• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.346-352
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• 2012

성인과 달리 영 유아에게 행해지는 방사선 검사 시 투여되는 방사선량의 평가는 활발하게 이루어지지 않고 있다. 따라서 영 유아의 방사선 검사 시 피폭되는 정도를 나타내는 지표로서 입사피부선량을 측정하고 Geant4를 이용한 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 결과값을 비교하여 입사피부선량 측정의 재현성을 높이고 다양한 지오메트리 구현의 가능성을 증명하였다. 몬테카를로 시뮬레이션 결과값은 입사피부선량을 선량보정을 위한 정규인자를 통해 추정하였고 단위 X선 조사영역크기로 표준화한 결과 영 유아에게 있어 일회의 방사선 촬영 당 평균 입사피부선량은 $78.41{\mu}Gy$ 였으며 선량계를 통한 측정값과 몬테카를로 시뮬레이션값의 백분율 오차는 최대 -4.77%로 나타났다. 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 입사피부선량 평가 방법은 의료기관에서 실제 진단을 위해 내원한 환아를 대상으로 한 입사피부선량 평가의 어려움을 대체할만한 수단으로서의 가능성을 보여준다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제43권6호
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• pp.443-451
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• 2020

This study is to evaluate absorbed dose from right lung for brachytherapy and to estimate the effects of tissue heterogeneities on dose distribution for Iridium-192 source using Monte Carlo simulation. The study employed Geant4 code as Monte Carlo simulation to calculate the dosimetry parameters. The dose distribution of Iridium-192 source in solid water equivalent phantom including aluminium plate or steel plate inserted was calculated and compared with the measured dose by the ion chamber at various distances. And the simulation was used to evaluate the dose of gamma radiation absorbed in the lung organ and other organs around it. The dose distribution embedded in right lung was calculated due to the presence of heart, thymus, spine, stomach as well as left lung. The geometry of the human body was made up of adult male MIRD type of the computational human phantom. The dosimetric characteristics obtained for aluminium plate inserted were in good agreement with experimental results within 4%. The simulation results of steel plate inserted agreed well with a maximum difference 2.75%. Target organ considered to receive a dose of 100%, the surrounding organs were left the left lung of 3.93%, heart of 10.04%, thymus of 11.19%, spine of 12.64% and stomach of 0.95%. When the statistical error is performed for the computational human phantom, the statistical error of value is under 1%.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.12-17
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• 2015

본 연구에서 한국형 중이온 가속기 RAON에서의 의생물 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족할 수 있도록 Monte Carlo 전산모사를 통한 노즐 설계를 최적화하고자 하였다. 의생명 실험을 위한 빔 조건으로 최대 조사면 크기, 선량균일도 그리고 빔 오염도의 특정 조건을 만족하는 $C^{12}$ 빔 생산이 요구되었다. 이때 최적화된 빔 노즐 설계를 위하여 Monte Carlo 시뮬레이션인 GEANT4 toolkit이 사용되었다. $15{\times}15cm^2$ 이상의 빔 조사면 크기와 3% 이내의 선량 균일도 그리고 전체 선량의 5% 보다 낮은 빔 오염도를 기본적인 조건으로 설정 되었다. 조사면 크기는 쌍극자 자석에 의해서 빔의 각도를 기울여 원형으로 회전하면서 쌍극자 자석의 아래쪽에 위치한 산란판의 두께를 조정하여 최적화 하였다. 빔 스캐닝 각도와 산란판의 두께는 Monte Carlo 시뮬레이션 분석에 의해서 각각 $0.5^{\circ}$와 0.05 cm로 최적의 값을 나타내었다. 선량 균일도와 최대 조사면 크기를 만족하기 위하여 static과 scanning beam을 복합하는 기술을 이용한 새로운 빔 전달 방법을 소개하였다. 중앙 고정용 빔과 빔 축으로부터 $0.5^{\circ}$ 경사각을 가지고 회전하는 빔과 경사각이 없이 바로 들어오는 빔을 조합하여 선량균일도가 1.1%와 빔 조사면의 최대크기가 $15{\times}15cm^2$가 되는 것을 확인하였다. 빔 오염도는 $C^{12}$ 이온과 다른 입자들에 의해서 전달된 흡수선량의 비율로 나타내었다. 물등가 깊이(water equivalent depth) 5 cm에서 17 cm 사이에서의 빔 오염도는 전체 선량에서의 2.5% 미만임을 확인하였으며 이와 같은 결과를 바탕으로, 본 연구에서는 의생명 실험을 위하여 요구되는 빔 조건을 만족하는 노즐 구조를 설정할 수 있었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권1호
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• pp.13-18
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• 2017

