• 대한방사선치료학회지
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• 제17권2호
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• pp.161-166
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• 2005

목 적 : 임상에서 일반적으로 행하여지는 전자선은 피부암과 유방암, 두 경부 등의 다양한 부위의 치료에 사용되어진다. 연구에서는 6 MeV에서 bolus 사용 시 SSD setup과 SBD setup에 따른 선량분포를 비교하였고 electron field 내에 nipple이 존재하는 경우의 전자선 dose 분포, 그리고 광자선과 전자선을 같이 사용할 경우 junction 부위에서의 dose 분포를 비교하여 효과적인 치료성적을 얻고자 한다. 대상 및 방법 : 첫 번째 실험은 SSD(source to surface distance) setup과 SBD(source to bolus distance) setup의 전자선 분포를 비교하기 위해 지름이 20 cm인 반구형 파라핀 phantom을 2개 제작하였다. 두 번째 실험은 Electron field 내에 nipple이 존재하는 경우에 nipple 위에 bolus가 있을 때와 nipple 만큼 bolus를 제거하였을 때의 선량 분포를 서로 비교하였다. 이를 위해 nipple과 유사한 형태를 1 cm 두께의 아크릴을 사용하며 정육면체 형태로 제작하였다. 세 번째 실험은 필름의 중앙을 기준으로 광자선과 전자선의 junction을 나누었다. 그런 다음 film의 한쪽 반에는 광자선을 조사하고 나머지 반에는 전자선을 조사하였다. 위의 모든 실험은 제작된 파라핀 phantom 사이에 압착용 보조기구를 이용하여 film(100 NIF, Kodak, France)을 삽입하고 air gap을 없앤 후 beam 중심축과 수평한 방향으로 놓은 후 6 MeV 전자선 20 MU를 조사하였다. 결 과 : SSD setup과 비교하여 SBD setup은 같은 depth에서 선량 분포가 감소해 있음을 알 수 있고 Electron field 내에 nipple이 존재하는 경우 nipple 크기만큼 bolus를 잘라낸 경우에 균일한 선량분포를 가짐을 알 수 있다. 그리고 광자선과 전자선의 junction에서는 전자선 field 전체에 bolus를 사용하는 것이 homogeneous한 선량 분포를 얻음을 알 수 있다. 결 론 : SSD setup과 SBD setup에 따른 선량분포, electron field 내에 nipple이 존재하는 경우의 전자선 dose 분포, 광자선과 전자선을 같이 사용할 경우 junction 부위에서의 dose 분포에서는 bolus의 사용방법에 따라 전자선의 선량분포곡선은 다양한 변화를 나타내며 본 실험의 결과를 바탕으로 전자선치료가 이루어진다면 더 효과적인 전자선 치료가 이루어질 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2005년도 제30회 춘계학술대회
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• pp.42-46
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• 2005

Buchler용 강내치료장치에 대한 선량계산 프로그램을 개발하였다. 프로그램 디스크를 5도씩 72분할하여 구한 좌표에서 선원의 왕복 크기와 선원분포를 결정하였다. 프로그램 디스크별 그리고 각 선원별로 선량률을 계산하여 표로 작성하였다. 이 선량률표를 이용하여 인체내 관심점에 대한 선량률 계산에 이용하였으며 등선량 분포곡선을 구하였다. 기존 Buchler용 등선량 분포곡선을 이용한 근사적 계산보다 정확한 선량계산을 손쉽게 할 수 있었다. 또한 탄뎀의 선원으로 이리듐을 사용하였기에 선원의 장기적 수급문제가 해결되었다.

• 대한디지털의료영상학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.21-26
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• 2011

A radiation imaging system used in a surgery room is mainly using C-arm which is purposed to fluoroscope. C-arm is often use to watch an operation's accuracy and progress, but not only being bombed to this first beam but also affected to this scattered beam, so now we are look for the way to reduce bombed amount of doctor, nurses and radiological technologists. We measured the exposure dose in $0^{\circ}$ spot according to the distance to find out frequency distribution of scattered ray in an operation room and found the spot which has the same exposure dose from $30^{\circ}$ distance of all directions and wrote isodose curve. We analyzed the data and found out the sudden reduction of scattered ray according to the long direction also found out that scattered ray was not related to the directions. Operators must recognize the reduction of exposure dose. Because reducing scattered ray from all directions in an operation room is really difficult. So every operators must use shelters to reduce the exposure dose and notice the safety.

