• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.242-244
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• 2019

본 논문은 방사선 치료에 사용되는 선형 전자가속기(LINAC)의 작동 원리와 구성 등 의료용 LINAC의 전반을 다룬다. 의료용 LINAC은 전자총에서 발사된 전자를 가속기 튜브 내에서 가속시켜 전자빔을 발생시키고, 이러한 전자빔을 금속 표적에 충돌시켜 발생한 X 선을 인체에 조사하는 원리이다. 최근에는 O-arm, C-arm 등 3-D 촬영을 위한 치료기가 개발됨에 따라, 의료용 LINAC의 전자총, 마그네트론 등을 구동하는데 사용되는 고전압 전원장치 또한 소형화와 고밀도화가 요구되는 추세이다. 본 논문에서는 마그네트론 구동을 위한 고밀도 40kV/100A 음극성 펄스 모듈레이터와 정전압 정전류 제어 및 50kV 절연이 가능한 히터 전원장치를 설계 및 제작하였으며, 9.3GHz, 1.7MW X-Band 마그네트론 연계실험을 통해 고효율 고신뢰성의 동작을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.249-254
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• 2014

의료용 선형가속장치는 1952년에 개발된 이후 방사선 치료에 사용되어 왔으며 그 활용도가 더욱 증가하고 있다. 현재는 6 MeV 이상의 광자 에너지를 사용하는 고 에너지 방사선치료가 보편화되어 사용되고 있으나, 광핵반응에 의한 중성자의 생성으로 환자 및 술자에 대한 피폭이 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 MCNPX를 사용하여 의료용 선형가속장치에서 발생되는 6~24 MV 광자선의 스펙트럼을 분석하고, 평균에너지 및 텅스텐의 중성자 생성 임계에너지인 7.41 MeV 이상의 광자 개수를 평가하였다. 그 결과 8 MV를 시작으로 24 MV에서는 전체 검출 광자 수에 비해 0.59%의 비율로서 광핵 반응을 일으킬 수 있는 광자수가 증가함을 알 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권3호
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• pp.127-136
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• 1998

전자포탈영상장치 (EPID)를 의료용 선형가속기의 QC/QA로 이용할 수 있게 하고 이 시스템의 유용성을 평가할 목적으로, 의료용 선형가속기의 기하학적 QC/QA 항목 중 빛-광자선 조사면 일치, 콜리메이터 회전축, 캔트리 회전축 등을 분석할 수 있고 임상응용에의 유용성을 실용적으로 수행할 수 있는 GUI(Graphic User Interface) 방식의 소프트웨어를 개발하였다. 상용 전자포탈영상장치에서 수집한 영상을 네트워크를 통해 수집하고, 이 영상을 조작할 수 있는 OQuE (On-line quality assurance system using electronic portal imaging) 시스템을 PC 상에서 구현하였다. EPID는 Portal Vision(Varian, USA)을 사용하였고, 시스템의 유용성 검증을 위해 CL/2100/CD (Varian, USA)의 의료용 선형가속기를 이용하여 기하학적 QC/QA 성능과 임상응용에의 유용성을 평가하였다. 빛-광자선 조사면 일치를 ～1mm의 정밀ㆍ정확도로 평가할 수 있었다. 콜리메이터 또는 갠트리, 카우치 회전축 역시 4 개의 방사선 방향에 대한 영상을 중첩시켜서 중첩된 영상이 이루는 교점을 분석하여 구할 수 있었다. 빛-광자선 조사면 일치는 조사면별로 각각 영상을 얻고, 이들의 확대 영상과 중첩 영상을 보면서 중력장 중심 (center of gravity) 을 계산한 결과 5$\times$5 $cm^2$에서 0.2 mm, l0$\times$10, 15$\times$15, 20$\times$20 $cm^2$에서 0.3 mm내에 들어옴을 알 수 있었고 Upper Jaw 회전축은 $\pm$0.2 mm, Lower Jaw 회전축은 $\pm$0.1mm, 갠트리 회전축은 앞뒤 방향으로 $\pm$0.3 mm, 좌우 방향으로 $\pm$0.7 mm 내에 들어옴을 알 수 있었다. 카우치 회전측은 $\pm$0.2 mm 이내에 들어옴을 알 수 있었다. 영상수집 시간은 필름에 비해 훨씬 짧았으며, 그 분석 또한 객관적이고 정량적으로 이룰 수 있어서 전자포탈영상장치가 의료용 선형가속기의 QC/QA 도구로서 적당함을 알 수 있었다. 그리고 기준영 상과 포탈영상의 필드경계와 해부학적 모양을 분석함으로써 임상응용에의 유용성을 평가할 수 있었다. 적절한 사용자 편의를 보완하면 이 소프트웨어는 의료용 선형가속기의 기하학적인 성능평가 및 임상에 적극 활용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.638-641
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• 2018

