• 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.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.4167-4172
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• 2023

Miniaturized tissue equivalent proportional counters (mini-TEPCs) are proper for radiation dosimetry in medical application because the small size of the dosimeter could prevent pile-up effect under the high intensity of therapeutic beam. However, traditional methods of calibrating mini-TEPCs using internal alpha sources are not feasible due to their small size. In this study, we investigated the use of electron and proton edges on Monte Carlo-generated lineal energy spectra as markers for calibrating a 0.9 mm diameter and length mini-TEPC. Three possible markers for each spectrum were calculated and compared using different simulation tools. Our simulations showed that the electron edge markers were more consistent across different simulation tools than the proton edge markers, which showed greater variation due to differences in the microdosimetric spectra. In most cases, the second marker, y_δδ, had the smallest uncertainty. Our findings suggest that the lineal energy spectra from mini-TEPCs can be calibrated using Monte Carlo simulations that closely resemble real-world detector and source geometries.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제31권3호
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• pp.99-110
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• 2020

With hope and concern, the first Korean proton therapy facility was introduced to the National Cancer Center (NCC) in 2007. It added a new chapter to the history of Korean radiation therapy. There have been challenging clinical trials using proton beam therapy, which has seen many impressive results in cancer treatment. Compared to the rapidly increasing number of proton therapy facilities in the world, only one more proton therapy center has been added since 2007 in Korea. The Samsung Medical Center installed a proton therapy facility in 2015. Most radiation oncology practitioners would agree that the physical properties of the proton beam provide a clear advantage in radiation treatment. But the expensive cost of proton therapy facilities is still one of the main reasons that hospitals are reluctant to introduce them in Korea. I herein introduce the history of proton therapy and the cutting edge technology used in proton therapy. In addition, I will cover the role of a medical physicist in proton therapy and the future prospects of proton therapy, based on personal experience in participating in proton therapy programs from the beginning at the NCC.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.208-210
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• 2002

In a treatment planning for actual patients with a complex internal structure, we often expect that proton beams, which pass through both a bolus and the heterogeneity in body, will form complex dose distributions. Therefore, the accuracy of the calculated dose distributions has to be verified for such a complex object. Then dose distributions formed by proton beams passing through both the bolus and phantoms simulating a clinical heterogeneity in patients were measured using a silicon semiconductor detector. The calculated results by the range-modulated pencil beam algorithm (RMPBA) produced large errors compared with the measured dose distributions since dose calculation using the RMPBA could not predict accurately the edge-scattering effect both in the bolus and in clinical heterogeneous phantoms. On the other hand, in spite of this troublesome heterogeneity, calculated results by the simplified Monte Carlo (SMC) method reproduced the experimental ones well. It is obvious that the dose-calculations by the SMC method will be more useful for application to the treatment planning for proton therapy.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제34권4호
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• pp.333-339
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• 2011

양성자 빔의 조사선량에 따라 정상섬유모세포인 MRC-5와 신경모세포종세포인 SK-N-SH의 DNA 손상도를 확인하고 시간 흐름에 따른 회복률을 비교 분석하였다. 두 가지의 세포에 2Gy, 5Gy, 8Gy의 양성자 빔을 각각 조사한 후 Alkaline comet assay를 실시하였다. Tail moment를 측정하여 DNA의 손상도를 비교하였고 일정시간이 지난 후 재 측정을 하여 두 가지 세포의 회복가능성을 비교하였다. 세가지 선량으로 양성자 빔을 조사하였을 때 전체적으로 SK-N-SH에 비해 MRC-5의 DNA 손상도는 낮았지만 8Gy 조사하였을 때 MRC-5의 Tail moment값은 $50.3202{\pm}23.17155$로 위험수준의 손상이 발생함을 알 수 있었다. 또한 2Gy와 5Gy 조사하였을 때 두 세포 모두 25시간 안에 거의 회복되는 반면 8Gy 조사시 두 세포 모두 회복률이 낮아졌으며 MRC-5의 경우 25시간 후 측정시 Tail moment값은 $18.1536{\pm}4.42849$로 선량 증가에 크게 반응하여 회복률이 낮아짐을 확인하였다. 양성자 빔의 SOBP 중 다른 지점에 비해 distal declining edge에서 LET가 더 높으며 선량을 높이면 그 차이는 월등히 커진다. 이러한 특징과 더불어 본 연구에서 확인한 고선량 조사시 정상섬유모세포의 회복률이 낮아져 지속적인 손상으로 이어진다는 점은 양성자 치료시 주의하여야 한다. 종양조직에 해당하는 SOBP 중심부에 조사되는 조건 뿐 아니라 더 높은 RBE의 주변 정상조직에 적용되는 조사조건을 확인하여야 부작용을 막을 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제7권1호
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• pp.40-48
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• 1994

