• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.241-249
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• 2015

방사선치료는 수술, 항암치료와 함께 암의 3대 치료방법으로써 많은 암환자들이 방사선치료를 받게 된다. 최대한 많은 방사선을 암에 집중시키고 최대한 적은 방사선을 주변 정상 조직에 가해주기 위해 치료 전 치료계획을 철저히 세우고 품질 관리를 시행하지만 방사선치료가 잘못 시행되어 의도치 않은 방사선이 환자에게 전달되는 의료사고가 발생하기도 한다. 이를 해결하기 위해 환자 내부의 선량을 검증하기 위한 방법을 투과선량 측정을 통한 환자 내부선량의 역추정 방법이 제시되고 있다. 본 연구에서 제시한 투과선량을 이용한 환자선량 계산 방법을 거리역자승법칙, 심부선량백분율, scatter factor를 이용한 방법으로써 실제 환자 선량 평가 가능성에 대해 균질한 물등가 팬텀을 이용한 연구이다. 투과선량에 대한 이온함과 유리선량계의 교정 결과 유리선량계의 신호값이 이온함으로 측정한 선량값에 비해 6 MV에서 0.824, 10 MV에서 0.736배인 것으로 나타났고 scatter factor는 평균적으로 1.4정도인 것으로 확인되었다. 심부선량백분율 데이터를 사용하기 위해 Mayneord F factor를 적용하였으며 위의 정보들을 이용하여 균질한 팬텀에서 알고리즘을 검증한 결과 최대 오차 약 1.65%로 계산이 정확하게 실시됨을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권9호
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• pp.143-147
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• 2016

최근 디지털 단층영상합성 시스템 (digital tomosynthesis system, DTS)은 일반 X-ray의 영상 중첩현상과 전산화단층촬영장치 (computed tomography, CT)의 높은 선량의 문제점을 해결하기 위하여 개발되었다. 본 연구의 목적은 흉부 촬영용 디지털 단층영상합성 시스템 (chest digital tomosynthesis, CDT)의 재구성 알고리즘 개발 및 화질과 선량 평가를 수행하는 것이다. 영상의 재구성은 필터 후 역투영 (filtered back-projection, FBP)을 모델링하였고, 팬텀 영상을 획득하기 위한 X-선과 검출기 사이의 각도를 ${\pm}10^{\circ}$, ${\pm}15^{\circ}$, ${\pm}20^{\circ}$, 그리고 ${\pm}30^{\circ}$로 구성하였다. 영상의 화질 평가는 평균 제곱근 편차 (root mean square error, RMSE)와 신호대 잡음 변화율 (signal difference-to-noise ratio, SDNR)로 수행하였고, 선량 평가는 ${\pm}20^{\circ}$의 범위에서 유효선량으로 수행하였다. 결과적으로, 모든 각도에서 Slice thickness 필터를 적용한 팬텀영상이 가장 우수한 RMSE와 SDNR 결과를 나타내었고, 최종 유효 선량은 0.166 mSv로 측정되었다. 결론적으로, 개발한 CDT 재구성 알고리즘의 유용성을 증명하였고, 최종 유효 선량을 측정하여 CDT의 기초 실험 데이터를 구축할 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제31권4호
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• pp.411-419
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• 2004

MRI 스캔 중 촬상 대상물체의 화상평면내에서의 회전은 MRI 신호에 위상오차와 불균일한 표본화를 일으킨다. MRI 신호의 위상오차와 불균일 표본화에 대한 문제의 모델은 화상평면 내 임의 중심과 원점에 관한 회전운동에 의해서 열화된 MRI 신호들 사이에 위상 차가 존재함을 나타냈다. 따라서, 아티팩트가 포함된 MR 화상의 화질을 개선하기 위하여 다음과 같은 방법들을 제안한다. 우선, 2차원 회전운동의 회전각은 이미 알려져 있고, 회전중심 위치가 미지인 경우에 대해 위상보정에 기초한 아티팩트를 보정하는 알고리즘을 제안한다. 다음으로, 회전중심과 각도가 모두 미지인 2차원 회전운동에 대해 아티팩트를 보정하는 알고리즘을 제안한다. 이때, 미지 운동파라메타를 예측하기 위해 촬상 대상물의 경계바깥쪽에서 이상적인 MR 화상의 에너지는 최소가 되고 촬상대상물의 회전이 존재할 때 측정된 에너지가 증가한다는 성질을 이용한다. 이러한 성질을 이용해서 각 위상부호화 단계에서 미지의 회전각 크기를 추정하기 위한 평가 함수가 정의된다. 최종적으로 phantom 화상을 사용한 시뮬레이션 및 실제화상의 평행이동과 회전운동에 적용한 결과 제안한 방법의 유효성을 확인하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권3호
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• pp.293-299
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• 2001