본 논문은 GATE (geant4 application for tomographic emission) 시뮬레이션을 이용하여 다양한 모양과 재질의 팬텀에서 CTDI (computed tomography dose index)를 평가하였다. GATE 시뮬레이션은 실린더 기둥, 타원 기둥과 육각 기둥 형태와 물, PMMA (polymethyl methacrylate), polyethylene 그리고 polyoxymethylene 재질의 다양한 지름(1 ~ 50 cm)의 팬텀을 모사하여 $CTD_{I100center}$ 값을 비교하였다. 120 kV, 200 mAs에서 실린더 기둥, 타원 기둥과 육각 기둥의 $CTDI_{100center}$ 값은 각각 11.1, 13.4 그리고 12.2 mGy이었다. 이 결과는 동일 볼륨이지만 팬텀의 형태에 따라 $CTDI_{100center}$ 값의 차이가 있음을 알 수 있다. 그리고 물, PMMA 그리고 polyoxymethylene 팬텀의 $CTDI_{100center}$ 값을 비교했을 때 물질의 밀도가 높을수록 상대적으로 $CTDI_{100center}$ 값이 낮게 측정되었다. 하지만 polyethylene의 경우 지름이 15 cm ($CTDI_{100center}$ : 35.0 mGy) 이 상에서는 PMMA 보다 $CTDI_{100center}$ 값이 증가하였다. 그리고 30 cm ($CTDI_{100center}$ : 17.7 mGy) 이 상의 지름에서는 물 보다 더 높은 $CTDI_{100center}$ 값을 보였다. 본 실험을 통해 팬텀의 재질 및 모양에 따른 $CTDI_{100center}$ 값을 GATE 시뮬레이션을 이용하여 평가하였다. CT 선량 평가시 다양한 재질 및 인체에 가까운 모양의 팬텀을 사용함으로써 좀 더 정확한 환자선량을 평가할 수 있을 것이다.

• 센서학회지
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• 제25권1호
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• pp.41-45
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• 2016

In this study, LET (Linear Energy Transfer) calibration of CR-39 SSNTD (Solid State Nuclear Track Detector) was performed using 500 MeV/u Fe heavy ions in HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator) for high LET radiation dosimetry. The irradiated CR-39 SSNDT were etched according JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) etching conditions. And the etched SSNTD were analyzed by using Image J. Determined dose-mean lineal energy ($\overline{y_D}$) of 500 MeV/u Fe is about 283.3 keV/um by using the CR-39 SSNTD. This value is very similar result compare to the results calculated by GEANT4 Monte Carlo simulation and measured with TEPC active radiation detector. We confirmed that the CR-39 SSNTD was useful for high LET radiation dosimetry such as heavy iron ions.

• 전자공학회논문지
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• 제54권5호
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• pp.133-137
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• 2017

본 연구의 목적은 GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) Simulation을 사용하여 치료용 방사성동위원소인 I-131의 감마카메라/SPECT 영상을 획득하여, 실제 기기의 실험결과와 그 특성을 비교 및 분석 하여 GATE simulation의 정확성을 획득하는 것이다. 더 나아가 GATE simulation을 이용한 치료용 방사성동위원소를 위한 감마카메라/SPECT 영상 정량화 기반기술 연구가 가능함을 입증하고자 한다. 본 연구에서 Simulation상에서 구성한 SPECT System은 Stream-R Forte version 1.2 (Philips Medical System, Best and Heerlen, Netherlands)의 설계변수를 참고로 하였다. 감마카메라/SPECT 시스템에서의 I-131 영상특성을 이해하기 위하여 실제 Forte 시스템을 이용하여 산란물질을 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때 에너지 스펙트럼 및 선 선원에 대한 선 응답함수 (Line Spread Function, LSF)와 반치폭 (Full Width at Half Maximum, FWHM)을 측정하였다. 또한 실제 실험과의 비교를 위하여 GATE simulation에서 구성한 시스템에서도 동일한 실험 조건 및 변수에 대하여 에너지 스펙트럼 및 선 선원에 대한 LSF 및 FWHM을 측정하였다. 그 결과 산란물질을 사용하지 않았을 때의 에너지 스펙트럼의 경우 실제 실험과 Simulation 모두 364 keV의 위치에서 에너지 피크를 나타내어 동일한 경향의 결과를 보였다. FWHM은 실제 실험과 Simulation 모두에서 선원과 검출기간의 거리가 증가함에 따라 그 크기가 증가하는 경향을 보였으며 오차율은 3.8%로 나타났다. 산란물질을 사용하였을 때의 에너지 스펙트럼 역시 실제 실험과 Simulation 경우 모두에서 비슷한 경향을 나타내었다. 결론적으로, GATE simulation은 치료용 방사성 동위원소에 대해서도 실제 기기의 특성 및 방사성 동위원소의 특징을 모두 반영하고 있으며 이를 이용하여 감마카메라/SPECT에서의 치료용 방사성 동위원소의 정량화에 대한 다양한 연구가 가능 할 것이라고 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.929-934
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• 2018

