• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권2호
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• pp.79-86
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• 2015

헬륨-3는 높은 반응효율, 장시간 사용가능성, 감마선에 대한 낮은 반응확률 등과 같은 장점들을 가지고 있기 때문에 대부분의 중성자 검출기의 반응물질로 사용되어 왔다. 그러나 지난 몇 년 사이 전세계적인 헬륨-3의 부족으로 인해 기체의 수급이 어려워지고 있고 이에 따라 가격이 급격히 증가하게 되었다. 이러한 이유로 헬륨-3 대체 물질들을 이용한 고효율의 중성자 검출기의 개발에 대한 연구가 많은 연구그룹에 의해 활발히 진행되기 시작하였다. 이러한 연구에서는 다양한 물질들을 이용하고 있으며, 이 중에서 붕소-10은 다른 대체물질과 비교할 때 상대적으로 높은 중성자 반응확률, 낮은 감마반응효율, 물질의 안정성, 가격적 이점 그리고 기존 헬륨-3를 이용한 검출기의 계측회로의 재활용 가능성 등과 같은 장점들 때문에 많은 연구그룹에서 붕소-10을 이용한 중성자 검출기 개발을 진행하고 있다. 본 논문에서는 중성자 검출기에 사용될 수 있는 붕소-10 박막을 개발하고 이에 대한 성능평가를 수행하였다. 중성자 검출기의 반응물질로 붕소-10을 사용하기 위해서는 중성자와 붕소-10이 반응하여 생성되는 이차방사선을 측정할 수 있어야 한다. 본 연구에서 활용한 기체충진형 중성자 검출기의 경우 붕소-10을 얇은 박막 형태로 제작하여 중성자와 반응하여 생성된 이차방사선이 기체를 이온화 시켜서 생성되는 이온쌍을 측정하는 방법을 이용한다. 그러므로 중성자 반응효율과 이차방사선의 재흡수율을 고려한 붕소-10(탄화붕소)의 적절한 두께를 선정할 필요가 있다. 이를 위해서 본 논문에서는 몬테칼로 기법을 이용하는 MCNP6를 이용하여 다양한 두께에 따른 중성자신호수집효율의 변화를 계산하였다. 또한, 스퍼터링 기법을 이용하여 다양한 두께의 박막을 제작하고 이를 이용하여 중성자 반응신호를 측정하였다. 그리고 제작된 박막의 2차원 모니터링을 위한 다중선 비례계수기의 적용가능성을 타진하기 위해 제작된 붕소박막이 설치된 2차원 다중선 비례계수기를 제작하고 중성자 응답 특성을 평가하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권1호
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• pp.7-15
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• 2019

목 적: 본 연구에서는 lung SBRT가 적용되는 작은 계획 표적 용적(PTV)에 처방 선량이 정확히 전달되는지 실험을 통하여 알아보고자 한다. 치료계획 시스템에서 계산된 선량분포와 실험을 통하여 필름에 측정된 선량분포를 비교 분석하여 정확성을 평가해보고, 폐 실질 조직 내에서 계획 표적 용적의 margin 유용성 평가를 하고자 한다. 대상 및 방법: CT 촬영으로 얻은 Rando phantom 3D 영상의 우측 폐에 직경 2, 3, 4, 5 cm인 가상의 구 표적을 만들어 계획 표적 용적에 처방선량의 95 %가 전달될 수 있도록 6MV-FFF VMAT Arc 2개로 치료계획을 수립하였으며, Eclipse TPS와 동일한 위치에서 선량 비교하기 위해서, 필름을 가상 표적의 회전중심점에 횡단면 방향으로 삽입하고 방사선을 조사하였다. Dose profile을 Eclipse에서 획득하고, 측정값과 계산값을 비교하기 위해 Center point에서의 절대 선량값을 계산하였으며, off-axis 선량 분포를 얻어 RMSE, Coverage ratio 등 비교 인자를 통해 상대 선량 및 선량분포를 비교 분석하였다. 