• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제47권3호
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• pp.111-133
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• 2022

The exciting advancement related to the "modeling of digital human" in terms of a computational phantom for radiation dose calculations has to do with the latest hype related to deep learning. The advent of deep learning or artificial intelligence (AI) technology involving convolutional neural networks has brought an unprecedented level of innovation to the field of organ segmentation. In addition, graphics processing units (GPUs) are utilized as boosters for both real-time Monte Carlo simulations and AI-based image segmentation applications. These advancements provide the feasibility of creating three-dimensional (3D) geometric details of the human anatomy from tomographic imaging and performing Monte Carlo radiation transport simulations using increasingly fast and inexpensive computers. This review first introduces the history of three types of computational human phantoms: stylized medical internal radiation dosimetry (MIRD) phantoms, voxelized tomographic phantoms, and boundary representation (BREP) deformable phantoms. Then, the development of a person-specific phantom is demonstrated by introducing AI-based organ autosegmentation technology. Next, a new development in GPU-based Monte Carlo radiation dose calculations is introduced. Examples of applying computational phantoms and a new Monte Carlo code named ARCHER (Accelerated Radiation-transport Computations in Heterogeneous EnviRonments) to problems in radiation protection, imaging, and radiotherapy are presented from research projects performed by students at the Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) and University of Science and Technology of China (USTC). Finally, this review discusses challenges and future research opportunities. We found that, owing to the latest computer hardware and AI technology, computational human body models are moving closer to real human anatomy structures for accurate radiation dose calculations.

• Journal of Hospice and Palliative Care
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• 제10권1호
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• pp.35-42
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• 2007

목적: 결장직장암은 우리나라 암 사망 원인 중 4번째를 차지하는 암으로, 현재 지속적인 증가추세에 있다. 본 연구는 호스피스 병동에서 임종한 말기 결장직장암 환자의 임상적 특성과 호스피스 생존기간 및 치료 내용에 대한 고찰을 통해 문제점을 살펴보고자 하였다. 방법: 2003년 4월부터 2006년 11월까지 샘 안양병원 호스피스 병동에서 말기 결장직장암으로 임종한 78명의 환자를 대상으로 후향적으로 의무기록을 조사하였다. 결과: 78명의 말기 결장직장암 환자 중 남자가 45명(58%), 여자가 24명(42%)으로 남자가 1.36배 많았으며 평균연령의 중간값은 59.6세였다. 호스피스 등록 이전에 진통제를 복용하고 있던 환자는 48명(62%)이었으며 이 중 31명(65%)은 마약성 진통제를 복용하고 있었다. 가장 흔한 증상은 통증으로 70명(90%)이 호소하였으며 가장 많은 입원 이유 역시 통증으로 38명(49%)이었다. 호스피스 병동에 입원한 기간의 중간값은 22일이었고 호스피스 전원 시부터 사망하기까지 생존기간의 중간값은 36일이었다. 장폐색이 있었던 환자는 38명(49%)이었으며 이중 완화적 시술을 받은 사람은 27명(71%)이었다. 완화적 인공관 삽입이나 수술을 받은 완화적 치료 군에서 중간 생존기간이 47일, 비 치료 군에서 19일로 통계적으로 유의하게 완화적 치료 군에서 생존기간이 증가되었다. 결론: 말기 결장직장암 환자에 대한 임상적 고찰에서 이전의 연구들과 비슷하게 호스피스 완화의료 기간이 짧았다. 적절하고 효과적인 호스피스 완화의료를 위해서는 의사와 환자, 가족에 대한 지속적인 교육과 관심이 필요하다고 생각된다.으로 해석되었으며 adhesion은 firmness와 부(負)의 상관관계를 나타내었다.5 MeV 광자빔에 대해 AP, PA방향 각각 -0.5%와 7.3%의 낮은 선량차이를 보였다. Zubal팬텀에 의해 계산된 선량환산인자는 ICRP74에서 제공하는 값과 큰 차이를 보이고 있으며 수정된 MIRD팬텀은 Zubal팬텀의 값에 준하는 결과를 보였다. 본 연구에서 수정된 MIRD팬텀은 기존에 사용되던 선량환산계수의 수정에 사용될 수 있으며 수학적팬텀의 장점을 살리면서 실제 인체에 근접한 선량계산을 수행할 수 있다.서는 생육(生育)이 불가능(不可能)하였으나 홍삼정(紅蒙精)의 기준수분함량(基準水分含量)(36.0${\pm}$1.0%)보다 4%정도 상향조정(上向調整)한 40.0${\pm}$1.0%로 적정수분함량(適正水分含量)을 설정(設定)하는 것이 유통과정(流通過程) 중의 점도(粘度)의 증가(增加) 등의 문제점을 다소 완화할 수 있을 것으로 판단된다.s의 순으로 유의한 크기차이를 보였다(p=0.00). Sinotubular junction의 둘레 길이는 대동맥 판륜의 길이보다 9.3% 작았고 sinotubular junction이 aortic annulus에 대해 좌후측으로 기울어져 있었다.된 종이 발생하였을 것으로 사료된다. 실측 유량자료 분석에 의하면 홍수기 최대유량 변화는 크지 않으나, 갈수기 최소유량은 크게 증가한 것을 알 수 있었고, 대다수 어류의 산란기인 봄철(5월, 6월) 최소유량은 증가하였으나, 최대유량은 감소한 것으로 분석되었다. 이러한 변화는 어류생태계에 긍정적인 면과 부정적인 면이 있으며, 향후

