• 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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• 제10권2호
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• pp.103-114
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• 1999

본 연구에서는 외부조사 광자선에 대한 3차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초 연구로서 기존의 2D 선량 계산 알고리즘을 확장시켜 비동일 평면 조사가 가능한 2.5D 선량계산 모델을 개발하였다. 이를 위해 3차원 치료계획 및 선량계산에 적합하도록 환자 및 조사빔에 대한 3차원 좌표계 시스템을 정의하고, 이들 간의 좌표변환식을 유도하였다. 선량계산 알고리즘으로는 "Clarkson-Cunningham" 의 2D 광자선량 계산 알고리즘을 3차원으로 확장시켜 정형 조사면 및 비정형 조사면에 대한 선량계산과 wedge filter에 대한 선량계산이 가능하도록 하였고, Batho 방식을 적용하여 비 균질 보정을 구현하였다. 선량계산의 정확도를 평가하기 위해, AAPM TG #23 에 제시된 절차에 따라 자료에 제시된 4MV 광자선에 대한 실험 값과 본 연구에서 계산된 결과를 비교한 결과, 정형조 사면에 대한 PDD(percent depth dose)는 buildup 영역을 제외하면 $\pm$1% 이내, 비정형 조사면의 경우 $\pm$3% 이내에서 실험값과 일치하였다. 또한, wedge filter에 대한 PDD 및 profile은 $\pm$3% 이내, 45$^{\circ}$ oblique 입사빔에 대한 선량은 $\pm$4% 이내에서 실험값과 일치하였다. 비균질 보정의 경우 Lung/water 경계에서 7% 과소 평가되었고, Bone/water 경계에서 3% 과대 평가되는 것으로 나타났다. 이들 결과를 종합해 볼 때, 비균질 보정을 제외하고는 비교적 정확하게 선량을 계산하는 것으로 평가되었다. 추후 대부분의 상용 2.5D 치료계획시스템 (radiation treatment planning system; RTP)들이 비균질 보정 방법으로 사용하고 있는 Equivalent TAR(tissue-air ratio) 방식을 구현시키고자 하며, 본 연구에서 구현된 선량계산 모듈을 교육 및 연구용으로 활용할 수 있을 것으로 기대 한다.것으로 기대 한다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.100-101
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• 2011

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.657-665
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• 2017

본 연구의 목적은 핵의학검사를 하는 수검자(환자)의 유효선량(mSv)을 손쉽게 산출할 수 있는 전용 프로그램을 제작 보급하여 핵의학검사의 피폭선량 연구와 선량정보 공개를 위해 조력하고자 한다. 프로그램은 ICRP 80, 106 Report와 추록4에 수록되어 있는 방사성의약품의 방사능당 유효선량(mSv/MBq)을 Database로 만든 다음 5가지(Area, Clark, Solomon(Fried), Webster, Young) 소아주입량 산출법과 7가지 체표면적 산출법이 적용되도록 Microsoft의 Visual Basic(In Excel)으로 제작하였다. 프로그램은 수검자의 연령, 방사성핵종, 표지화합물, 그리고 인체주입량을 입력하면 유효선량(mSv)이 산출된다. 소아의 경우 연령 입력 시 소아산출법이 활성화 되며 적용할 소아산출법을 선택하면 된다. 그리고 소아산출법 중 Area법을 선택하는 경우 체표면적산출법을 고르는 선택창이 활성화 된다. 그런 다음 성인의 주입량을 입력하면 소아의 주입량과 유효선량(mSv)이 자동으로 산출된다. 본 연구에서 제작한 핵의학검사의 환자 유효선량 계산 프로그램은 실제 계측선량이 아니지만 핵의학 검사 시 받게 되는 인체의 내부피폭선량을 가장 근접하게 산출할 수 있는 도구로서 의미가 있다. 향후 프로그램의 활용도를 높이기 위해 모바일기기에서 사용할 수 있는 애플리케이션으로 제작하여 일반인도 쉽게 접근할 수 있도록 할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권4호
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• pp.180-188
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• 2016

