• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제42권2호
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• pp.127-136
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• 2008

Monte Carlo simulation methods are especially useful in studying a variety of problems difficult to calculate by experimental or analytical approaches. Nowadays, they are extensively applied to simulate nuclear medicine instrumentations such as single photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET) for assisting system design and optimizing imaging and processing protocols. The goal of this paper is to address the practical issues, a potential user of Monte Carlo simulations for nuclear medicine can encounter, to help them to choose a code. This review introduces the different types of Monte Carlo codes currently available for nuclear medicine, comments main features and properties for a code to be proper for a given purpose, and discusses current research trends in Monte Carlo codes.

• 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.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제16권2호
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• pp.67-74
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• 1991

육상 섭취 경로에 따른 내부 피폭선량 계산 모델 KFOOD의 파라메터 불착실성 및 민감도를 몬테칼로법을 사용하여 수치 분석하였다. 쌀을 통한 섭취 경로의 경우 KFOOD 코드에 의한 예측치는 아주 보수적인 값을 나타내었다 모델에서 민감도가 큰 입력변수는 방사능의 침적속도와 식물전이제수였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.351-359
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• 2009

원추형 빔 단층촬영 시스템의 효과적인 모사를 위하여 상용 몬테칼로 코드인 MCNP를 기반으로 한 전산모사 시뮬레이터를 개발하였다. 기본적으로 Visual $C++^{(R)}$를 이용하여 제작하였으며, 모델의 시각화를 위해 $OpenGL^{(R)}$ 라이브러리를 이용하여 개발하였다. 컴퓨터 단층촬영 시뮬레이션 수행을 위한 입력파일의 생성과 MCNP를 이용한 시뮬레이션 실행, 그리고 투과영상 생성과 단층영상 재구성을 수행할 수 있는 기능을 구현하였다. 개발한 시뮬레이터의 검증을 위하여 콘트라스트 팬텀(contrast phantom)에 대해 실험과 시뮬레이션을 수행하였다. 산란 엑스선, 영상센서의 잡음 및 픽셀 결함에 의한 structured noise 등을 시뮬레이션에서 고려하지 못했기 때문에 두 결과가 정확하게 일치하지는 않았으나, 매우 유사한 비교 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 개발한 MCNP 기반의 CBCT 전산모사 시스템은 CBCT의 이해, 실제 시스템의 설계 및 제작시에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제24권4호
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• pp.387-391
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• 2006

Manchester system 타입의 장착기중 상, 하부에 차폐체가 장착되어 있는 Henschke 장착기를 이용하여 자궁암 근접치료시 자궁 및 주변장기의 선량분포를 평가하기 위하여 치료계획수립에 사용되는 실용프로그램 결과와 몬테칼로 모의계산 결과를 비교하였다. 또한 자궁 및 주변 정상조직이 받은 선량을 계산하기 위해 ORNL(Oak Ridge National Laboratory)에서 수립한 여성의 MIRD (Medical Internal Radiation Dose)형 모의피폭체를 이용 하여 주변장기가 받는 선량을 MCNP로 계산하였다. 몬테칼로 모사에는 MCNP 4B코드를 사용하였으며, 실용계산프로그램에는 GAMMADOT를 이용하였다 MCNP계산에는 $^{192}Ir$ 선원과 장착기의 기하학적 모양을 정밀하게 모사하여 계산 오차를 줄이도록 하였으며, 치료계획용 실용계산프로그램의 계산 조건과 동일하게 치료선원의 강내 체류시간과 체류위치를 적용하여 선량을 계산하였다. 주요 선량 비교 평가점은 Manchester system에서 사용되는 4곳과 ICRU 38에서 Manchester system을 보완하기 위해 제시한 방광표면 및 직장이였다. 실용계산 결과는 MCNP모의계산의 결과와 비교했을 때 대부분 위치에서 상대오차 4% 이내의 결과를 보였고, 난형체의 차폐체 장착효과로 인한 방광과 직장에서의 선량감쇠효과는 각각 19%, 20%였다.

