• 제목/요약/키워드: Dose enhancement factor

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금 나노입자를 활용한 두부 모의피폭체에서의 선량증가 효과 평가 (Evaluation of Dose Enhancement by Gold Nanoparticles using Mathematical Head Phantom)

  • 황철환;박은태;김정훈
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제16권8호
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    • pp.477-483
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    • 2016
  • 두부 모의피폭체를 활용하여 MV X, ${\gamma}$선에서의 선량증가 효과와 금 나노입자의 크기, 물질의 농도에 대한 의존성을 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 적용하였으며, 입사 에너지는 4, 6, 10, 15 MV X선, Co60 ${\gamma}$선을 사용하였다. 두부 모의피폭체 내에 종양을 묘사하고 내부에 25, 75, 125 nm 직경의 금 나노입자를 삽입하였다. 나노입자의 농도는 5, 15, 25 mg/g을 적용하였으며, 선량 증가 물질이 없을 때를 기준으로 하여 선량증가비를 산출하였다. 입사 에너지가 낮을수록, 선량증가 물질의 농도가 높을수록 높은 선량증가비를 나타내었다. 나노입자의 크기는 입사 에너지가 낮고, 물질의 농도가 높을수록 상대적으로 높은 의존성을 보였다. 금 나노입자를 이용한 선량증가 효과를 나타내는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

확산된 피크의 양성자에서 선량 증강 현상에 대한 분석 (Analysis of Radiation Dose Enhancement for Spread Out Bragg-peak of Proton)

  • 황철환;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.253-260
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    • 2019
  • 방사선 선량 증강은 물질과의 상호작용 단면적을 높여 국소 부위에 대한 선량을 증가시키는 방법으로 선에너지부여 및 상대적 생물학적 효과비 증가로 치료가능비 향상에 기여할 수 있다. 선량 증강에 대한 선행 연구는 X, ${\gamma}$선에 대한 보고가 주를 이루고 있으나, 본 연구에서는 MCNP6를 이용한 몬테칼로 시뮬레이션을 바탕으로 양성자 선원에 대해 선량 증강 현상을 분석하였다. 수학적 모델 방법에 따라 확산된 피크의 양성자 선원에 대한 에너지 분포와 상대적 강도를 산출하였으며, 금, 아이오딘, 가돌리늄의 선량 증강 물질에 대한 선량증강비와 깊이 변화에 따른 에너지 분포를 평가하였다. 금을 이용한 증강 현상에서 1.085-1.120배, 가돌리늄에서는 1.047-1.091배의 선량증강비를 나타내었다. 또한 깊이에 따른 흡수에너지 변화로 인해 실질 비정과 95% 선량 구간의 감소를 나타내었으며, 이는 선량 증강 현상과 더불어 종양조직에 불확실한 선량 전달로 이어질 수 있으므로 증강 물질의 질량 저지능으로부터 확산된 피크 구간의 적절한 보정이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 모의모사를 통한 선량 증강 현상의 분석은 실질적인 증강 효과 확인을 위한 체내 외 실험의 기초자료로써 활용될 것으로 기대한다.

몬테칼로 기법을 이용한 방사선 선량증가 물질에 따른 선량증가 효과 평가 (A Monte Carlo Study of Dose Enhancement according to the Enhancement Agents)

  • 김정훈;김창수;황철환
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제40권1호
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    • pp.93-99
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    • 2017
  • Monte Carlo 시뮬레이션을 이용하여 MV X, ${\gamma}$선에서의 선량증가 효과를 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 ICRU 평판형(Slab) 모의피폭체를 전산모사하였으며, 입사 광자의 에너지, 선량증가 물질의 종류 및 농도에 따른 영향을 분석하였다. 선량증가 물질은 금(aurum), 가돌리늄(gadolinium), 요오드(iodine), 산화철(iron oxide)에 대해 비교 평가하였으며, 입사에너지는 선형가속기에서 발생된 4, 6, 10, 15 MV X선의 스펙트럼과 Co 60의 ${\gamma}$선원을 사용하였다. 모의피폭체 내에 7, 18, 30 mg/g 농도의 물질을 삽입하였으며, 선량증가 효과의 정량적 평가를 위해 선량증가비를 산출하였다. X선의 입사에너지가 낮을수록, 선량증가 물질의 농도가 높을수록 높은 선량증가비를 나타내었으며, 최대 선량증가비는 금 1.079, 가돌리늄 1.062, 요오드 1.049, 산화철 1.035를 보여 금, 가돌리늄, 요오드, 산화철 입자 순으로 높은 선량증가 효과를 보였다. 이러한 결과는 In-vivo, vitro 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

