• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권2호
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• pp.192-200
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• 2010

사이버나이프 치료에서 사용하는 소조사면은 전자평형의 부재와 급격한 선량 경사도(Steep dose gradients), 그리고 광자와 전자들의 스펙트럼 변화 요인으로 인하여 소조사면 광자선 선량 측정은 일반적인 치료의 측정보다 좀더 어렵고 복잡하다. 본 연구에서는 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 GEANT4를 이용한 계산값을 비교하고 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 GEANT4의 유용성을 입증하고자 한다. 사이버나이프 몬테카를로 모델을 개발하는데 있어 두 단계로 진행하였다. 첫 번째 단계는 선형가속기 헤드(treatment head) 시뮬레이션과 이를 통한 광자 에너지 스펙트럼의 계산이었고, 두 번째 단계는 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 여섯 개 원형 조사면에 대한 물팬텀속에서의 깊이선량율의 계산이었다. 그리고 출력인수(Relative output factors)에 대한 계산은 5 mm부터 60 mm까지 총 12가지 조사면에 대해 수행되었으며 그 결과를 다이오드 검출기를 이용한 측정값과 비교하였다. 가로선량분포(Profiles)의 경우 5, 10, 20, 30, 50, 60 mm의 6가지 조사면에 대해 계산이 이루어졌고 깊이는 1.5, 10, 20 cm의 세 가지 깊이에 대해 수행되었다. 깊이선량율의 계산값을 측정값과 비교한 결과 평균 2% 미만의 오차를 보여 임상에서 허용 가능한 결과를 얻었다. 조사면 출력인자의 경우에 조사면 직경 7.5 mm 이상에서 3% 이내의 오차를 보였으나 직경 5 mm 조사면에서는 6.9%로 높은 오차를 보였다. 가로선량분포에서 20 mm 이상의 조사면에서는 2% 미만의 오차를 보였고 그 이하의 조사면에서는 3.5% 미만의 오차를 보였다. 본 연구에서는 소조사면 사이버나이프 측정을 위한 선량분포 계산을 GEANT4 코드를 사용하여 다이오드 측정 결과와 비교하였다. 다이오드와의 측정 비교 결과 5 mm 조사면을 제외한 나머지 조사면들에 대해 오차 0.2~0.6% 내의 만족할만한 결과를 얻었다. 향후 소조사면에서 정확성을 가지는 Gafchromic 필름 등 다른 측정기와 비교를 통하여 그 정확성이 평가된다면 이 GEANT4의 선량분포 계산 방법은 소조사면을 이용하는 사이버나이프 방사선치료에서 정확한 선량 전달을 위한 측정 선량의 검증 도구의 한 종류로 사용할 수 있을 것으로 예상한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제42권3호
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• pp.175-180
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• 2019

In this study, we have researched the effectiveness of silicone pad. A distribution of scatter ray in mammography was evaluated using Monte-Carlo (MC) simulation technique and then a silicone pad was applied to remove the scatter ray for improving image quality. Molybdenum target and Molybdenum filter combination made a difference of 59.8% to a number of photon at 17.5 keV. On the other hand, Tungsten target and Rhodium filter showed a variation of 24.5% at 20 keV. Mean 68 of SNR was increased in Selenia and mean 1.04 of SNR was raised in Senographe. Silicone pad was significantly effective to reduce the scatter ray that was generated by primary X-ray. It can decrease an absorption rate of scatter ray to patient body and whilst it improve the image quality from increasing SNR.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권12호
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• pp.4652-4659
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• 2022

Among the detector materials available at room temperature, thallium bromide (TlBr), which has a relatively high atomic number and density, is widely used for gamma camera imaging. This study aimed to verify the usefulness of TlBr through quantitative evaluation by modeling detectors of various compound types using Monte Carlo simulations. The Geant4 application for tomographic emission was used for simulation, and detectors based on cadmium zinc telluride and cadmium telluride materials were selected as a comparison group. A pixel-matched parallel-hole collimator with proven excellent performance was modeled, and phantoms used for quality control in nuclear medicine were used. The signal-to-noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR), sensitivity, and full width at half maximum (FWHM) were used for quantitative analysis to evaluate the image quality. The SNR, CNR, sensitivity, and FWHM for the TlBr detector material were approximately 1.05, 1.04, 1.41, and 1.02 times, respectively, higher than those of the other detector materials. The SNR, CNR and sensitivity increased with increasing detector thickness, but the spatial resolution in terms of FWHM decreased. Thus, we demonstrated the feasibility and possibility of using the TlBr detector material in comparison with commercial detector materials.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제24권1호
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• pp.48-53
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• 2013