• Radiation Oncology Journal
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• 제1권1호
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• pp.29-36
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• 1983

The treatment of tumors along curved surfaces with stationary electron beams using cone collimation may lead to non-uniform dose distributions due to a varying air gap between the cone surface and patient. For large tumors, more than one port may have to be used in irradiation of the chest wall, often leading to regions of high or low dose at the junction of the adjacent ports. Electron-beam arc therapy may elimination many of these fixed port problems. When treating breast tumors with electrons, the energy of the internal mammary port is usually higher than that of the chest wall port. Bolus is used to increase the skin dose or limit the range of the electrons. We invertiaged the effect of various arc beam parameters in the isodose distributions, and combined into a single arc port for adjacent fixed ports of different electron beam eneries. The higher fixed port energy would be used as the arc beam energy while the beam penetration in the lower energy region would be controlled by a proper thickness of bolus. We obtained the results of following: 1. It is more uniform dose distribution of electron to use rotation than stationary irradiation. 2. Increasing isocenter depth on arc irradiation, increased depth of maximum dose, reduction in surface dose and an increasing penetration of the linear portion of the curve. 3. The deeper penetration of the depth dose curve and higher X-ray background for the smaller field sized. 4. If the isocenter depth increase, the field effect is small. 5. The decreasing arc beam penetration with decreasing isocenter depth and the isocenter depth effect appears at a greater depth as the energy increases. 6. The addition of bolus produces a shift in the penetration that is the same for all depths leaving the shape of the curves unchanged. 7. Lead strips 5 mm thick were placed at both ends of the arc to produce a rapid dose drop-off.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2767-2773
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• 2021

We used the GEANT4 Monte Carlo MC Toolkit to simulate carbon ion beams incident on water, tissue, and bone, taking into account nuclear fragmentation reactions. Upon increasing the energy of the primary beam, the position of the Bragg-Peak transfers to a location deeper inside the phantom. For different materials, the peak is located at a shallower depth along the beam direction and becomes sharper with increasing electron density NZ. Subsequently, the generated depth dose of the Bragg curve is then benchmarked with experimental data from GSI in Germany. The results exhibit a reasonable correlation with GSI experimental data with an accuracy of between 0.02 and 0.08 cm, thus establishing the basis to adopt MC in heavy-ion treatment planning. The Kolmogorov-Smirnov K-S test further ascertained from a statistical point of view that the simulation data matched the experimentally measured data very well. The two-dimensional isodose contours at the entrance were compared to those around the peak position and in the tail region beyond the peak, showing that bone produces more dose, in comparison to both water and tissue, due to secondary doses. In the water, the results show that the maximum energy deposited per fragment is mainly attributed to secondary carbon ions, followed by secondary boron and beryllium. Furthermore, the number of protons produced is the highest, thus making the maximum contribution to the total dose deposition in the tail region. Finally, the associated spectra of neutrons and photons were analyzed. The mean neutron energy value was found to be 16.29 MeV, and 1.03 MeV for the secondary gamma. However, the neutron dose was found to be negligible as compared to the total dose due to their longer range.

