻었고 계수율손실 측정은 50%의 불응시간을 가지는 방사능 농도가 $4.6{\mu}Ci/cc$였으며 이때의 계수율은 427 kcps였다. 계수율 보정의 오차는 고민감도 모드, $4.60{\mu}Ci/cc$에서 최소 1.49%, 최대 3.83%였고, 산란보정의 오차는 고민감도 모드에서 평균 -0.95%였으며 균일도보정 측정은 영상면들 간의 비균일도가 최소 -1.25%, 최대 1.74%였고 변이계수는 0.74%였다. 감쇠보정의 오차는 공기에서 5.68%, 물 0.04%, 테플론 -6.51%를 얻었다. 결론: NEMA 프로토콜에 근거하여 본 연구에서 실시한 표준 성능 평가 검사는 모두 제조사의 시험지침서에 부합하였다. 결론적으로, 이는 본 GE $Advance^{TM}$ PET 시스템이 임상에의 적용에 적합함을 보여주었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권1호
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• pp.51-58
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• 2001

물질의 X-선 흡수도에 의해 영상을 얻는 일반 X-선 시스템과 달리 방사광 X-선은 위상이 일치하고 평행하며 진동방향이 일치하는 특성들을 이용하면 고 분해능, 고 대조도의 투사영상을 얻을 수 있다. 국내에서는 포항 방사광 가속기 연구소에 최근 건설된 5C1 빔라인에 미세구조 X-선 영상 획득을 위한 영상시스템을 구축하여 여러 기초 생물, 의학연구분야의 고 분해능 영상획득이 가능하게 되었다. 방사광 X-선을 이용하여 얻은 고 해상도 투사영상들 및 단층 재구성 영상들을 일반 X-선을 사용하는 유방찰영시스템, 치아 X-선 찰영시스템, 전신측정용 CT 시스템에서 각각 획득한 동일한 대상의 영상들과 비교하였다. 실험에 사용한 방사광 X-선은 6 ～30 keV 사이의 연속적인 에너지 분포를 가지며, 실험의 대상에 따라서 실리콘웨이퍼 필터들을 사용하여 빔의 세기와 에너지 스펙트럼 분포를 조절하여 사용하였다. 실험 대상 물체를 통과한 방사광 X-선의 투사영상은 형광판 (CdWO$_4$ scintillator)과 반응하여 가시광선으로 바뀐 후, 금도금된 거울을 통해 90$^{\circ}$ 반사되어 CCD 카메라로 획득하며, 이러한 디지털 영상정보는 PC로 전송되어 저장된다. 방사광 X-선의 공간 분해능 특성은 X-선 시험패턴(25 $\mu$m)과 초 고해상도 패턴 (13.5 $\mu$m)을 방사광 X-선 영상획득시스템 과 일반 X-선을 사용하는 유방촬영시스템에서 획득하여 분석하였다. 영상획득 실험대상으로는 일반 구조물로 커패시터, 생체조직으로 성인치아, 유아치아, 생쥐 척추뼈 및 유방암조직을 대상으로 실험하였다. 단층영상은 각각의 샘플을 0.72$^{\circ}$ 간격으로 180$^{\circ}$ 회전시켜 250개의 투과영상들로부터 재구성한 후 컴퓨터 단층촬영기에서 얻은 영상과 비교하였다. 포항 방사광가속기연구소 5C1 빔라인에 간단하고, 경제적인 방사광 X-선 영상획득시스템을 성공적으로 구축할 수 있었고, 획득한 투사 영상과 재구성한 단층영상을 기존 X-선을 사용한 시스템으로 획득한 단층영상들과 분해능, 대조도의 특성들을 비교, 분석하였다. 방사광 X-선을 사용하여 획득한 영상들은 일반 시스템에서 얻은 영상보다 고 해상도의 영상 질을 보여주었고, 기초 의학영상 연구 측면에서 많은 정보를 제공해 주었다. 방사광 X-선을 이용한 영상획득시스템은 고 분해능과 고 대조도로 미세구조의 상세한 의학영상을 얻기 위한 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해부학적, 병리학적 및 임상학적 의료영상 분야에 효과적으로 응용하기 위하여 X-선 선량 정량 분석과 수치적 영상 해석연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.42-51
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• 2015

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다.