목적 : 생체 내 선량측정은 TLD에 의한 것이 전반적인 선량측정 확인 방법 중에 가장 효과적인 방법이긴 하지만 LiF TLD의 경우 생체 내에 사용하고자 할 때 가장 큰 문제점은 LiF가 갖고 있는 독성이다. 본 연구에서는 LiF TLD 이용하여 생체 내 선량측정에 유용한 새로운 방법를 개발하고자 한다. 대상 및 방법 : 이를 위하여 LiF TLD를 넣을 수 있는 테프론 상자(이후 TLD홀더라 칭함)를 설계 제작하였다. TLD홀더의 외형적 크기는 $4\times4\times1\;mm^2$ 이다. TLD을 TLD홀더에 넣어서 방사선량을 측정할 경우 TLD홀더가 TLD 반응값에 미치는 영향을 알아보기 위해 먼저 TLD홀더에 넣은 TLD 반응값의 방사선량에 대한 선형성을 측정하였다. TLD 홀더와 같은 크기의 흠을 가진 고체 팬텀 내에 TLD홀더를 넣어서 치료용 가속기로부터 나오는 10 MV의 방사선을 조사하여서 반응값을 측정하였다. 또한 방사선 치료시 선량 계산을 위해 필요로 하는 선량계수의 TLD홀더에 의한 방사선량 변화를 측정하기 위하여 PDD와 고체 팬텀의 두께 변화에 따른 TMR을 구하였다. 결과 : 실험 결과 본 연구에서 개발한 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계의 경우 다양한 측정 조건에서 구한 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계의 반응값과 TLD홀더에 넣지 않은 경우의 반응값이 거의 같은 값을 갖는 것으로 나타났다. 결론 : TLD홀더가 TLD 반응값에 그다지 영향을 미치지 않으므로 TLD홀더에 넣은 TLD 선량계가 생체 내 선량측정에 적합한 것으로 판명되었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권4호
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• pp.353-360
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• 2012

핵의학 영상 기기 중 SPECT시스템은 촬영목적에 따라 다양한 콜리메이터를 사용하며 영상 재구성을 위해서는 각 콜리메이터의 기하학적 특성을 반영하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 이 중 핀홀 콜리메이터를 사용한 핵의학 영상기기의 영상 재구성에 관한 연구를 수행하였으며 특히 핀홀 콜리메이터 영상 재구성시 발생하는 샘플링 문제를 제거하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 순환적 영상 재구성 방법의 투사(projection)와 역투사(back-projection)시 각기 다른 방식으로 구축된 시스템 모델을 반영한 비동일 시스템 모델 방식을 개발하여 최대우도 기댓값최대화(maximum likelihood expectation maximization, ML-EM) 알고리듬에 적용하였다. 설계한 재구성 알고리듬을 성능을 검증하기 위해 geant4 application for tomographic emission(GATE) 시뮬레이션 툴을 이용하여 핀홀 콜리메이터의 디지털 팬텀 시뮬레이션을 수행하고 이를 이용하여 기존방식과 제안한 방식의 재구성 알고리듬에 대한 비교평가 연구를 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 비동일 시스템 모델 사용 영상 재구성 방법은 동일 시스템 모델을 사용한 순환적 재구성 알고리듬에 비해 효과적으로 샘플링 문제를 제거할 수 있는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 영상 재구성 방법은 다양한 콜리메이터에 확대적용 되어 사용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제24권4호
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• pp.300-308
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• 2006