• 대한방사선치료학회지
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• 제14권1호
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• pp.175-186
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• 2002

The purpose of this study is directly measure and evaluate about absorbed dose change according to nominal energy and electron cone or medical accelerator on isodose curve, percentage depth dose, contaminated X-ray, inhomogeneous tissue, oblique surface and irradiation on intracavitary that electron beam with high energy distributed in tissue, and it settled standard data of hish energy electron beam treatment, and offer to exactly data for new dote distribution modeling study based on experimental resuls and theory. Electron beam with hish energy of $6{\sim}20$ MeV is used that generated from medical linear accelerator (Clinac 2100C/D, Varian) for the experiment, andwater phantom and Farmer chamber md Markus chamber und for absorbe d dose measurement of electron beam, and standard absorbed dose is calculated by standard measurements of International Atomic Energy Agency(IAEA) TRS 277. Dose analyzer (700i dose distribution analyzer, Wellhofer), film (X-OmatV, Kodak), external cone, intracavitary cone, cork, animal compact bone and air were used for don distribution measurement. As the results of absorbed dose ratio increased while irradiation field was increased, it appeared maximum at some irradiation field size and decreased though irradiation field size was more increased, and it decreased greatly while energy of electron beam was increased, and scattered dose on wall of electron cone was the cause. In percentage depth dose curve of electron beam, Effective depth dose(R80) for nominal energy of 6, 9, 12, 16 and 20 MeV are 1.85, 2.93, 4.07, 5.37 and 6.53 cm respectively, which seems to be one third of electron beam energy (MeV). Contaminated X-ray was generated from interaction between electron beam with high energy and material, and it was about $0.3{\sim}2.3\%$ of maximum dose and increased with increasing energy. Change of depth dose ratio of electron beam was compared with theory by Monte Carlo simulation, and calculation and measured value by Pencil beam model reciprocally, and percentage depth dose and measured value by Pencil beam were agreed almost, however, there were a little lack on build up area and error increased in pendulum and multi treatment since there was no contaminated X-ray part. Percentage depth dose calculated by Monte Carlo simulation appeared to be less from all part except maximum dose area from the curve. The change of percentage depth dose by inhomogeneous tissue, maximum range after penetration the 1 cm bone was moved 1 cm toward to surface then polystyrene phantom. In case of 1 cm and 2 cm cork, it was moved 0.5 cm and 1 cm toward to depth, respectively. In case of air, practical range was extended toward depth without energy loss. Irradiation on intracavitary is using straight and beveled type cones of 2.5, 3.0, 3.5 $cm{\phi}$, and maximum and effective $80\%$ dose depth increases while electron beam energy and size of electron cone increase. In case of contaminated X-ray, as the energy increase, straight type cones were more highly appeared then beveled type. The output factor of intracavitary small field electron cone was $15{\sim}86\%$ of standard external electron cone($15{\times}15cm^2$) and straight type was slightly higher then beveled type.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권3호
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• pp.151-157
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• 1999

심장 혈관 협착증 환자의 경우 수술후 재협착을 방지하기 위하여 혈관내 방사선 조사를 실시하여 혈관내벽의 세포증식을 억제하는 방법이 시도되고 있다. 이를 위해 여러 가지 방사성 동위원소가 사용되고 있지만 한국원자력연구소에서 생산되는 Ho-166 도 그 중의 하나의 원소이다. 따라서 이 Ho-166 을 이용하여 혈관내 방사선조사를 할 경우 선량분포를 측정해 보았다. 혈관 내벽을 방사선 조사하는 방법은 풍선 혈관 카테터를 혈관내에 위치시키고 풍선 안에 액체 상태인 Ho-l66 동위원소를 채우고 일정시간 머물게 함으로써 시행된다. 선량분포를 측정하기 위하여 Solid water phantom 과 방사선 흡수선량에 따라 현상기에 현상을 하지 않아도 바로 필름 흑화도 변화를 볼 수 있는 GafChromic Film 을 사용하였다. 필름 흑화도 측정은 Videodensitometer를 이용하였으며 Co-60 빔에 검교정된 GafChromic 필름의 흑화도로 부터 풍선 혈관 카테터 안에 있는 Ho-166 동위원소에 의한 선량분포플 측정하였다. 먼저 Co-60 빔을 이용한 GafChromic Film 의 calibration curve를 얻었다. 흡수선량 대 필름 흑화도 곡선 (H-D curve)은 직선을 이루지 않았으며 이는 densitometer에 쓰이는 광원으로 부터 짐작되는 결과이다. H-D 곡선을 이용하여 Ho-l66이 채워진 풍선 혈관 카테터로 부터의 거리에 따른 선량분포를 얻었으며 카테터 표면으로 부터 1 mm 떨어진 거리에서의 선량은 풍선 표면에서의 약 20% 정도 였으며 5mm 떨어진 거리에서는 풍선 표면 선량의 약 1% 정도로 급속히 떨어짐을 볼 수 있었다. 혈관내 방사선 조사시 중요한 것은 혈관 내 벽에는 원하는 만큼의 방사선량을 주어야 하지만 주변의 정상조직에는 최소한의 손상을 유지해야 하므로 선량분포가 동위원소로 부터 떨어졌을 때 급속히 감소해야 한다는 것이다 따라서 이와같은 이유 때문에 베타선 방출 핵종 들이 많이 시도되고 있으며 동위원소 Ho-l66 도 혈관내벽 방사선조사를 위한 하나의 좋은 핵종으로 이용할 수 있다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제32권3호
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• pp.105-110
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• 2007