몬테칼로 기법을 이용한 kV, MV X선에서의 선량증가 효과 비교 평가 (A Monte Carlo Study of Dose Enhancement with kilovoltage and megavoltage photons)

  • 황철환;임인철;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제11권2호
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    • pp.87-94
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    • 2017
  • Monte Carlo 기법을 활용하여 60, 90, 120, 150 kV와 6, 15 MV X선에서의 선량증가 효과를 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 ICRU slab 모의피폭체를 전산모사하였으며, 금, 가돌리늄, 산화철의 선량증가 물질을 사용하였다. 입사에너지의 전자평형 지점을 고려하여 모의피폭체의 표면 및 5 cm 깊이에 5, 10, 15, 20 mg/g 농도의 물질을 삽입하였으며, 선량증가 물질이 없을 때를 바탕으로 하여 깊이에 따른 흡수에너지 변화와 선량증가효과비를 통하여 정량적 평가를 시행하였다. 선량증가 물질의 농도가 높을수록, 금, 가돌리늄, 산화철 순으로 높은 선량증가 효과를 보였으며, kV X선에서는 입사에너지가 낮을수록, 물질의 원자 내 전리 퍼텐셜에 가까울수록 높은 선량증가 효과를 보였다. MV X선에서는 15 MV에 비해 6 MV에서 높은 선량증가 현상을 나타내었으며, kV X선에 비해서는 현저히 낮은 결과를 확인할 수 있었다.

MV X선의 방사선 선량 증강 현상에서 물리적 특성과 이차입자의 발생 (Characterization of Physical Processes and Secondary Particle Generation in Radiation Dose Enhancement for Megavoltage X-rays)

  • 황철환;김정훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권5호
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    • pp.791-799
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    • 2019
  • 선량 증강 현상에서 발생하는 물리적 특성과 증강 물질과의 상호 작용으로부터 발생하는 이차입자 생성을 평가하였다. Geant 4, MIRD 두부 팬텀을 이용한 몬테카를로 전산 모사를 진행하였으며, 선형가속기에서 발생되는 4, 6, 10, 15, 18, 25 MV X선을 선원으로 적용하였다. 10, 20, 30 mg/g의 금(aurum), 가돌리늄(gadolinium) 증강 물질을 팬텀 내부 종양에 모사하였으며, 물리적 상호작용의 변화와 이차입자 발생에 따른 입자플루언스와 초기 에너지로부터 방사선가중인자를 고려하여 등가선량을 평가하였다. 방사선 선량 증강 물질에 의한 상호작용은 고 원자번호에서 기인하여 광전효과에 의한 에너지 흡수를 높이는 것으로 나타났으며, 10 MV 이상의 에너지에서는 광핵반응의 증가를 나타내었다. 이로 인해, 팬텀 내부에서 양성자, 중성자와 같은 이차입자 발생의 증가를 보였으며, 중성자에 의한 등가선량이 최대 424.2배 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 선량 증강 현상에서의 에너지 전달, 흡수의 물리적 과정을 모사하여, 증강 현상에서 발생하는 물리적 특성을 분석하고자 하였다. 이러한 결과는 향후 in-vivo, in-vitro 선량 증강 실험을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Oral Administration of Lactilactobacillus curvatus LB-P9 Promotes Hair Regeneration in Mice