현재 선진국에서는 고출력 양성자 선형 가속기를 기반으로 한 의료용 암치료기인 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy)에 대해 활발히 연구 중이며 다원시스도 2016년부터 A-BNCT 사업을 진행 중이다. A-BNCT에 적용된 양성자 선형 가속기의 RF(Radio Frequency)전원을 공급하기 위해 352 MHz, 1.5 MW의 고출력을 가지는 클라이스트론을 사용하였다. 클라이스트론의 출력인 RF의 크기와 위상을 안정적으로 제어하기 위해 90 kV, 30 A, 120 Hz, 1.7 ms의 구형파 출력을 가지는 고전압 전원장치를 적용하였다. 또한 고전압 전원장치의 출력전압 변동률을 0.5% 이내로 유지시키기 위해 전압보상회로를 적용하여 회로 시뮬레이션과 실부하 실험을 통해 펄스전원장치의 성능을 검증하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제8권2호
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• pp.59-65
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• 1997

전자포탈영상장치 (EPID)를 이용하여 의료용 선형가속기의 기하학적인 요소를 성능 평가할 수 있도록 고안하였다. light field와 radiation field 의 일치, 콜리메이터 회전축, 갠트리 회전축 크기 등을 측정하였다. EPID에서 수집한 영상정보를 이용하여 radiation-light field 일치여 부를 1mm 이내의 정밀도를 갖고 평가하였으며, 콜리메이터, 갠트리 회전축 역시 4개의 방사선 방향에 대한 영상을 중첩시켜서 중첩된 영상이 이루는 교점을 분석하여 구할 수 있었다. 이 방법으로 선형가속기의 기하학적인 QC/QA를 객관적이고 정량적으로 시행할 수 있었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제37권3호
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• pp.223-231
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• 2014

의료용의 선형가속장치는 방사선치료에 있어서 그 활용도가 가장 높으며, 최근에는 10MV 이상의 고에너지 광자선을 이용한 치료가 보편화되고 있다. 그러나 광핵반응에 의한 광중성자가 생성됨으로써 방사선 방호측면에서 많은 문제를 야기 시키고 있다. 이에 본 연구는 MCNPX 프로그램을 이용하여 치료실 내의 위치별 중성자의 특성을 분석하였다. 그 결과, 광중성자의 생성 개수도 선원 중심점을 기준으로 거리가 멀어질수록 감소됨을 알 수 있었다. 그리고 10MV에서 20MV로 에너지가 높아짐에 따른 열중성자와 속중성자의 비율은 큰 차이가 없었지만, 선원 중심점으로부터 거리가 이격될수록 열중성자의 비율이 높아지는 현상을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권2호
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• pp.99-105
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• 2015

모니터 전리함은 의료용 선형가속기에서 방출되는 방사선의 세기와 출력 제어를 위하여 사용된다. 본 연구에서는 가속기 기반 방사선 발생장치의 제어 시스템 개발에 사용하기 위하여 모니터 전리함 시작품을 개발하였다. 개발한 모니터 전리함은 평행 평판형 전리함 형태로서 독립적 작동이 가능한 두 개의 전리함으로 구성되어 있으며, 전극의 재료는 방사선의 감쇠를 최소화하기 위하여 얇은 연성인쇄회로기판이 사용되었다. 전리함의 시험을 위하여 코발트-60 방사선원을 이용하여 측정된 전하의 포화특성과 선형성과 같은 선량학적 특성을 평가하였다. 결과적으로 개발된 시작품이 기본 성능을 만족하며 추가 연구의 가능성을 확인하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제6권1호
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• pp.34-40
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• 1981

방사선 치료를 위한 의료용 13 MeV 선형가속기를 설치 사용함에 따라 종사자에 대한 피폭방어를 비롯한 제반 설비구조의 설계가 중요하므로 저자들은 방사선 차폐벽과 시설구조를 법에 정해진 최대허용선량을 초과하지 않도록 계산하여 건축했으며 고에너지 선형가속기를 가동한 이후 실재 누출선량과 종사자의 피폭량을 측정하여 상호 검토하였다. 1) 방어벽의 계산은 NCRP #34 (1970)을 기초로 하였으며 이것이 가장 간단한 방법이고 경제적이었다. 2) 가속기 가동이후의 차폐벽으로부터 누출된 선량측정치는 계산에 의해 계획된 누출선량치의 약 $\frac{1}{5}$로 줄었으며 이는 치료환자의 수와 가장 안전한 수치를 사용했기 때문이었다. 3) 가속기에 의하여 방사선을 발생시키고 있는 동안 출입문 밖과 조종실 내에서의 누출선량율은 2-10mR/hr이었다. 4) 장시간 방사선을 발생시키거나 공기 조절장치의 성능이 약해졌을 때 치료실내의 오존냄새가 예측 의외로 심하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제11권1호
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• pp.51-56
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• 1986

