• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제36권2호
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• pp.165-173
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• 2013

본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 양성자 빔을 피사체에 조사했을 때 발생되는 양성자, 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자의 3차원적 공간분포를 polymer gel 선량계를 통해 구하고, 이를 물 팬텀에서 조사한 결과와 비교하여 3차원적 선량 분포의 정확성에 대해 알아보고자 한다. 본 연구에서 사용 된 polymer gel 선량계는 Gelatin, Methacrylic acid, Hydroquinone, Tetrakis 그리고 증류수로 이루어진 혼합물로 그 밀도는 $1.04g/cm^3$으로 물의 밀도인 $0.9998g/cm^3$과 유사하다. 본 시뮬레이션에서는 72 MeV, 116 MeV, 140 MeV 의 양성자 빔이 사용되었다. 양성자 빔은 팬텀의 핵과 반응을 하고 양성자 빔으로 인해 여기된 핵이 다시 안정하게 되기 위해 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자를 방출한다. 양성자와 즉발감마선 그리고 양성자 유발 중성자는 polymer gel 선량계와 물 팬텀에서 각각 검출하였다. 3차원적 선량 분포를 얻기 위한 검출 간격은 2 mm로 하여 선량 분포를 획득하였다. Polymer gel 선량계에서의 양성자의 Bragg-peak를 구해 본 결과 Bragg-peak 지점이 물 팬텀에서의 경우와 유사하게 나타남을 확인 할 수 있었다. 72 MeV, 116 MeV, 그리고 140 MeV의 양성자 빔을 polymer gel 그리고 물 팬텀에 조사했을 때 그 내부에서의 양성자 그리고 즉발감마선의 선량 분포는 polymer gel, 물 팬텀 각각 유사한 선량분포를 가짐을 감마 인덱스 평가로 확인 할 수 있었다. 하지만 양성자 유발 중성자의 경우 물 팬텀에서는 검출이 된 반면 polymer gel 선량계에서는 검출이 되지 않았다. Polymer Gel 선량계는 3차원적 선량 분포를 얻는데 유용한 선량계이지만 양성자 조사 시 그 유발 중성자의 검출에는 한계를 보임을 확인할 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-17
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• 2007

목 적: 최신 방사선 치료에서는 환자 치료계획 시 종양체적에 분포한 3차원 공간적 선량분포의 검증이 중요시 되고 있는 추세이다. 기존의 선량계로는 공간상의 선량분포를 알 수 없어 이러한 문제점을 극복하고자 조직등가 겔 내에서 방사선에 의해 변화된 화학적 변화를 자기공명영상을 이용하여 3차원적 선량 분석을 시행하는 겔 선량계를 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 겔 합성 시료의 조성비에 따른 정상산소 중합체 겔의 특성 연구를 위해 다섯 개 조합의 중합체 겔을 합성하였다. 이후 방사선량과 자기공명영상의 횡이완 시간과의 상관관계를 구하기 위해 겔로 채워진 후 밀봉된 선량측정용 바이알을 제작하였고, 방사선을 조사하였다. 그리고 방사선 조사 후 선량측정용 바이알의 자기공명영상을 획득하였다. 선량특성 평가 항목으로는 자기공명영상과 R2 지도, 조성비 별 선량-R2 반응곡선 및 선량분포 등의 인자를 분석, 평가하였다. 결 과: 각 조성비 별 정상산소 중합체 겔의 선량-R2 반응 곡선에서 set 1, 3, 4, 5 의 기울기는 각각 0.60, 0.775, 0.683, 0.954이며 절편은 각각 0.322, 0.473, 0.611, 1.032이었다. Set 3의 경우 선형성도 다른 조합보다 비교적 우수한 0.9491이며 선량 반응이 일어나는 문턱 값 또한 0.473으로 0.5 Gy 정도에서 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 본 연구에서는 임상에서 실용적으로 사용할 수 있는 정상산소 중합체 겔(normoxic gel)을 항산화제를 사용하여 정상산소 조건에서 합성하였고, 이상적인 조성비를 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.1-8
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• 2010