최근 CT, MRI, PET등 영상진단기술 및 방사선치료계획 소프트웨어 등이 획기적으로 발전하였음에도 불구하고 자궁경부암의 강내조사는 아직까지 A점 등 ICRU 38에 근거한 치료계획을 보편적으로 사용하고 있다. CT를 이용한 3차원 강내조사 계획은 종양 및 정상조직의 선량-용적 히스토그람(DVH)에 대한 정보를 제공한다. 본 연구에서는 CT를 이용하여 표적용적(CTV)에 목표선량을 조사하는 치료계획(CTV 치료계획)과 ICRU38에 근거한 치료계획(ICRU 치료계획)을 시행하고, 각각에 대한 DVH를 분석하여 두 치료계획간의 종양선량, 직장선량, 방광선량 등을 비교하였다. Ir-192 고선량율강내치료(HDR)를 받은 11명의 환자를 대상으로 하였다. 강내조사 치료계획은 외부방사선치료를 일일선량 180cGy씩 4문조사(Box technique)로 약 40Gy 시행한 후 수립되었으며 모든 환자에서 CT 모의치료기를 이용한 CT가 시행되었고 치료계획은 PLATO(Nucletron) v.14.2를 이용하였다. CT 영상에 CTV, 직장, 방광 등을 도시한 후 CTV에 100%의 선량을 조사하는 치료계획 및 ICRU 38에 근거하여 A점에 100%를 조사하는 치료계획을 수립하였다. 11명 환자의 CTV 용적(평균${\pm}$표준편차)은 $21.8{\pm}26.6cm^3$, 직장 용적은 $60.9{\pm}25.0cm^3$, 방광용적은 $111.6{\pm}40.1cm^3$이었으며, 100%의 선량이 포함하는 용적은 ICRU 치료계획에서는 $126.7{\pm}18.9cm^3$, CTV 치료계획에서는 $98.2{\pm}74.5cm^3$이었다. (p=0.0001). ICRU 치료계획 시 잔류종양의 크기가 4cm 이상인 1례에서는 CTV 용적 $22.0cm^3$가 100% 등선량곡선에 포함되지 않았으며 잔류종양의 크기가 4cm 미만인 나머지 10례에서는 종양용적 이외의 정상조직 $62.2{\pm}4.8cm^3$이 불필요하게 100% 이상의 선량이 조사되었다. ICRU 38의 권고에 따른 방광선량은 ICRU 치료계획 및 CTV 치료계획에서 각각 $90.1{\pm}21.3%,\;68.7{\pm}26.6%$이었고(p=0.001), 직장선량은 $86.4{\pm}18.3%,\;76.9{\pm}15.6%$이었다(p=0.08). 방광 및 직장선량의 최대 점선량 또한 ICRU 치료계획과 CTV계획에서 각각 $137.2{\pm}50.1%$ vs $107.6{\pm}47.9%$, (p=0.008), $101.1{\pm}41.8%$ vs $86.9{\pm}30.8%$ (p=0.045) 로서 CTV 치료계획에서 정상조직에 조사되는 선량이 더 적게 나타났다. 그러나 잔류종양이 4cm 이상인 환자에서는 CTV 치료계획에서 정상조직 선량이 권고 선량보다 현저히 높게 나타났다. 방광 및 직장의 용적선량에서는 투여선량의 80% 이상을 받는 직장용적선량(V80rec)은 ICRU 치료계획 및 CTV 치료계획에서 각각 $1.8{\pm}2.4cm^3,\;0.7{\pm}1.0cm^3$(p=0.02), 방광용적선량(V80bla)은 $12.2{\pm}8.9cm^3,\;3.5{\pm}4.1cm^3$로서 역시 CTV 치료계획에서 적게 조사되었다(p=0.005). 기존의 ICRU 치료계획은 잔류종양의 크기가 작은 경우 불필요하게 정상조직에 많은 선량이 투여되기 때문에 CT를 이용한 CTV 치료계획을 적용하여 정상조직에 대한 피폭을 현저히 낮추고 잔류종양에 목표한 선량을 조사할 수 있다. 다만 잔류종양의 크기가 큰 경우에는 정상조직에 대한 조사선량을 줄이기 위한 효과적 치료계획에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제16권2호
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• pp.167-175
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• 1998