결 과: 직경 2, 3, 4, 5 cm 크기별로 center point에서의 %difference 값은 직경 2 cm에서 -4.65 %로 가장 차이가 큰 값을 보였고, 직경 5 cm일 때 -1.46 %로 가장 차이가 작은 값을 보였다. RMSE값은 직경 2 cm일 때 3.43으로 가장 큰 값을 보였고. 직경 5 cm일 때 2.85로써 가장 작은 값을 보였다. 표적 커버리지를 비교하기 위해 처방선량 95 %가 들어가는 용적의 길이($D_{95}$)를 구하였고, 직경 2 cm일 때, TPS와 필름에서 각각 2.02 cm, 1.86 cm로 커버리지 비율이 92 %로 나타났고 가장 큰 차이를 보였다. 또한 계획 표적 용적 100% 이내에 들어가는 평균선량($D_{mean}$)을 비교했을 때, 직경 2 cm 인 경우 측정 평균선량이 95.72 %로 가장 낮은 값을 보였다. 결 론: 본 연구에서는 실험을 통하여 작은 계획 표적 용적에 처방 선량이 충분히 전달되는지 알아보았다. 실험 결과 모든 비교 인자에서 직경 2 cm인 용적이 가장 큰 차이를 보였다. 이는 표적 용적 중심에서의 선량 감소가 주요인이라 판단된다. 따라서 선량계산 시스템에서 저밀도 조직 내의 작은 용적 치료 계획시 2 mm 이상의 마진(margin)을 더 두거나, 치료 계획 최적화(optimization)시 최대선량을 제한하지 않는 방법으로 표적 내 중심 선량을 높일 수 있을 것이라 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.93-109
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• 2020

목 적: 나선형 토모테라피 방사선치료를 위한 환자별 품질관리용 라디오크로믹 필름 및 3차원 분석시스템인 Dosimetry CheckTM (DC, MathResolutions, USA)의 성능평가를 시행하였다. 대상 및 방법: 인체모형팬톰(Anderson Rando Phantom, USA)을 이용하여 위치 변이가 있는 3가지 형태의 복부 종양(130.6㎤), 복막 후면 종양(849.0㎤) 및 전 복부 전이 종양(3131.0㎤)을 모델링하였다. 조사면 고정너비(field width, FW)를 2.5-cm, 5.0-cm, 피치(pitch) 0.287, 0.43으로 하여 부위별 4개씩(plan01-plan04), 총 12개의 비교용 치료계획을 수립하였다. 이온전리함(1D)과 라디오크로믹 필름(Gafchromic EBT3, Ashland Advanced Materials, USA)을 치즈팬톰 내 삽입하는 방법(2D)과 빔 플루언스 로그정보를 이용하여 CT영상 위에 선량을 3차원으로 재구성하는 방식의 DC측정을 진행하였다. 스레드효과(thread effect)를 분석을 위해 리플(ripple) 진폭(%)를 계산하였고, 선량 분포의 패턴 분석을 위해 감마인덱스 분석(DD: 3%/DTA: 3mm, 합격 문턱 값: 95%)을 수행하였다. 결 과: 리플 진폭 측정 결과 복막 후면 종양이 평균 23.1%로 가장 높았다. 라디오크로믹 필름의 분석결과, 절대 선량 평균 1.0±0.9%, 감마인덱스분석 평균 96.4±2.2%로 95% 이상 통과하였으나 전 복부 전이 종양과 같이 넓은 부위 평가에 범위의 제한적이었다. 인체모형팬톰에 적용한 DC 분석결과 FW가 5.0-cm인 세 부위의 2D 및 3D 플랜 평균이 91.8±6.4%였다. 세 단면 및 선량 프로파일 분석을 통해 복막 후면 및 전 복부 종양 표적 전체 영역에 분석이 가능하였고, 선량-용적 히스토그램을 통한 계획 선량 대 측정의 선량 오차가 FW 및 pitch에 따라 커지는 것을 확인하였다. 결 론: DC측정방법은 별도의 측정기 없이 조사 중 측정된 빔 플루언스 로그정보만으로 3차원 환자 영상 데이터 위에 선량 오류를 구현할 수 있고 종양의 위치나 크기에 제한이 없어 크고 불규칙한 종양의 나선형 토모테라피의 치료 시 환자별 품질관리 성능이 매우 우수하며 활용도가 높을 것으로 생각한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제27권2호