CT 촬영 장치를 기반으로 한 MAGAT (Methacrylic Acid, Gelatin gel And THPC) 정상 산소 중합체 겔 선량계의 화합물 조성비와 CT 영상 스캔 인자의 변화에 따른 선량 반응성을 평가하였다. 다양한 농도의 메타크릴산(MAA, MethAcrylic Acid)과 젤라틴을 조성하여 MAGAT 선량계를 제작하고 20 Gy까지의 방사선을 조사하였다. 조사된 겔 선량계는 CT 촬영 장치(Brilliance Big bore scanner, Phillps, Netherlands)를 이용하여 다양한 스캔 인자(관전압, 관전류, 단면두께)로 같은 위치에서 20회까지의 CT 영상을 획득하였다. 획득된 영상으로 $N_{CT}$-선량 반응곡선($N_{CT}$-dose response), 선량 감도(dose sensitivity), 선량 분해능(dose resolution)을 측정, 평가하였다. 각 조성비 별 MAGAT 선량계의 $N_{CT}$-선량 반응곡선에서 메타크릴산과 젤라틴의 양이 증가함에 따라 기울기와 절편이 증가하였다. 선량 감도는 $0.338{\pm}0.08$에서 $0.859{\pm}0.1$까지 나타났고 메타크릴산이 증가, 젤라틴이 감소할수록 증가하였으나 그 변화는 메타크릴산 농도의 증가에 따라 감도가 증가되는 것에 비해 아주 작은 변화를 보였다. 선량 분해능은 약 2.6에서 6 Gy까지 다양하게 나타났으며 감도와 영상 내의 노이즈에 의해 큰 변화를 보였다. 영상 스캔 인자의 변화에 대한 반응곡선은 관전압, 관전류, 단면두께의 변화에 따른 곡선의 기울기와 감도는 큰 변화를 보이지 않았으나 영상 내의 노이즈(평균 CT number의 표준편차)는 위의 3개의 인자가 증가할수록 감소함을 보였다. 본 연구는 CT 촬영장치를 이용한 MAGAT 중합체 겔의 선량 반응성을 평가하여 적정한 조성비와 스캔 인자를 얻을 수 있었으며 CT를 기반으로 한 3차원 선량계를 간단하고 효율적으로 임상에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권2호
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• pp.72-78
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• 2016

중합체 겔 선량계의 치료방사선 선량 평가를 위해 CCD 카메라와 LED 광원을 결합하여 소형 광학컴퓨터단층촬영 스캐너를 제작하였다. LED에서 나온 평행 빔은 아쿠아리움, 겔 팬텀, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 후 CCD 카메라로 영상이 수집되었으며, MATLAB을 이용하여 영상을 재구성하였다. 겔 선량계는 구동 모타와 LabVIEW를 이용하여 $0.72^{\circ}$씩 회전시키었으며, 1회전 당 500장의 슬라이스 영상을 얻는데 걸린 시간은 20분 이내였다. 제작한 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 공간주파수 4.5 lp/mm에서 MTF값은 72%이었다. 중합체 겔 선량계의 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 선형상관계수 $r^2$ 값은 0.987이었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제46권2호
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• pp.107-114
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• 2023

The purpose of this study was to compare the basic radiological characteristics of in-house polymer gel and commercially-available gel (BANG^TM) gel dosimeters with a spectro-photometer to use a optical computed tomography (CT) scanner. We investigated the radiological characteristics including dose linearity, absorbance spectrum, dose rate dependency and inter-and intra-reproducibility at wavelengths of 590, 600 and 630 nm. The optimal dose linearities of two gel dosimeters showed R² value of 0.939 and 0.948 at wavelengths of 590 nm and 600 nm, respectively. For two polymer gel dosimeters, there is no peak sensitivity within the range of all wavelengths in absorbance spectrum. For in-house gel dosimeter, the dose rate dependency were within 5% for all wavelengths except for the dose rate of 100 MU/min. For BANG^TM gel dosimeter, the dose rate dependency showed an error range of ±5% for all wavelengths. The inter-and intra-reproducibility of two gel dosimeters were within the range of 2.5%. We have confirmed that the two gel dosimeters was appropriate for use with a optical CT scanner.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권3호
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• pp.264-273
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• 2002