목 적: 본 연구에서는 선형가속기 갠트리 헤드에 부착된 무선 CCTV 카메라를 이용한 영상처리를 통하여 환자 고정과 치료에 있어서의 정확성과 재현성 향상 방안을 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 선형가속기의 유사-빔 방향상(semi-beams eye view, semi-BEV)을 얻기 위하여 무선 CCTV 모듈을 자체 제작된 아크릴 어플리케이터를 이용하여 갠트리 헤드에 부착하였다. CCTV 카메라의 영상은 2.4 GHz의 고주파를 통해 치료실 벽면의 수신기로 전송된다. 선형가속기 작동 시 발생하는 무선 주파수에 의한 간섭현상(RF interference)과 누설 방사선으로 영상에 잡음이 발생하는데, 구리 호일로 카메라를 차폐하고 미디안 필터링과 같은 영상처리 기법을 이용하여 이러한 잡음을 최소화할 수 있었다. 스테레오 정합 기법과 Gauss-Newton 최적화 방법론을 기반으로 자체 제작된 소프트웨어를 통해, 환자의 고정 상태를 나타내는 3차원적 위치, 이동, 회전 정도를 정량적으로 평가하였다. 시스템의 정확도를 평가하기 위하여 팬톰 실험을 수행하였다. 또, 환자 호흡에 대한 실시간 영상분석을 통해 호흡 동기 시스템(respiratory gating system)을 구현하기 위한 방법론을 개발하였다. 결 과: 구리 호일 차폐와 영상처리를 통해 잡음을 80% 이상 줄일 수 있었다. 3차원 위치정보의 오차는 팬톰 실험을 통해 $1.5{\pm}0.7\;mm$로 나타났고, 이동 및 회전량에 대한 오차는 각각, 1 mm, $1^{\circ}$ 미만으로 나타났다. 환자 호흡에 따른 호흡 동기 시스템을 구현한 결과, 0.2초의 오차 범위 내에서 실시간 모니터링이 가능한 것으로 나타났다. 결 론: 선형가속기에 부착된 CCTV를 이용한 환자 고정 보조기술은 기존의 높은 비용을 필요로 하는 타 IGRT 기법에 비하여 설치와 이용이 간편하다. 시스템이 선형가속기와 근접해 있기 때문에 야기되는 문제점은 본 연구에서 제시된 방법을 통해 해결될 수 있었다. 시스템의 정확도를 평가해 볼 때, 임상적으로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권1호
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• pp.33-39
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• 2010

목 적: 세기변조방사선수술 및 세기변조방사선치료 시 치료계획과 실제 조사에 의해 형성된 선량분포의 일치성 확인은 필수적이다. 하지만 매트릭스형 팬톰의 특성 상 조사면이 작아질수록 큰 조사면에 비해 그 정확도가 떨어진다. 본 연구는 축선원거리(source-axis distance, SAD)를 조절하여 기하학적으로 조사면 크기를 변화시키고 이에 대한 선량분포를 측정 및 분석함으로써 정확도를 개선하고 그 유용성을 평가해보고자 한다. 대상 및 방법: 실험은 본원에서 보유하고 있는 노발리스 선형가속기(BrainLAB, Germany)의 6 MV 광자선을 이용하였으며, 대체적으로 조사면 크기가 작은 IMRS 환자 25명을 대상으로 하였다. 이들을 조사면의 크기에 따라 3그룹으로 분류하였다. 조사면 크기 변화에 따른 선량분포 확인을 위해, SAD를 80에서 130 cm로 변화시킨 후 각각 매트릭스형 팬톰(MatriXX, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 이용하여, 선량분포를 측정하였다. 측정된 값은 분석프로그램(Omnipro-ImRT, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 통해 치료계획장치(I-Plan3.0, BrainLAB, Germany)로부터 획득된 각 환자의 선량분포와 비교 및 분석하고, 감마값(gamma value)으로 나타내었다. 결 과: SAD 80, 100, 그리고 120 cm에서 감마값은 조사면의 크기가 $3\;cm^2$ 이하의 환자에서는 평균 0.939, 0.969, 그리고 0.979 로 각각 나타났으며, 그 이상 $5\;cm^2$ 이하의 환자는 0.962, 0.983, 그리고 0.988이었다. $5\;cm^2$ 이상의 환자는 0.982, 0.990, 그리고 0.992이었다. 결 론: $3\;cm^2$ 이상의 조사면은 SAD 100, 120 cm에서 정확도를 신뢰할 만큼 충분히 많은 전리함들을 포함하므로 그 값에 큰 변화가 없다. 하지만 80 cm로 했을 경우 조사면 크기가 $3\;cm^2$ 이하가 되어 정확도가 감소하였다. 그 이하의 작은 조사면은 SAD를 변화시켜 기하학적 크기가 $3\;cm^2$ 이상이 되게 측정하는 것이 그 정확도가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 작은 조사면의 경우에는 SAD의 따른 조사면 크기를 증가시켜 측정하는 것이 좀 더 정확한 결과를 도출할 것으로 판단된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.169-176
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• 2018