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• pp.103-110
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• 2009

목 적: 피부와 같이 표면이 넓고 굴곡이 있는 부분을 치료할 때 토모테라피의 유용성과 치료 계획에서 계산된 표면 조사량의 정확성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 실린더 모양의 치즈 팬텀을 이용하여 2가지의 치료 계획을 세웠다. 첫 번째 계획은 표면에서 1 cm 깊이까지 고리 모양의 치료 부위를 설정하고, 여기에 2 Gy의 선량을 처방하였다. 다른 계획은 표면에서 5 mm 바깥쪽부터 1 cm 깊이까지 고리 모양의 치료 부위를 설정하고, 여기에 2 Gy의 선량을 처방하였다. 표면에서 2 cm 밑의 안쪽 부분은 차폐하여 방사선이 직접 들어가지 않도록 하였다. 표면 선량과 깊이에 따른 선량 분포를 측정하기 위하여, EDR2 필름을 팬텀 안에 넣었으며, TLD 칩 6개를 표면에 부착하였다. 결 과: 필름을 분석한 결과, 표면 선량은 첫 번째 계획에서 118.7 cGy였고 두 번째 계획에서 130.9 cGy였다. TLD 칩을 분석한 결과, 필름에 비하여 표면 선량이 높게 나왔는데 이것은 TLD 칩의 두께로 인한 것으로 생각된다. 처방 선량의 95%에 다다르는 깊이는 첫 번째 계획의 경우 2.1 mm, 두 번째 계획의 경우 2.2 mm였다. 최대 선량은 처방 선량의 110%였다. 표면에서 깊어질수록, 선량은 빠르게 감소하였고, 표면에서 2 cm 깊이에서는 처방 선량의 20%만 측정되었다. 결 론: 토모테라피는 피부와 같은 넓고 굴곡진 부위를 치료하는데 유용하다. 하지만 표면에서 2 mm 깊이 이내의 경우 실제 선량이 계획된 선량보다 적게 나타나기 때문에, 이 깊이보다 얕게 위치한 부위를 치료할 경우에는 보상체가 필요하다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제18권2호
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• pp.81-87
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• 2006

목 적: 움직이는 장기의 방사선치료시에 움직임을 고려한 선량분포의 연구가 많이 이루어지지 않았고, 정적인 상태로서의 선량분포가 고려된 치료 및 연구가 이루어졌다. 그래서 본 연구는 구동팬텀 시스템을 이용하여 움직이는 장기의 선량분포 계측을 시행하였다. 이 연구의 목적은 호흡에 따른 선량분포의 변화가 어떻게 일어나는지에 대한 실험적 계측에 대한 평가이다. 재료 및 방법: 호흡에 의한 움직이는 장기의 선량분포 측정을 위해서 다목적 팬텀과 구동팬텀을 고안 하였다. 다목적 팬텀의 구성은 아크릴과 코르크를 사용하였고, 아크릴의 밀도는 $1.14g/cm^3$이고 코르크는 $0.32g/cm^3$이다. 아크릴은 정상조직을 표현하기 위해 사용되었고, 코르크는 폐를 묘사하기 위해 제작 되었다. 측정용 필름은 가프크로믹 필름과 EDR2필름을 사용하였다. 구동팬텀 시스템은 상하좌우 2차원적인 움직임을 하도록 설계되었으나 본 실험은 1차원적인 움직임만으로 구동하여 측정하였다. 결 과: 코르크 팬텀에서 측정된 선량분포가 아크릴에서 측정된 선량분포보다 반음영이 크게 나타났다. 가프크로믹 필름으로 측정된 선량분포는 선량분포에 따른 광학농도가 낮기 때문에 분포곡선이 평탄하지 않았다. 내부장기의 움직임이 증가함에 따라 선량분포에서 반음영, 평탄도, 대칭도가 점점 증가하였다. 모든 가프크로믹 필름으로 측정된 선량분포는 EDR2필름으로 측정된 필름보다 평탄도나 대칭도가 좋지 않았지만 반음영은 비슷하게 분포되었다. 결 론: 가프크로믹 필름은 현상이 필요 없기 때문에 사용하기 편하고, 조그만 크기로도 쉽게 잘라서 사용할 수 있다. 또한 많은 양의 방사선을 조사할 수 있는 장점이 있다. 그러나 선량에 따른 광학농도의 변화가 작기 때문에 측정 시에 선량분포에 평탄도가 좋지 않다. 움직이는 장기의 방사선치료시 다목적 팬텀과 구동팬텀을 이용하여 질보정이 이루어진다면 치료효과를 향상시킬 것이라 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제15권1호