목적 : 최근 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 새로운 선량측정법이 알려졌으며, 이 방법은 기존의 선량측정법과는 달리 3차원적인 선량분포를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 이 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 3차원적인 선량측정법의 유용성을 평가하고자 본 연구를 실행하였다. 대상 및 방법 : 산소를 제거하면서 겔 판톰을 만들고, 정해진 방사선량을 조사하였다. 자기공명영상촬영을 하여 조사된 방사선의 3차원 영상 및 횡이완시간(T2 relaxation time)을 구하고, 횡이완시간과 방사선량과의 함수관계를 구하였다. 구 모양의 겔 판톰을 제작하여 모의 방사선치료계획에 따라 방사선을 조사하고, 같은 방법으로 화소 당 횡이완시간을 구하고 그에 따른 3차원 선량분포도를 구한 다음 치료계획용 컴퓨터를 이용한 선량분포도와 비교하였다. 또한 같은 모의 방사선치료계획으로 Gaf-chromic 필름과 TLD를 이용하여 선량을 측정하고, 중합체 겔을 이용한 선량측정법과 기존 선량측정법과의 장단점을 비교 분석하였다. 결과 : 중합체 겔의 횡이완시간 및 그 역수와 방사선량은 2 Gy에서 15 Gy의 구간에서 선형의 함수관계를 이루고 있으며, 중합체 겔과 자기공명영상을 이용하여 3차원적인 선량분포를 구할 수 있었다. 매 측정 시마다 그 등선량곡선이 일정하여 측정 결과는 매우 안정적이었다. 이 중합체 겔 선량측정법은 치료계획 상의 선량분포와 거의 일치하였고, 절대선량과 깊이선량율에서 겔 선량측정법은 Gaf-chromic 필름 선량계 및 TLD 선량계와 치료계획상의 선량분포를 기준으로 할 때 그 정확도에서 비슷하거나 우월하였다. 결론 : 중합체 겔과 자기공명영상을 이용한 선량측정법은 아직 초기로 많은 개선점이 있으나 Gaf-chromic 선량측정법과 비슷하거나 우월한 정확성을 가지고 있을 뿐만 아니라 3차원적인 선량분포를 보여줄 수 있는 큰 장점을 가지고 있어, 3차원적인 선량분포를 이용하는 방사선치료에서 유용한 선량측정법으로 판단되며, 향후 임상적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권3호
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• pp.138-144
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• 2012

움직이는 종양의 선량분포는 중합체 겔과 EBT2을 이용하여 필름호흡운동 모의치료기로 분석하였다. 중합체 겔 선량계는 젤라틴, MAA, HQ, THPC, HPLC를 이용하여 합성되었다. 겔 선량계와 EBT2 필름은 5초 간격으로 x축과 y축으로 ${\pm}1.5cm$씩 움직이면서 Co-60 감마선을 이용하여 조사하였다. 조사면의 크기 $5{\times}5cm^2$, SSD 80 cm, 2 cm 깊이에 10 Gy를 조사하였다. 50 mm 깊이에서의 심부선량백분율(PDD)은 이온전리함에서 75.2%였고, 겔 선량계로 측정한 결과 정적상태(static state)에서 82.3%, 동적상태(dynamic state)에서 86.1%였다. 겔 선량계를 이용하여 측정한 동적상태의 반음영(penumbra)은 평균 10.89 mm로 정적상태 반음영의 크기인 7.74 mm 보다 40.5%가 증가하였다. 추가적으로 필름을 이용하여 측정된 반음영의 크기와 비교했을 때 정적상태에서 36.6%, 동적상태에서 29.4%가 작았다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권1호
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• pp.54-61
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• 2012

중합체 겔 선량계를 제작하여 사이버나이프의 광자선의 소조사면에서의 3차원적 선량측정 실험을 수행하였다. 겔 선량계는 아크릴로 제작된 두경부 팬텀내에 설치하여 선량측정에 사용하였다. 두경부 팬텀의 영상은 사이버나이프의 두경부 환자 치료를 위해 사용하는 전산화단층촬영장치(CT)의 프로토콜을 사용하여 획득하였고 치료계획 시스템에 전달되었다. 겔 선량계에 치료계획에서 수립한 방사선을 조사하였으며, 24시간 경과 후에 선량분석을 위하여 3.0T 자기공명영상장치(MRI)로 영상을 획득하였다. 측정된 겔 팬텀의 선량분포는 MATLAB을 이용하여 분석하였고 측정된 결과를 치료계획에서의 계산값과 비교하였다. 선량분포는 축상(axial) 방향의 등선량곡선의 80% 고선량 영역에서 치료계획 선량곡선과 측정된 선량곡선과의 차이가 0.76 mm이었으며, 40% 저선량 영역에서는 차이가 1.29 mm로 저선량 영역보다 고 선량영역에서 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구에서 중합체 겔 선량계와 자기공명영상을 이용하여 소조사면에 대해 3차원적으로 선량을 분석할 수 있을 뿐 아니라 치료방사선 정도관리에도 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권2호
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• pp.71-80
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• 2012