방사선(放射線)의 의학적(醫學的) 진단치료(診斷治療) 이용률(利用率)이 증가(增加)함에 따라 의료인(醫療人)과 환자(患者)들에 대한 방사선(放射線) 피폭확률(被曝確率)이 비예적(比例的)으로 증가(增加)되어 정량적(定量的)인 분석(分析)과 피폭관리(被曝管理)의 필요성(必要性)이 요구(要求)되고 있다. 연세(延世) 암센터는 암치료(癌治療)를 위하여 설치사용(設置使用)되고 있는 의료용(醫療用) 고(高)에너지 선형가속기(線型加速器)에 대한 누출(漏出) 및 산난선(散亂線)의 방어벽(防禦壁)과 방어계획(防禦計劃)이 이미 준비(準備)되어 있다. 그러나 장치(裝置)의 사용빈도(使用頻度)가 증가(增加)됨에 따라 치료실내(治療室內)의 공간(空間) 선량분포(線量分布)와 광핵반응(光核反應)으로 인한 유도방사능(誘導放射能)의 위험성(危險性)을 인식(認識)하고 이들에 대한 노출량(露出量)을 전리함(電離函), 열형광측정기(熱螢光測程器) 및 에너지 분석기등(分析器等)을 이용(利用)하여 측정(測定)하였다. 18 MeV 전자선(電子線)에 의한 실중선량(室中線量)은 1 m 지점(地點)에서 종양선량(腫瘍線量)의 0.02%였고 X-선(線)에 의한 실중선량(室中線量)은 약(約) 0.12%였다. 선형가속기(線型加速器)에서 10 MV X-선(線)을 30 Gy 조사(照射)한 직후 광핵반응(光核反應)에 의한 유도방사능(誘導放射能)을 측정(測定)한 결과(結果) 0.65 mR/hr 였으며 광핵반응(光核反應)에 의한 중성자(中性子) 방사화(放射化)는 주로 Cu-64, W-185, Mo-94, Ta-182등(等)의 원소(元宵)로 추정(推定)할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권1호
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• pp.17-22
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• 1999

임상에서 사용되는 가속기의 설계특성변화가 빔 출력변화에 미치는 영향을 알아봄으로써 보다 효율적인 정도관리를 수행하고자 한다. 선형가속기를 구성하고 있는 여러 가지 요소 중에서 빔 조정 인자들인 이온원부의 입사전류 (INJ-I), 이온원부의 입사전압 (INJ-E), 가속전압 (PFN), 휨자석 전류 (BMI), 펄스반복주파수 (PRF)를 선택하여 디지털 메바트론 제어프로그램 상에서 선형가속기가 자동 제어되는 허용범위를 조사한 후 그 영역내에서 전류값들을 변화시켜가면서 선량에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이온함을 사용하여 홉수선량을 측정하고 오실로스코프를 사용하여 빔 출력의 파형을 분석하였으며 방사선 계측장치로 대칭성과 평평도를 계측하였다. 방사선 가속 장치는 선형가속기 (Mevatron MD, Siemens, Germany)를 이용하였으며, 계측장치로는 RFAplus (Scanditronix, Sweden)를 사용하였다. 그리고 가속기의 설계특성변화 즉 , 빔 조정 인자들의 변화가 선량분포특성에 변화를 주는 것을 측정하기 위해 0.6cc 이온함(Capintec PR06C, USA), 미소전위계(Capintec192, USA)와 오실로스코프 (Tektronix, USA)를 사용하였다. 선형가속기의 선량률과 에너지변화에 영향을 미치는 인자들인 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF의 전압과 전류값들을 변화시켰을 때 인자들마다 차이는 있었지만, 이온함을 사용하여 측정했을 때와 오실로스코프로 출력펄스의 변화를 보았을 때는 선량률의 변화를 확인할 수 있었다. 그러나 RFAplus로 에너지와 대칭성 등에 관한 그래프를 그렸을 때는 거의 동일한 결과를 나타내었다. 인자 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF 들의 D10/D20은 0∼0.02, 대칭성은 0.1-0.2%, 평평도는 0.1∼0.4%의 미세한 변화를 보였다. 디지털화 된 각 인자들의 전류와 전압값들을 변화시킬 때 선량률에는 미세한 영향을 미치게 되지만, 기계자체에서 기준값에 맞추기 위해 자동 제어가 되어 선량분포에는 크게 영향을 미치지는 못하는 것으로 평가되어졌으나 빔 조정 인자들의 특성을 파악함으로써 정도관리의 기초자료를 확보하였다.