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• pp.71-78
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• 1997

목적 :동적 쐐기 조사면 측정을 다중 검출기 시스템과 같은 특수한 장치없이 보편적인 방사선 측정 방법을 사용하여 시행할 수 있는 방법을 고안, 수행하였다. 대상 및 방법 : $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$의 동적 쐐기각(dynamic wedge angle)과 6MV와 15MV인 광자선을 발생시키는 선형 가속기(CL 2100 C/D)를 이용하여 wedge transmission factor 및 percentage depth dose(PDD, 선량 프로파일을 측정하였다. Wedge transmission factor는 6MV, 15MV인 광자선과 $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ}$의 4개의 동적 쐐기각에 대해서 $4\times4cm^2-20\times20cm^2$까지 1-2cm간격의 정사각형 조사면과 Y-field가 4cm, 20cm일 때 여러개의 X-field에 대한 각각의 직사각형 조사면에서 측정하였다. 또한 동적 쐐기의 구간별 치료표(Segmented Treatment Table, STT)값을 이용하여 wedge factor를 계산해 내었다. PDD는 필름 dosimetry로 구하였는데 개방 조사면에 대해 전리함과 필름으로 PDD를 구한 후 필름의 환산값을 알아내어 쐐기 조사면에 대한 필름 dosimetry로 PDD를 구하여 필름 환산값으로 전리함을 통해 얻을 수 있는 실제 PDD를 구하였다. 선량 프로파일은 비대칭 정지 조사면을 선택적으로 전리함을 이용하여 측정하고 이때 얻은 측정치인 소구간 프로파일과 STT를 이용하는 선량 분포 중칩 방식으로 구하였다. 결과 : wedge transmission factor의 측정치와 STT를 이용하여 구한 계산치를 비교한 결과 실험 오차 범위내에서 거의 일치하였다. 또한 직사각형 조사면에서의 wedge transmission factor 변화를 측정한 결과 동일한 Y-field에 대해서 직사각형 조사면은 정사각형 조사면에서의 wedge factor와 같았다. PDD는 필름 방사선 측정값의 보정으로 개방 조사면에서 PDD와 동적 쐐기 조사면에서 PDD 사이의 차이는 무시될 수 있다. 그리고 전리함의 측정으로부터 중칩 방식으로 얻어진 동적 쫴기의 선량 프로파일은 필름 dosimetry로 얻은 동적 쐐기의 선량 프로파일과 비교한 결과 최대 2% 이내 정확도의 허용 오차 영역에 들어옴을 볼 수 있었다. 결론 :동적 조사면의 특성으로 동적 쐐기 측정에서의 정보 수집을 위하여 모든 조사면에서의 방대한 측정과 그로인한 장시간의 소비, 또한 동적 쐐기 측정을 위한 특수한 장치가 필요하지만 보편적으로 사용하는 측정 장치, 즉 단일 검출기와 필름 방사선 측정 방법으로 충분히 용이하게 행할 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제16권2호
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• pp.19-24
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• 2004