목적 : 원발성 혹은 재발한 부인과암(자궁경부암, 질암, 및 외음부암)에서 질부위의 병소에 추가선량를 조사하기 위한 기존의 방법들 즉, 실린더(cylinder)를 이용한 강내치료와 바늘(needle)을 사용한 조직내 평면삽입(Single plane Implant)만으로는 이상적인 선량분포를 얻기 힘든 경우가 많다. 저자들은 방광 및 직장에 대한 조사선량을 최소화하면서 질내의 병소에 국한하여 고선량의 방사선을 효과적으로 조사하기 위해 체적삽입(Volume Implant)이 가능한 기구(applicator 혹은 template)를 고안, 자체 제작하여 사용하고 있으며 이를 소개하고자 한다. 대상 및 방법 : 1994년 8월부터 1998년 2월까지 9명의 환자를 대상으로 아주대학교병원에서 조직내 방사선치료를 시행하였다 이들은 질벽에 재발한 자궁경부암(5명), 원발성 자궁경부암(3명), 원발성 질암(1명)으로 치료받았다. 첫 3명의 환자는 기구없이 바늘을 평면삽입하였고 이후에는 병변의 위치 및 크기 등을 고려할 때 주위정상조직에 대한 선량을 줄이면서 종양에는 균등한 선량 분포로 고선량의 방사선을 조사하기 위해서는 체적삽입이 유리할 것으로 판단되어 기구를 고안, 자체 제작하였다. 바늘은 일반적인 조직내 삽입용(Microselectron, Nucletron)을 사용하였고 이는 저선량율(LDR) 및 고선량율(HDR) 근접치료 모두에서 사용 가능하였다. 6명중 3명은 50cc 주사기를 이용하여 만든 초기 단계의 기구를 사용하였다(1차 형태). 이러한 초기 단계의 기구는 표면이 매끈하지 못하여 질점막을 손상시킬 수 있고 바늘 삽입후 기구가 움직이지 않도록 회음부에 고정시키는 날개부위가 없는 단점이 있었다. 나머지 3명의 환자는 이러한 단점을 보완하고 종양의 크기 및 위치에 따라 좀 더 많은 바늘을 삽입할 수 있도록 새롭게 고안한 기구를 사용하였다 (2차 형태). 재료는 투명 아크릴 혹은 치과용 몰드(mold) 소재($Provil^{(R)}$)를 사용하였으며 회음부에 기구를 고정시키기 위한 날개를 만들었다. 2차 형태의 기구를 사용한 환자중 마지막 1명은 종양의 위치를 고려하여 삽입할 수 있는 바늘의 갯수를 증가시켜서 새로이 제작하였다 실제로 환자에게 시술하기 전에 예비치료계획을 시행하여 필요한 동위원소의 수량 및 배열을 결정하였다. 결과 : 자체 제작한 기구를 사용함으로써 바늘을 일정간격으로 삽입하는 것이 용이해졌으며 시술시간을 단축시킬 수 있고 삽입방향이 잘못되어 여러번 바늘을 찌르는 경우가 적어져 조직에 대한 손상을 줄일 수 있었다. 손쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 병소에 따라 개별화간 가능한 값싸고 유용한 기구의 제작이 가능함을 확인하였으며 이를 통해 좀 더 이상적인 선량분포곡선을 얻을 수 있었다. 3명의 환자에서 바늘 삽입후 컴퓨터 단층촬영을 시행하여 배열의 정확성과 방광 및 직장에 조사되는 선량을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 마지막 추적관찰시 원발성 종양으로 치료받았던 3명의 환자 모두가 국소제어되었으나 재발하여 치료하였던 경우에는 모두 국소재발하였다. 결론 : 저자들은 부인과암에서 근접치료시 환자의 종양 특성에 따라 기구를 적절하게 고안하여 적은 비용으로 비교적 손쉽게 자체 제작하여 사용함으로써 효과적인 조직내 삽입 방사선치료를 시행할 수 있었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.283-293
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• 2002