  • Mikyung Song;Jaeseok Shim;Kyoungsub Song
    • 한국축산식품학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.204-215
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    • 2024
  • This study was designed to examine the effect of Lactilactobacillus curvatus LB-P9 on hair regeneration. The treatment of LB-P9 conditioned medium increased the proliferation of both hair follicle dermal papilla cells and hair germinal matrix cells (hGMCs). Moreover, the expression levels of hair growth factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF) and fibroblast growth factor 7 were significantly elevated in hGMCs co-cultured with LB-P9. After time-synchronized depilation, mice were orally administered with either 4×107 colony forming unit (CFU) of LB-P9 (low dose) or 4×108 CFU of LB-P9 (high dose), once daily for 4 weeks. Compared with the vehicle (phosphate-buffered saline)-administrated group, the LB-P9-treated groups exhibited accelerated hair regrowth rate and enhanced hair thickness in a dose-dependent manner. Supporting this observation, both hair follicle numbers and the dermal thickness in skin tissues of the LB-P9-treated groups were increased, compared to those of the vehicle-treated group. These results might be explained by the increased level of β-catenin and number of hair follicle stem cells (CD34+ CD49f+ cells) in the skin tissues of mice administered with LB-P9, compared to the vehicle-treated mice. Also, increased serum levels of hair growth factors such as VEGF and insulin-like growth factor-1, and superoxide dismutase were found in the LB-P9-treated groups, compared to those of the vehicle-treated group. Taken together, these results might demonstrate that the oral administration of LB-P9 promotes hair regeneration by the enhancement of dermal papilla proliferation through the stimulation of hair growth factor production.

움직이는 자기장을 이용한 10 MV X-선의 선량변조에 관한 몬테칼로 계산 (Monte Carlo Calculation on the Dose Modulation Using Dynamic Magnetic Fields for 10 MV X-rays)

  • 김기환;오영기;신교철;김진기;정동혁;김정기;조문준;김선영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제18권4호
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    • pp.221-225
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    • 2007
  • 움직이는 자기장을 이용한 팬텀 속 선량 변조에 관한 몬테칼로 계산을 수행하였다. 본 연구의 목적은 빔 축을 따라 이동하는 횡 자기장을 이용하여 특정감이 영역에 균일한 선량을 얻는 것이다. 이를 위해 두 가지 구성 즉, 깊이 방향으로 일정한 속도 그리고 점차 감소하는 속도를 가지는 자기장에 대해 깊이 선량율을 구하였다. 연속적 움직임에 대한 근사로서 단계별 이동과 시간인자를 도입하였다. 위치별 정지한 자기장 대한 김이 선량율 자료에 최소제곱법을 적용하여 자기장 위치에 따른 최적의 시간인자를 구하였다. 몬테칼로 계산결과를 통하여 자기장의 속도를 변화시킴으로써 평탄한 선량 분포를 얻을 수 있음을 확인하였다. 이 때 3 T 자기장 세기에 대한 계산결과 평탄 영역의 선량은 자기장이 없을 때에 비해 약 10.1% 증가하는 것으로 나타났다.

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Anti-oxidant and immune enhancement effects of Artemisia argyi H. fermented with lactic acid bacteria

  • Ji Yun Lee;Ji Hyun Kim;Ji Myung Choi;Hyemee Kim;Weon Taek Seo;Eun Ju Cho;Hyun Young Kim
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제66권
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    • pp.492-502
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    • 2023
  • This study investigated the antioxidant and immune enhancement activities of Artemisia argyi H. fermented by Lactobacillus plantarum. The fermented A. argyi H. ethanol extract increased scavenging activities of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2'-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS+), hydroxyl (·OH), and superoxide (O2-) radicals. Particularly, the ethanol extract of fermented A. argyi H. exhibited higher ·OH and O2- radical scavenging activities, compared with DPPH and ABTS+ radical scavenging activities. To evaluate the immune enhancement effects of the fermented A. argyi H., mice were fed a normal diet supplemented the fermented A. argyi H. at concentrations of 1%, 2%, and 5%, respectively. The supplementation of fermented A. argyi H. dose-dependently increased splenocyte proliferation. In addition, mice fed with 5% fermented A. argyi H. showed enhanced proliferation of T-cells and B-cells, along with increased levels of interferon-γ, interleukin-10, and tumor necrosis factor-α, compared to the normal group. Furthermore, mice fed with fermented A. argyi H. exhibited an increase in prominent probiotics such as Akkermansia muciniphila and Lactobacillus in gut microbiota, compared to the normal group. This study suggests that fermented A. argyi H. with Lactobacillus plantarum could be used as a dietary antioxidant and immune enhancement agent.