목적 : Pelvis내에 존재하는 large lesion과 inguinal lymph node를 동시에 치료하고자 할때 femoral head에 과도한 선량을 피할 목적으로 partial transmission block(이하PTB)이 사용되어져 왔다. 그러나 field가 서로 overlap되거나 분리되는 문제를 해결하기 위한 다소 복잡하고 시간도 많이 걸리는 어려움이 있어 본 논문에서는 real block과 MLC를 이용하여 각각 PTB를 제작한 후 몇 가지 비교를 통하여 두 가지 중 실제 임상에 더 효율적으로 사용할 수 있는 방법을 연구하였다. 대상 및 방법 : 실제 치료 환자를 대상으로 디자인 된 PTB를 real block과 MLC를 이용하여 각각 제작한 뒤 아크릴 phantom으로 환자의 두께를 재현하고 치료 시와 동일한 조건으로 노광된 film을 획득하였다. field간에 overlap되는 부분과 분리되는 부분은 block을 미세 조장한 후 다시 촬영하였으며 오차가 1mm이내에 들어 올때까지 junction을 반복 tuning하였다. 두 block을 재현성, 제작 편의성, 제작 시간으로 나누어 비료 분석하였다. 재현성은 5회 반복 측정을 실시하였으며, 제작 편의성 및 제작 시간은 real block과 MLC가 각각 제작 시작 시간부터 완성되는 시점까지에 대하여 측정하였다. 결과 : PTB를 제작함에 있어서 real block과 MLC는 재현성 면에서는 유의할 만한 차이를 보이지 않았다. 그러나 제작 편의성에 있어서는 MLC가 junction tuning을 더 간편하게 수행 할 수 있었으며, 제작 시간 면에 있어서도 MLC가 real block에 비해 약$33\%$정도의 시간 절감 효과가 있음을 알 수 있었다. 결론 : PTB를 제작함에 있어서 real block과 MLC를 이용하는 것이 각각 장단점을 가지고 있으나 real block은 제작 편의성면에서 유연서이 떨어짐으로 각 fie의 junction을 tuning하는데 매우 어려움이 따름과 동시에 비교적 정확한 junction tuning을 시행할 수 있음을 알수 있었다. MLC특성상 발생되는 계단형태의 junction을 보완하여 PTB를 제작한다면 실제 임상에서 훨씬 간편하고 효율성 있는 업무를 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.57-70
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• 2009

UAM(Umbrella Arch Method)의 효과 및 역학적 보강메커니즘에 대한 연구는 국내외에서 수치해석 및 실험 등을 통하여 상당한 진척이 이루어졌으나 실제 설계 및 적용에 있어서는 아직도 3차원 해석의 해석시간과 복잡성 등의 제약 때문에 UAM의 보강영역과 지반과의 환산물성을 이용하는 정량적이지 못한 2차원해석이 주로 사용되고 있다. 이러한 이유로 합리적, 이론적, 정량적이면서도 손쉽게 수행할 수 있는 설계 및 해석기법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 UAM의 보강효과가 미치는 범위를 파악하고 그라우팅 전 후의 강관저변지반 물성변화를 파악하기 위하여 연직방향의 UAM 현장실험 및 실내시험을 수행하였다. 풍화토, 풍화암 지반에 UAM 적용시 그라우트의 주입에 의한 주변지반의 물성치 증가는 미미하며, 강관외부와 천공구경 사이의 공간 및 강관내부에 형성된 시멘트구근과 강관으 강성만이 지반보강 효과에 기여한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과와 내공변위제어법(CCM; Convergence Confinement Method) 개념을 바탕으로, 2차원 축대칭해석을 실시하여 막장효과, UAM효과와 지보재효과를 종단변위곡선(LDP)으로 나타내었다. 또한, 2차원 평면변형률 해석시 UAM의 지보효과를 내압의 크기로 변환하여 이를 고려하는 하중분담법을 제안하였다. 이 방법과 기존의 등가환산물성을 적용하는 해석을 비교한 결과, 지반조건, 터널의 심도 및 크기, 강관조건, 초기응력상태 등에 따라 차이가 있지만, 기존의 해석방법에서의 변위량이 새로운 방법에 비해 더 크게 발생하는 것으로 나타나, UAM의 종방향 빔 지지효과를 제대로 평가하지 못하는 것으로 나타났다.