목적 : 고선량률의 Ir-192 선원을 이용한 근접조사의 모의촬영 영상을 개인컴퓨터(PC)에 입력하여 해부학적 영상에 선량분포를 구현하고 히스토그램, 선량-용적히스토그램 및 3차원 선량분포를 전산화하였다. 대상 및 방법 : 선량전산화에 이용된 선원은 원격근접조사장치(Buchler 3K, 독일)의 Co-60 대체선원으로 한국원자력 연구소와 공동으로 개발한 Ir-192이다. 선원 모양에 의존하는 선량분포의 비등방성은 선원을 미소 분할하여 구한 선량과 선원 중심에서 측방 기준점의 공중선량을 기준으로 규격화한 값을 이용하였다. 선원 주위의 조직선량은 선원 중심에서 측방으로 실측된 조직감쇠와 산란에 의한 보정계수와 에너지에 따른 공기 저지능에 대한 조직의 저지능 비로 공중-조직선량 변환계수를 적용하고 기준점에 대해 규격화한 선량률표를 검색하여 얻도록 하였다. 선량계획 전산화 과정에 모의촬영 영상입력, 선원입력과 선원의 축면 결정과 해부학적 영상을 이용한 선량분포와 점선량, 히스토그램 및 선량-용적 히스토그램을 구현하였다. 결과 : 저자들이 개발한 근접조사 선량계획시스템에는 선원모의촬영 영상을 스켄하여 비트맵 파일로 저장하고, 좌표원점과 확대율을 정해, 선원위치를 결정하고 선량분포와 선량분석 프로그램을 포함한 선량전산화를 구현하였다. 실험에 이용된 Ir-192 선원의 조직내 선량은 공중선량율과 조직에 의한 감쇠 및 산란에 의한 실험식을 이용하였다. 선원 중심에서 축상의 거리와 축에서 떨어진 거리에 따른 선량률표에서 행렬 검색하여 얻도록 하였다. 근접조사선량계획은 선원좌표 입력과 선원의 축면(principal plane)을 결정하여 선원이 포함된 평면상의 선량을 구현하였으며, 시뮬레이션 영상인 관상면과 시상면에 선량분포를 구현하였다. 선량-히스토그램에 의한 선량분포 분석은 임의의 해부학적 영상면 위에 커서가 놓인 위치의 선량 스켓치로 얻었다. 임상에 필요한 선량분석은 선원의 축에서 면의깊이를 이동하여 선량분포를 구할 수 있게 하였으며, 선량-용적 히스토그램과 3차원 선량분포를 구현하였다. 결론 : 고선량률 Ir-192를 이용하여 근접조사선량계획을 전산화하였으며, 선량분포의 분석에는 해부학적 영상의 선량분포와 선량-히스토그램, 선량-용적히스토그램을 구현하였으며, 선량분포의 면을 임의 선택할 수 있고 3차원 선량분포를 포함한 선량계획시스템을 준비하였다.