최신 방사선 치료 및 수술 기법에는 복잡한 3차원적 선량분포를 정확히 측정하는 실용적 선량분석 기기 및 기술이 필요하다. 본 연구에서는 실험실에서 제작한 겔을 방사선 치료 영역에서 선량계로 활용하기 위해 최적화된 자기공명영상 변수 조건에 대해 연구하였다. 이를 위해 각 자기공명영상 획득 조건에서 TE 시간 TR 시간, 영상 두께, 코일 등을 달리하여 조건 별로 획득한 영상을 이용하여 비교 평가하였고, 선량불확도 및 선량 분해능을 도입하여 본 연구에서 찾은 조건에 대해 평가하였다. 8% 젤라틴(300 bloom, Sigma-Aldrich, USA), 8% MAA (Metaacrylic acid, Sigma-Aldrich, USA), 10 mM THPC (tetrakis hydroxymethyl phosphonium, Sigma-Aldrich, USA), 그리고 0.05 mM HQ (Hydroquinone, Sigma-Aldrich, USA) 농도의 조성비를 가진 정상산소 중합체 겔을 실험실에서 합성하였다. 방사선 선량 전달은 Co-60 감마선 조사기 (Theratron-780; AECL, Ottawa, Canada)를 사용하였고 고체 팬텀을 사용하여 중합체 겔에 각각 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 Gy의 선량을 전달하였다. 자기공명영상 장치의 특성상 T2 시간을 얻기 위해서는 fast spin echo 파형을 사용하였다. 일반적으로 Head Coil이 SNR이 Body coil 보다 낮아 선량 불확도가 우수할 것으로 예측하였으나, 일부 문헌에서는 Body coil이 영상 균일도가 우수하다고 하였다. 하지만 본 연구에서는 Head coil이 선량 불확도 및 선량 분해능이 모든 선량 영역에서 Body coil 보다 우수한 것을 확인하였다. TR 시간 연구에서 TR 1,500 ms와 TR 2,000 ms 간의 차이는 선량분해능에서 모두 큰 차이가 없으나 TR 1,500 ms가 조금 낮은 선량 불확도 값을 갖는 것을 보았다. MR 영상 두께가 2.5 mm일 경우 모든 TE 시간에 대해 4 Gy에서 가장 낮은 선량 불확도 값을 가졌다. 특히 TE 12 ms 경우 4 Gy 이후에는 가장 낮은값의 결과를 얻었다. 선량 불확도의 경우 6 Gy까지는 TE 시간에 따른 차이는 없으나 이후에는 TE 12 ms가 가장 나은 결과를 얻었다. 선량 불확도의 겨우 6 Gy까지는 모든 TE 시간에 대해 차이가 미미하나 8 Gy 이상에는 20 ms가 가장 우수한 선량 분해능 값을 가졌다. 선량 분해능 값 역시 NEX 3에서 가장 우수한 값을 가졌고 2 NEX일 때 가장 높은 분해능 값을 가졌다. 본 연구 결과 영상 두께와 NEX의 결과는 영상 두께가 얇은 경우 NEX가 높을수록 우수한 결과를 얻었고 영상 두께가 두꺼워 질수록 NEX가 낮아야 함을 확인했다.

• 폴리머
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• 제36권3호
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• pp.344-350
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• 2012

전자선 조사 방법을 이용하여 편광필름용 아크릴계 고분자를 가교화시킨 후 이의 점착 특성을 평가하였다. 아크릴 공중합체는 $n$-butylacrylate(BA), 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA), acrylic acid(AA)를 기본 단량체로 하여 다양한 조성으로 중합하였다. 아크릴 공중합체를 25 ${\mu}m$ 두께로 PET 이형필름에 코팅한 후 편광필름에 합지하고 그 위에 전자선을 조사하여 아크릴 공중합체의 가교화 반응을 진행하였다. 모든 아크릴 공중합체는 조사선량 50 kGy에서 93% 이상의 높은 젤분율을 보였으며, 아크릴 공중합체에 도입된 HEMA 단위가 많을수록 높은 가교밀도를 보였다. BA/HEMA/AA(89.5/10/0.5 w/w/w)의 단량체 공급비로 중합된 아크릴 공중합체에 50 kGy로 전자선을 조사하여 얻어진 아크릴 점착제가 가장 우수한 박리력, 내크리프성, 내구신뢰성, 내열빛샘 특성을 보였다. 전자선 조사를 이용한 편광필름용 아크릴계 점착제의 제조 방법을 적용하면 액정 표시장치용 편광필름의 생산성 및 작업성을 크게 개선할 것으로 기대된다.