Acuros XB advanced dose calculation algorithm (AXB, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA) has been released recently and provided the advantages of speed and accuracy for dose calculation. For clinical use, it is important to investigate the dosimetric performance of AXB compared to the calculation algorithm of the previous version, Anisotropic Analytical Algorithm (AAA, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA). Ten volumetric modulated arc therapy (VMAT) plans for each of the following cases were included: head and neck (H&N), prostate, spine, and lung. The spine and lung cases were treated with stereotactic body radiation therapy (SBRT) technique. For all cases, the dose distributions were calculated using AAA and two dose reporting modes in AXB (dose-to-water, $AXB_w$, and dose-to-medium, $AXB_m$) with same plan parameters. For dosimetric evaluation, the dose-volumetric parameters were calculated for each planning target volume (PTV) and interested normal organs. The differences between AAA and AXB were statistically calculated with paired t-test. As a general trend, $AXB_w$ and $AXB_m$ showed dose underestimation as compared with AAA, which did not exceed within -3.5% and -4.5%, respectively. The maximum dose of PTV calculated by $AXB_w$ and $AXB_m$ was tended to be overestimated with the relative dose difference ranged from 1.6% to 4.6% for all cases. The absolute mean values of the relative dose differences were $1.1{\pm}1.2%$ and $2.0{\pm}1.2%$ when comparing between AAA and $AXB_w$, and AAA and $AXB_m$, respectively. For almost dose-volumetric parameters of PTV, the relative dose differences are statistically significant while there are no statistical significance for normal tissues. Both $AXB_w$ and $AXB_m$ was tended to underestimate dose for PTV and normal tissues compared to AAA. For analyzing two dose reporting modes in AXB, the dose distribution calculated by $AXB_w$ was similar to those of AAA when comparing the dose distributions between AAA and $AXB_m$.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제6권1호
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• pp.13-18
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• 1995

고선량의 RALS(Remote Afterloding Syetem)를 이용한 근접조사에서 선원의 위치에 따라 선량분포는 거리제곱의 반비례 형태로 변화되므로, 관심점의 흡수선량은 선원의 교정에 의해 크게 영향을 받는다. 자궁경부암 강내치료시 정확한 흡수선량을 결정하고자 선원을 교정하고, 선원의 위치에 따른 선량분포도에 의한 계산값과 반도체 검출기와 전리함을 이용한 설측값과 차이를 비교하고 보정 방법을 논의 하였다. Bulcher-RALS를 이용하여 치료에 사용된 선원의 교정은 공기커마와 사각형 아크랄 팬톰을 이용하여 r 인자에 의한 거리 역자승법칙으로 계산하였고, Co-60 선원의 8cm 거리에서 검교정된 측정기를 이용한 선량율을 비교치로 이용하였다. 선량측정치의 재현성은 팬톰내에서 0.3~1.1% 였으며, 측정치의 분포는 Bulcher-RALS 선량분포도에 의한 계산값과 팬톰측정치의 비교에서 -3~17%, 강내치료를 받은 18 명의 환자를 대상으로한 직장내 흡수선량에서 체내 실측값과 차이는 환자와 선원의 위치에 따라 -6~＋21%로 측정값이 평균 6.3% 높게 나타났다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.137-147
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• 2012

목 적: 알고리즘에 따른 치료계획의 영향을 분석하고 실제 치료계획을 수립할 때 고려사항을 적용하고, 나아가 최선의 치료계획을 수립하는 프로토콜을 제시하고자 한다. 대상 및 방법: 치료계획 시스템은 이클립스 10.0 (Eclipse 10.0, Varian, USA)이다. 선량계산의 알고리즘은 PBC (Pencil Beam Convolution)와 AAA (Anisotropic Analytical Algorithm)을 각각 적용하였고, 세기 조절 방사선 치료(IMRT)를 위한 최적화(Optimization) 알고리즘은 DVO (Dose Volume Optimizer 10.0.28), VMAT을 위한 최적화 알고리즘은 PRO II (Progressive Resolution Optimizer V 8.9.17)와 PRO III (Progressive Resolution Optimizer V 10.0.28)을 사용하였다. 실험을 위한 팬텀은 치료계획시스템에서 가상으로 만들었으며, $30{\times}30{\times}30$ cm의 규격에 밀도가 균일한 것(HU: 0)과 중간에 공기(HU: -1,000)로 가정되는 물질이 삽입한 된 비균질 팬텀으로 설정하였다. 실험은 먼저 팬텀(Phantom) 계획을 실시하여 일반적인 치료계획의 특징을 분석하고 그 내용을 토대로 실제 임상적용 할 치료계획을 수립하였다. 결 과: 균일한 밀도 팬텀에서 6 MV, 10 cm PDD (Percentage Depth Dose)는 PBC와 AAA는 모두 65.2%로 유사한 값을 나타냈지만, 비균질 팬텀에서 PDD는 저밀도 물질을 만나기 전까진 유사한 PDD 값을 보이다가 공기 영역에서 다른 선량곡선을 보여주고, 투과한 후에는 PDD 10 cm은 각각 75%, 73%이었다. 동일한 MU의 3차원 치료계획에서 보면, AAA 치료계획이 폐가 포함된 영역에서 저 선량으로 나타났다. 기관지와 폐의 영역이 포함된 경추 치료 환자의 2차원 대향 2문조사 치료계획을 15 MV을 이용하여 설계하였을 때, Conformity Index (ICRU 62)는 PBC 계산에서 0.95, AAA에서 0.93이었다. IMRT 치료계획은 DVO에서 보여지는 DVH가 선량계산 DVH와 동일하게 나타났다. 하지만 AAA으로 선량계산을 하였을 때는 DVO에서 조건을 만족하는 결과가 선량계산에서는 선량부족으로 나타났다. PRO II을 이용한 VMAT 치료계획은 최적화 할 때는 만족스런 결과를 얻었지만, 선량계산을 실시하였을 때는 저밀도 영역이 선량 부족으로 나타났다. 하지만 PRO III에서 같은 조건을 1회 더 최적화함으로써 최적화 결과와 선량계산 결과가 유사하였다. 결 론: 본 연구에서는 선량계산 알고리즘의 옳고 그름을 판단하지 않는다. 알고리즘이 나타내는 선량 분포의 특성을 분석하고, 특히 최적화가 필요한 IMRT나 VMAT 치료계획에서 최적화 알고리즘의 요인도 치료계획을 수립할 때 고려함으로써 최적의 치료계획을 위한 방법을 제시하고자 한다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제46권4호
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• pp.151-159
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• 2021