영상의 질 향상과 물질 분석 등을 위해 엑스선을 카운팅하여 검출하기 위한 연구가 활발하다. 본 연구에서는 MPPC 어레이를 사용하여 엑스선 포톤 카운팅을 위한 검출기를 설계하였고, 시뮬레이션을 통해 검출기 특성을 평가하였다. GATE를 사용하여 엑스선과 섬광체와 반응한 위치 정보를 획득하였고, 이 정보를 DETECT2000의 빛 발생 위치로 사용하였다. 0.5 mm와 1 mm 두께의 GAGG 섬광체를 사용하였으며, $4{\times}4$ 어레이의 MPPC를 통해 발생된 빛을 획득하였다. 각 채널별로 획득한 빛의 신호를 통해 영상을 재구성하여 설계한 검출기의 분해능을 확인하였다. 0.5 mm와 1 mm 두께의 GAGG 섬광체에서 모두 2 lp/mm 이상의 영상을 획득하였다. 본 검출기를 엑스선 시스템에 사용할 경우 포톤 카운팅이 가능한 저비용의 시스템을 구축할 수 있을 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권7호
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• pp.737-744
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• 2012

EDM is the manufacturing process that uses the thermal energy to machine electrically conductive part. Despite a lot of research has been conducted for decades, the best aspect ratio of the micro hole using micro-EDM has not been over 30, yet. In the present study, new fabrication scheme was introduced to increase the aspect ratio of micro hole dramatically. Micro holes with less than 10 aspect ratio were aligned and welded together to manufacture a micro hole with extreme aspect ratio. Alignment of the micro hole with over 380 aspect ratio was conducted by the home-made apparatus installed with microscope and laser beam. The micro hole with extreme aspect ratio was used to shape pencil beam from proton beam generated from MC-50 cyclotron. The pencil beam was utilized to machine test specimen whose result was compared with GEANT4 computer simulation. It was shown that the experimental and simulation result were closer as the aspect ratio of the micro hole was bigger.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권2호
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• pp.439-443
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• 2019

To improve the noise characteristics, software-based noise reduction algorithms are widely used in cadmium zinc telluride (CZT) pixelated semiconductor gamma camera system. The purpose of this study was to develop an improved median filtering algorithm using a thresholding method for noise reduction in a CZT pixelated semiconductor gamma camera system. The gamma camera system simulated is a CZT pixelated semiconductor detector with a pixel-matched parallel-hole collimator and the spatial resolution phatnom was designed with the Geant4 Application for Tomography Emission (GATE). In addition, a noise reduction algorithm with a median filter using an improved thresholding method is developed and we applied our proposed algorithm to an acquired spatial resolution phantom image. According to the results, the proposed median filter improved the noise characteristics compared to a conventional median filter. In particular, the average for normalized noise power spectrum, contrast to noise ratio, and coefficient of variation results using the proposed median filter were 10, 1.11, and 1.19 times better than results using conventional median filter, respectively. In conclusion, our results show that the proposed median filter using improved the thresholding method results in high imaging performance when applied in a CZT semiconductor gamma camera system.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권2호
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• pp.533-538
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• 2019

The mechanical-collimation imaging is the most mature technology in prompt gamma (PG) imaging which is considered the most promising technology for beam range verification in proton therapy. The purpose of the present study is to compare the performances of two mechanical-collimation PG cameras, knife-edge (KE) camera and multi-slit (MS) camera. For this, the PG cameras were modeled by Geant4 Monte Carlo code, and the performances of the cameras were compared for imaginary point and line sources and for proton beams incident on a cylindrical PMMA phantom. From the simulation results, the KE camera was found to show higher counting efficiency than the MS camera, being able to estimate the beam range even for $10^7$ protons. Our results, however, confirmed that in order to estimate the beam range correctly, the KE camera should be aligned, at least approximately, to the location of the proton beam range. The MS camera was found to show lower efficiency, being able to estimate the beam range correctly only when the number of the protons is at least $10^8$. For enough number of protons, however, the MS camera estimated the beam range correctly, errors being less than 1.2 mm, regardless of the location of the camera.