Up-Regulation of RANK Expression via ERK1/2 by Insulin Contributes to the Enhancement of Osteoclast Differentiation

  • Oh, Ju Hee;Lee, Na Kyung
    • Molecules and Cells
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    • 제40권5호
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    • pp.371-377
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    • 2017
  • Despite the importance of the receptor activator of nuclear factor (NF)-kappaB ligand (RANKL)-RANK signaling mechanisms on osteoclast differentiation, little has been studied on how RANK expression is regulated or what regulates its expression during osteoclastogenesis. We show here that insulin signaling increases RANK expression, thus enhancing osteoclast differentiation by RANKL. Insulin stimulation induced RANK gene expression in time- and dose-dependent manners and insulin receptor shRNA completely abolished RANK expression induced by insulin in bone marrow-derived monocyte/macrophage cells (BMMs). Moreover, the addition of insulin in the presence of RANKL promoted RANK expression. The ability of insulin to regulate RANK expression depends on extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) since only PD98059, an ERK1/2 inhibitor, specifically inhibited its expression by insulin. However, the RANK expression by RANKL was blocked by all three mitogen-activated protein (MAP) kinases inhibitors. The activation of RANK increased differentiation of BMMs into tartrate-resistant acid phosphatase-positive ($TRAP^+$) osteoclasts as well as the expression of dendritic cell-specific transmembrane protein (DC-STAMP) and d2 isoform of vacuolar ($H^+$) ATPase (v-ATPase) Vo domain (Atp6v0d2), genes critical for osteoclastic cell-cell fusion. Collectively, these results suggest that insulin induces RANK expression via ERK1/2, which contributes to the enhancement of osteoclast differentiation.

고에너지 광자선치료에서 고정판 흡수물질을 이용한 피부보호효과의 향상 (The Enhancement of Skin Sparing by Tray Materials for High Energy Photon Beam)

  • 추성실;이창걸;김귀언
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제11권2호
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    • pp.449-454
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    • 1993
  • 종양치료를 위하여 고에너지 X-선 또는 감마선을 인체에 조사할 경우 피부 표면 선량이 최대지점 선량의 $30~60\%$에 불과 함으로 피부보호 효과(Skin sparing effect)를 얻을 수 있는 장점을 갖고있다. 그러나 종양특성과 발병위치에 따라 조사면을 크게 하거나 선속내에 차폐물질 또는 보상여과판을 설치하여 치료할 경우 피부보호 효과가 감소되거나 없어지는 경우가 있고 이것은 종양치료에 중요한 요인이 되고 있다. 연세 암전문병원에 설치된 코발트 60원격치료기와 선형가속기에서 발생되는 4 MV및 10 MV x-선에 대한 피부선량을 측정하였으며 차폐물고정판(Tray) 구성 물질의 종류와 조사면의 크기 및 피부와 고정판간의 거 리에 따른 피부선량의 변화를 평가하였다. 방사선 조사면이 $15{\times}15\;cm^2$ 이상 넓고 피부와 collimator 간의 거리가 30 cm 이상일 때 피부 표면선량은 코발트 -60, 4, 10 MV에서 각각최대선량의 40, 30, $20\%$로 감소하였으며 조사면의 크기와 차폐 고정판의 물질에 따라 증감하였다. 차폐물을 고정시키는 고정판을 Lucite로 제작하고 고정판과 피부간의 거리를 약 15 cm 이상 간격을 주면 표면선량을 $50\%$로 줄일 수 있었고 주석, 구리, 납등을 부착시키면 전방산란 선량비율이 감소되어 피부선량은 $35\%$로 피부보호 효과를 얻을 수 있었다. 방사선의 전방산란비율은 에너지와 흡수물질의 원자번호에 관계되며 납과 주석 이 각각 코발트-60 감마선과 4~10 MV x-선의 전방산란비를 가장 크게 감소시켰다.

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