• 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.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권3호
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• pp.199-208
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• 2012

전신에 대해 방사선에 민감한 주요장기가 미리 정의된 인체 전산팬텀(compuational human phantom)은 의료분야에서 방사선 치료에 의한 이차암 위험도 평가 및 진단방사선에 의한 유효선량 평가 등에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 한국인 여성사체에 대한 고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용하여 장기 및 조직을 전신에 걸쳐 약 2 mm 간격으로 정밀하게 분할하였고, 이를 이용하여 몬테칼로 전산모사에 사용될 수 있는 VHK-Woman 복셀팬텀을 개발하였다. VKH-Woman 복셀팬텀은 키 160 cm, 몸무게 52.72 kg으로 한국인 여성의 표준체형에 가까우며, 유효선량을 계산할 수 있도록 ICRP 103에 제시된 27개 장기 및 기타 관심장기 12개를 포함한다. VKH-Woman의 복셀 해상도는 $1.976{\times}1.976{\times}2.0619mm^3$이며 복셀행렬의 크기는 $261{\times}109{\times}825$이고, 몬테칼로 코드에 입력하여 사용될 수 있도록 이진파일과 ASCII 파일 형식으로 데이터화되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.93-98
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• 2010

본 연구에서는 I-125 (35 keV) 와 Tc-99m (140 keV)에 대해 고해상도를 지닌 SPECT 영상을 동일한 검출기로 획득하는 방법을 제시하였고, 이를 몬테칼로 시뮬레이션 코드인 DETECT2000과 GATE를 이용하여 검증하였다. 제안된 검출기는 두께 3.0 mm의 CsI (Tl) 블록형 섬광체와 하마마츠사의 H8500C PSPMT로 이루어져 있다. 35 keV 감마선을 방출하는 I-125 핵종을 영상화할 때는 두꺼운 섬광체를 사용 할 경우, 일반적인 앵거방법으로는 빛 퍼짐이 많아지기 때문에 내인성 공간분해능이 저하되지만, 최대우도 함수와 색인테이블을 사용하여 감마선 반응 위치를 추적하면 내인성 공간분해능을 향상시킬 수 있다. DETECT2000 시뮬레이션 결과 1.0 mm 이내의 내인성 공간분해능을 획득하였다. 140 keV를 방출하는 Tc-99m를 영상화할 경우에는 I-125 전용인 1.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 경우보다 3.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 때 2.3배 이상 향상된 민감도를 보였다. 본 연구에서 제안한 검출기의 장점은 저에너지의 I-125 선원에 대해 상대적으로 두꺼운 섬광체를 사용하더라도 최대우도함수를 사용하기 때문에 분해능의 감소가 없다는 점과 Tc-99m 선원에 대해 민감도의 저하가 적다는 점이다. 본 연구에서 제안한 검출기를 사용하면 고에너지와 저에너지를 가진 핵종을 모두 영상화할 수 있다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제9권2호
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• pp.97-102
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• 1984

KSC-1 핵연료(核燃料) 수송용기(輸送容器)에 대(對)한 핵림계분석(核臨界分析)을 KENO-IV 몬테칼로 전산(電算)코드와 AMPX 전산(電算)코드계(系)로 부터 생산(生産)한 CSLIB 19 19-에너지군(群) 단면적(斷面積) 자료(資料)를 써서 수행(修行)하였다. 이때 미국(美國) B&W 사(社) CX-10 핵림계장치(核臨界裝置)를 대상으로 하여 KENO-IN 및 CSLIB 19단면적(斷面積) 시스템에 대한 검증계산(檢證計算)을 수행(遂行)한 후(後), 이 시스템의 타당성을 먼저 확인(確認)하였다. 핵림계분석(核臨界分析) 결과(結果), 1개(個)의 가압경수로(加壓輕水爐) 사용후(使用後) 핵연료집합체(核燃料集合體)를 운반할 수 있는 핵연료수송용기(核燃料輸送容器)는 정상적(正常的)인 수송조건(輸送條件)뿐만 아니라 가상적(假想的)인 수송사고조건하(輸送事故條件河)에서도 핵림계(核臨界)에 관(關)한 한(限) 안전(安全)한 것 같았다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제1권3호
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• pp.11-16
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• 2007

새로 개발된 몬테칼로 모사코드인 GATE의 방사선치료 분야에의 적용성 검토를 위하여 방사선치료 오차확인용 전자포탈영상장치에 사용되는 금속판/형광스크린 계측기의 특성을 예측 및 분석하였다. GATE를 이용하여 계산한 6 MV 선형가속기에서 발생되는 엑스선의 에너지 스펙트럼을 바탕으로, 여러가지 두께의 금속판/형광스크린에 대하여 계측효율과 공간분해능을 계산하였고, 이를 범용으로 사용되는 MCNP4B 모사 결과 및 실험 결과와 비교하여, 방사선치료 분야에 응용 가능성을 검증하였다.