몬테카를로 방식은 지금까지 인체 내 흡수선량을 계산하는 가장 정확한 방법으로 알려져 왔고. 이러한 계산 방법을 이용하기 위한 인체 내부의 장기 묘사는 인체 모형 팬텀이 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 Geant4 코드를 사용한 몬테카를로 계산에서는 CT의 DICOM 파일에서 인체의 여러 장기에 대한 자료를 직접 추출하고 시뮬레이션에 필요한 geometry로 변환하여 사용하려는 다양한 노력이 시도되고 있다. 이와 같은 기능은 실제 인체의 해부학적 구조를 그대로 재현하면서 인체 내부의 흡수선량을 정확히 계산 할 수 있도록 한다. 따라서 본 연구에서는 DICOM 파일을 연동한 Geant4을 이용하여 인체 내 흡수선량을 계산하였고, 이를 Gafchromic EBT2 필름을 이용한 측정 선량과 비교함으로써 그 유용성을 확인하고자 하였다. 본 연구에서 시뮬레이션을 이용하여 계산한 선량과 EBT2 필름을 이용한 선속 중심축에서의 측정선량을 비교한 결과 피부표면에서부터 최대선량 깊이까지 선량이 급격하게 변화하는 build up 영역을 제외하고는 오차(difference) 범위가 평균 3.75% 임을 알 수 있었다. 또한 선량의 계산 값을 각 CT slice 별로 출력되도록 하였고, 또 각 slice에서도 복셀 하나하나의 선량 값이 출력되도록 하여 측정하고자 하는 장기별, 기관별 흡수선량을 쉽게 확인 할 수 있도록 하였다. 이처럼 인체 모형 팬텀이 아닌 실제 인체의 image data인 CT DICOM 파일을 이용한 선량계산을 각 slice, voxel 별로 선량 값을 출력하는 방식은 다양한 부위의 정확한 선량계산을 가능하게 하므로 향후 방사선 치료계획 시스템의 선량 계산에 유용할 것이라 생각한다. 또한 현재 사용 중인 여러 에너지 영역에도 적용이 가능하므로 인체 내 방사선의 흡수선량 확인을 위해 유용하게 활용되어질 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제49권1호
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• pp.29-39
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• 2024

Background: The gamma emission tomography (GET) device has been reported a reliable technique to inspect partial defects within spent nuclear fuel (SNF) of pin-by-pin level. However, the existing GET devices have low accuracy owing to the high attenuation and scatter probability for SNF inspection condition. The purpose of this study is to design and optimize a Yonsei single-photon emission computed tomography version 2 (YSECT.v.2) for fast inspection of SNF in water storage by acquisition of high-quality tomographic images. Materials and Methods: Using Geant4 (Geant4 Collaboration) and DETECT-2000 (Glenn F. Knoll et al.) Monte Carlo simulation, the geometrical structure of the proposed device was determined and its performance was evaluated for the ¹³⁷Cs source in water. In a Geant4-based assessment, proposed device was compared with the International Atomic Energy Agency (IAEA)-authenticated device for the quality of tomographic images obtained for 12 fuel sources in a 14 × 14 Westinghouse-type fuel assembly. Results and Discussion: According to the results, the length, slit width, and septal width of the collimator were determined to be 65, 2.1, and 1.5 mm, respectively, and the material and length of the trapezoidal-shaped scintillator were determined to be gadolinium aluminum gallium garnet and 45 mm, respectively. Based on the results of performance comparison between the YSECT.v.2 and IAEA's device, the proposed device showed 200 times higher performance in gamma-detection sensitivity and similar source discrimination probability. Conclusion: In this study, we optimally designed the GET device for improving the SNF inspection accuracy and evaluated its performance. Our results show that the YSECT.v.2 device could be employed for SNF inspection.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.21-26
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• 2006

악성 종양은 현대인을 괴롭히는 대표적인 질병의 하나로 이를 치료하는데 흔히 이용되는 것이 방사선치료이다. 방사선 치료에서는 종양세포만을 찾아 방사선을 조사하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 논문에서는 입자 시뮬레이터 Geant4와 볼륨렌더링을 이용하여 이러한 것을 가능하게 하는 방사선조사계획시스템을 제안하고 시스템의 논리적 구조와 구현 시 고려할 사항에 대하여 알아본다. 본 시스템은 Geant4에 있는 다양한 물리(physics)이론을 적용하여 방사선의 물성을 다양하고 정확하게 시뮬레이션 하고, 시뮬레이션으로 구한 방사선량 분포를 볼륨렌더링으로 생성한 영상과 함께 표시하여 사용자가 방사선 치료 계획을 용이하게 세울 수 있도록 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권11호
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• pp.3764-3771
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• 2021

Based on the convolutional neural network (CNN), a novel technique is investigated for lost gamma source detection in a room. The CNN is trained with the result of a GEANT4 simulation containing a gamma source inside a meshed room. The dataset for the training process is the deposited energy in the meshes of different n-step paths. The neural network is optimized with parameters such as the number of input data and path length. Based on the proposed method, the place of the gamma source can be recognized with reasonable accuracy without human intervention. The results show that only by 5 measurements of the energy deposited in a 5-step path, (5 sequential points 50 cm apart within 1600 meshes), the gamma source location can be estimated with 94% accuracy. Also, the method is tested for the room geometry containing the interior walls. The results show 90% accuracy with the energy deposition measurement in the meshes of a 5-step path.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.229-237
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• 2023

The mechanics underlying photon and electron interactions was validated using our developed Brachytherapy computer code for high Dose Rate (HDR). By comparing the photon cross-section utilizing multiple physics libraries in the developed code, the results were benchmarked against experimental and theoretical findings. Klein-Nishina and experimental cross-section results were in good agreement with the Livermore library results. For two therapeutically relevant materials, the first scattered electron range was measured within 1 mm and 2 mm, which has significant implications for the interpretation of the kernel dose spikes observed in previous research.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.196-197
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• 2011

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.170-171
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• 2011