Background: Computed tomography (CT) is one of the crucial diagnostic tools in modern medicine. However, careful monitoring of radiation dose for CT patients is essential since the procedure involves ionizing radiation, a known carcinogen. Materials and Methods: The most desirable CT dose descriptor for risk analysis is the organ absorbed dose. A variety of CT organ dose calculators currently available were reviewed in this article. Results and Discussion: Key common elements included in CT dose calculators were discussed and compared, such as computational human phantoms, CT scanner models, organ dose database, effective dose calculation methods, tube current modulation modeling, and user interface platforms. Conclusion: It is envisioned that more research needs to be conducted to more accurately map CT coverage on computational human phantoms, to automatically segment organs and tissues for patient-specific dose calculations, and to accurately estimate radiation dose in the cone beam computed tomography process during image-guided radiation therapy.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.68-73
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• 2002

In standard teletherapy, a treatment plan is generated with the aid of a treatment planning system, but it is common to perform an independent monitor unit verification calculation (MUVC). In exact analogy, we propose and demonstrate that a simple and accurate MUVC in Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) is possible. We introduce a concept of Modified Clarkson Integration (MCI). In MCI, we exploit the rotational symmetry of scattering to simplify the dose calculation. For dose calculation along a central axis (CAX), we first replace the incident IMRT fluence by an azimuthally averaged fluence. Second, the Clarkson Integration is carried over annular sectors instead of over pie sectors. We wrote a computer code, implementing the MCI technique, in order to perform a MUVC for IMRT purposes. We applied the code to IMRT plans generated by CORVUS. The input to the code consists of CORVUS plan data (e.g., DMLC files, jaw settings, MU for each IMRT field, depth to isocenter for each IMRT field), and the output is dose contribution by individual IMRT field to the isocenter. The code uses measured beam data for Sc, Sp, TPR, (D/Mu)$\_$ref/ and includes effects from MLC transmission, and radiation field offset. On a 266 MHZ desktop computer, the code takes less than 15 sec to calculate a dose. The doses calculated with MCI algorithm agreed within +/- 3% with the doses calculated by CORVUS, which uses a 1cm x 1cm pencil beam in dose calculation. In the present version of MCI, skin contour variations and inhomogeneities were neglected.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제5권1호
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• pp.67-74
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• 1994

선량분포특성은 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 근접조사에서 선원의 조그마한 오차는 선량계산에서 큰 차이를 초래할 수 있어서 선원의 정확한 거리 이동과 그에 따른 critical organ에 조사되는 선량의 정확도는 자궁경부암 환자의 치료성적에 결정적인 역할을 할 수가 있다. 특히 High Dose Rate의 RALS(Remote After Loading System)에서 선원의 정확한 calibration은 자궁경부암 환자의 치료에서 선량분포에 지대한 영향을 미치며 나아가 이 선량분포는 치료후 나타나는 재발 및 합병증이나 휴유증의 발생에도 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 실제 RALS시 선원의 거리 이동을 측정하여 치료계획용 computer에서 계산된 선원간의 거리 이동과 비교 검토하였으며 Rectum 위치에 chamber를 삽입하여 실제 Rectum에 조사되는 선량과 computer에서 계산된 값들을 비교검토하였다. Tandem Source을 1cm 간격으로 거리를 이동하면서 실험을 되풀이 한 결과 처음 monitor로 1cm을 이동할 때 측정치가 0.8cm 이동한 것으로 나타났으며, 2번째부터 5번째까지의 거리 이동에서는 monitor의 값과 측정치의 값이 정확하게 일치하였다. 또한 12명의 환자를 대상으로 실시한 Rectum dose의 측정치는 computer계산치보다 평균 8%로 낮게 나타났다.