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권3호
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• pp.155-162
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• 1998

방사성 동위원소의 치료에 베타 방출 선원이 많이 이용되고 있다. 베타 방출 핵종 들은 투과력이 약해 방사선 도달거리 (range)가 짧아 병소내에 직접 주입하여 선택적으로 병소만을 조사하여 치료 의 효과를 얻을 수 있고 주변 정상 조직의 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 최근 한국 원자력연구소의 원자로인 하나로를 이용하여 베타 입자 방출체인 Ho-l66 용액을 만들어 여기에 키토산 화합물을 표지 하였다. Ho-l66 은 고 에너지 베타 방출체라는 점과 일부 감마선이 방출됨으로써 감마카메라로 쉽게 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 감마카메라로 얻은 평면 영상을 이용하여 Ho-l66으로 치료한 부위와 그 주변의 정상 장기들의 방사선 홉수선량을 구하였다. 감마카메라는 Siemens 의 2중 head를 가진 Multispect2 시스템이 이용되었고, 콜리메이터는 medium energy, 최대 에너지는 80 keV, 창은 20%로 5분간 영상을 획득하였다. Ho-166 에 대한 투과인자 (transmission factor)는 환자 있을 때와 없을 때의 영상으로 관심영역의 ROIs 의 비로 구하였다 .3일간의 평면 영상으로 유효반감기를 구하여 Marinelli 공식과 MIRD 공식으로 베타입자에 대한 방사선 흡수선량을 구하였다. 감마선에 의한 흡수선량은 매우 적으므로 무시하였다. Transmission factor는 환자에 따라 다르지만 1110 MBq(30 mCi)을 주입하여 치료에 임한 간암 환자의 경우 간은 4.6, 비장은 4.65, 폐는 3.34, 뼈는 5.65 의 값을 보였다. 방사선 홉수선량은 tumor 에는 179.7, 정상간에는 16.3, 비장은 18.5, 폐에는 7.0, 뼈에는 9.0 Gy 가 각각 계산되었다. 이를 tumor dose 에 100%로 normalization 시킬 경우 정상간, 비장, 폐, 뼈에 각각 9.1, 10.3, 3.9, 5.0%로 분포되었음을 알았다. 본 연구를 통하여 tumor dose 뿐만이 아니고 주변 주요 위험장기 (critical organ) 에 대한 방사선 흡수선량을 전ㆍ후면 평면영상으로 얻을 수 있음을 보여 줌으로써 평면영상법을 이용한 dosimetry 의 가능성을 보았다. 또한 주변 주요 위험 장기의 한계선량에 맞는 주입할 양을 결정하는데 기초 자료가 될 수 있음을 보여준다.