목 적 : Bolus 적용 유, 무와 치료기에 따른 피부 선량을 측정, 비교하여 Malignant Fungating Wound와 같이 높은 피부 선량을 요구하는 경우 피부 선량 증가 목적으로 Co-60 ViewRay 치료계획의 임상 적용 가능성을 검토하였다. 대상 및 방법 : 표면선량을 측정하기 위해 Rando phantom을 이용하여 좌측유방 중심부를 기준으로 2.5 cm 격자 배열의 9개의 내측 측정지점과, 유방과 피부와 접하는 상하, 좌우 4개의 외측 측정지점을 포함한 총 13개 측정지점을 표시하였다. CT를 촬영을 하여 Eclipse와 ViewRay-TPS를 통해 각각의 치료계획을 수립하였으며, 좌측유방 V2Gy = 95 %가 전달되도록 Fixed beam-IMRT 치료계획을 수립하였다. 측정 전 QED 검출기를 교정하였으며 Phantom에 표시된 13개의 측정지점에 QED 검출기를 위치시켜 각 치료계획 별 표면선량을 True-beam과 View-ray를 이용하여 5 mm Bolus 적용 전과 후, 각각 3회 측정하여 비교하였다. 결 과 : 5 mm Bolus를 적용 전 Co-60 Viewray와 선형가속기의 표면선량은 $76.8%{\pm}5.2%$ vs. $67.3%{\pm}7.5%$로 나타났으며, 5 mm Bolus 적용 후 표면선량은 각각 $87.6%{\pm}8.9%$ vs. $80.3%{\pm}10.2%$로 측정되었다(p<0.001). 결 론 : 각 치료기의 표면선량 측정결과, Co-60 ViewRay는 Bolus를 사용하지 않았음에도 불구하고 표면 선량이 일반 5 mm Bolus를 사용한 6 MV 선형가속기의 95.6 % 수준 달하는 것을 확인하였다(p<0.001). 또한 매 회 치료마다 자기공명영상을 이용하여 피폭 문제없이 치료 부위 변화를 관찰할 수 있어 적응형 치료계획을 수립하기 쉽고 피부 선량 확보가 수월하므로, 크기 변화가 빠르고 높은 피부선량을 요구하는 Malignant Fungating Wound 환자의 경우 Co-60 ViewRay가 선형가속기에 비해 유용할 것으로 사료된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.1124-1131
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• 2011

본 논문에서는 MT(Microwave Tomography)를 사용한 유방암 진단용 영상 재구성 알고리즘에 관하여 연구하였다. 사용된 유방암 진단용 시스템은 16개의 송수신 안테나로 구성되어 있으며, 신호 파형은 900 MHz 정현파를 사용하였다. 2차원 역산란 문제를 풀기 위하여 포워드 계산 방법으로 2차원 시간 영역 유한 차분법과 최척화 알고리즘으로 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 이용하였다. 실제 유방암 환자의 MRI(Magnetic Resonance Imaging)로부터 얻은 수치 팬텀을 활용하여 영상 복원을 한 결과 유방암의 위치를 정확히 탐지함을 확인하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제8권1호
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• pp.75-81
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• 1996

When high energy photon beam is incident upon an air cavity interface the effect of ionization build-up observed . This phenomenon is resulting from the surface layers of the lesions are significant deficiency of electrons reaching the layers because of the replacement, of solid scattering material by the air cavity, that is lack of electronic equilibrium. Measurement have been made in an acrylic phantom with a parallel plate chamber and high energy photon beams, CO-60, 4MV, 6MV and 10MV X-rays have been investigated. The result of our study show that a significant effect was measured and was determined to be very dependent on field size, air cavity dimension and photon energy. The reductions were much larger for 10MV beam, underdosage at the interface was 12, 12.2, 16.9 and $20.6\%$ for the CO-60, 4MV, 6MV and 10MV, respectively. It was found that this non-equilibrium effect at the interface is more severe for the higher energy beams than that of lower energy beams and the larger cavity dimensions the larger beam reductions occur. This problem is of clinical concern when lesions such as carcinoma beyond air cavities are irradiated, such as larynx, glottic and the patients with maxillectomy and ethmoidectomy and so forth.