• 핵의학기술
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• 제18권1호
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• pp.98-103
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• 2014

갑상선 분화암 환자의 방사선 치료에서 I-131의 유효반감기는 환자에게 투여하는 양의 계산뿐만 아니라 환자의 격리 입원기간의 결정, 환자로부터 가족들이 받게 되는 선량을 계산하는데 유용한 값이다. 하지만 이 값은 물리적반감기와는 달리 실측을 해야만 얻을 수 있어 입원 격리중인 환자에게 계측하기가 기술적으로 어려운 문제가 있다. Dual time I-131 whole body scan의 초기촬영과 지연촬영 사이의 체내잔류방사능량을 이용하여 전신과 갑상선에 유효반감기를 추정해 보았다. 또한 혈중 크레아티닌 농도, GFR, 투여량이 유효반감기와 상관관계가 있는지 알아보았다. 유효반감기 측정을 위해 전신에 체내잔류방사능량과 갑상선의 잔류방사능량을 측정하기 위해 환자의 전신을 흥미영역으로 설정한 후 배후방사능을 보정하여 전신의 체내잔류방사능량을 획득하였고, 갑상선 부위에 ROI를 설정한 후 배후 방사능을 보정하여 갑상선의 잔류방사능량을 획득하였다. 초기영상과 지연영상의 측정값 사이의 비율을 계산하여 전신과 갑상선의 유효반감기를 구하였다. 또한 유효반감기와 GFR, 혈중크레아티닌 농도, I-131 투여량과의 상관관계를 분석하였다. 전신의 체내잔류방사능량을 측정한 값의 유효반감기는 $17.06{\pm}5.50$시간으로 나타났고 갑상선의 잔류방사능량을 측정한 값의 유효반감기는 $17.22{\pm}5.41$시간으로 나타났으며 두 유효반감기는 유의한 차이를 보이지 않았다(P=0.887). GFR 값이 올라갈수록 전신의 유효반감기(r=-0.407, P=0.003)와 갑상선 유효반감기(r=-0.473, P=0.001) 모두 유의하게 감소하였으며 혈중크레아티닌 농도가 올라갈수록 전신의 유효반감기(r=0.309, P=0.029)와 갑상선 유효반감기(r=0.371, P=0.008) 모두 유의하게 증가하였다. 투여량은 두유효반감기와 상관관계를 보이지 않았다. 본 연구를 통해 고용량 방사성요오드 치료환자 입원기간의 최적화 연구와 기존 유효반감기를 구하기 위해 종사자의 피폭 및 복잡성을 보완하여 간편하게 측정을 할 수 있을 것이라 생각한다. 또한 분석된 갑상선의 유효반감기를 적용한 MIRD schema의 내부피폭선량 평가 연구에도 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한핵의학회지
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• 제33권2호
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• pp.163-171
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• 1999

목적 : 혈관 재협착을 막기 위하여 풍선에 용액 형태의 베타 방출 핵종을 넣어 사용하는 방법이 연구되고 있다. 이 연구에서는 Re-188-DTPA를 풍선에 넣어 사용하는 경우 주위 혈관에 대한 에너지 분포와 용액이 풍선에서 누출되는 경우 주요 장기와 전신에의 흡수 선량을 계산하였다. 대상 및 방법: 전자와 광자의 물에서의 운반은 몬테카를로 EGS4 코드를 사용하였으며 풍선은 직경 3 mm, 길이 20 mm의 원기둥으로 대체하였다. 개에게 Re-188-DTPA 370MBq를 주사하여 감마카메라로 영상을 얻어 주요장기의 잔류 시간을 구하였고 전신과 주요 장기에의 흡수 선량은 MIRDOSE3와 ICRP Dynamic Bladder모델을 사용하여 계산하였다. 결과: 3,700 MBq/1ml을 100초 동안 조사하였을 때 풍선 표면에 전달된 에너지는 17.6 Gy, 표면으로부터 0.5 mm 떨어진 곳에서 9.5 Gy이었다. 풍선에서 용액이 누출되었을 경우 전신에 0.005 mGy/MBq, 방광에 2.39 mGy/MBq의 흡수 선량이 전달되었다. 결론: 관상동맥 풍선 성형술용 풍선에 Re-188-DTPA를 주입하여 사용하는 방법이 목표선량을 조사하는 데 적절하고 방사선 안전의 관점에서 사용 가능한 방법이라고 생각한다.