남산 화강암의 풍화를 물과 광물작용의 흡착작용의 관점에서 연구하였다. 순수한 증류수만으로도 광물-물의 흡착반응이 일어나며, 그 반응속도는 암석/물의 비율에 따라 수초-수 시간이내로 매우 빠르다. 광물과 물이 반응할 때 가장 영향을 미치는 것은 광물의 표면의 결합상태와 물의 수산이온농도이며, 암석/물의 비율은 용액의 수산이온농도를 좌우한다. 광물 입자의 크기는 반응속도에 큰 영향을 미치지만 암석/물의 비율이 약 7g/200 ml 이상이 되면 큰 변화를 보이지 않는다. 풍화를 받지 않은 화강암은 양의 pH edge (최대 pH 10)를 보이며 pH 7.1~7.5으로 하강하는 양상을 보인다. 그러나, 풍화를 받아서 점토 광물이 섞이 화강암은 음의 pH edge (최소 pH 4.8)를 보이며 pH 6을 넘지 않는다. 흡착반응 동안에 겔이 수면 위에 생성된 후 이것은 후에 깁사이트로 변하고, 암석/물의 비율이 높을수록 그리고 pH 변화가 클수록 많이, 그리고 빨리 형성된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권9호
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• pp.984-988
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• 2001

Since anti-angiogenesis could lead to the suppression of tumor growth, angiogenesis inhibitors have received particular attention for their therapeutic potential. In this study, two angiogenic inhibitors using the bioactive sequence from the kring le 5, AK1(KLYDY), AK2(KLWDF) were designed and synthesized. We have investigated their solution structures using NMR spectroscopy and their activities as angiogenesis inhibitors. AK2 has an intramolecular hydrogen bon d between the side chain amino proton of Lys1 and the carboxyl oxygen of Asp4 with a N ${\cdot}{\cdot}{\cdot}$O distance of $3.27\AA$, while AK1 shows more flexible structures than AK2. Indole ring in Trp is much bigger than the phenyl ring in Tyr and may have good face-to-edge interaction enforcing more rigid and constrained conformational features of AK2. Because of this relatively stable structure, Trp3 in AK2 may have better hydrophobic interaction with Phe5 than Tyr3 in AK1 if two adjacent aromatic groups are located in hydrophobic pocket of receptor. Since AK2 shows the similar anti-angiogenic activities to AK1, we are also able to confirm that the activity of AK1 is irrelevant to the Tyr phosphorylation. More rigid drug with higher activities can be provided by the mimetic approaches. For the further development of the angiogenesis inhibitors, these conformational studies on our lead peptides will be helpful in design of peptidomimetics.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권1호
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• pp.33-40
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• 1999

목적 : 본 논문은 2차원과 3차원 신경계 자기공명영상에서 뼈 주위에 있는 여러 조직의 신호세기를 계산하고 측정값과 비교 분석하는 데 목적을 두었다. 대상 및 방법 : 신경계 양성자 강조영상은 뼈를 제외한 뇌척수액과 근육 및 지방 등 모든 조직을 보여준다. 또한 자기공명영상을 이용하면 2차원이나 3차원 영상을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 2차원 영상기법으로 2차원 고속스핀반향 (Fast spin-echo) 영상법을 사용하였고 3 차원 영상기법으로는 3차원 경사자계반향(Gradient-echo) 영상법을 사용하였다. 2차원 스핀반향 (Spin-echo)과 3차원 경사자계반향 영상법에 나타난 뇌척수액과 근육 및 지방의 신호세기를 알아내기 위해 2차원 스핀 반향과 3차원 경사자계반향의 신호세기의 이론값을 계산하였다. 2차원 고속스핀반향 영상법에서는 양성자 강조영상을 얻기 위해 긴 반복시간 (4000 ms) 과 짧은 반향시간(TE$_{eff}$ =22 ms)을 적용하였다. 3차원 경사자계반향 영상법에서는 양성자 강조영상을 얻기 위해 작은 꺽임각 (8$^{\circ}$) 과 짧은 반복시간 (35 ms) 및 짧은 반향시간 (3 ms)을 적용하였다. 결과: 2차원 고속스핀반향 영상법에서는 뇌척수액과 근육 및 지방의 영상 대조도가 우수하였고 신호 대 잡음비(SNR) 값은 39-57 사이였다. 3차원 경사자계반향 영상법에 나타난 뇌척수액과 근육 및 지방의 영상 대조도는 2차원 고속스핀반향 영상법의 결과와 비슷하였지만 신호 대 잡음비(SNR) 값은 26-33 사이였다. 신호 대 잡음비는 2차원 고속스핀반향 영상법이 3차원 경사자계반향 영상 법보다 높았고 가장자리 향상효과 때문에 2차원 고속스핀반향 영상에서 머리뼈의 가장자리를 쉽게 구별할 수 있었다. 덧붙여 2차원 고속스핀반향 영상에 나타난 뇌척수액과 근육 및 지방 사이의 대조도는 강한 신호세기와 향상된 뇌척수액의 가장자리 때문에 상당히 우수하였다. 결론 : 2차원과 3차원 신경계 자기공명영상에서 머리뼈 주위에 있는 여러 조직의 신호세기를 계산하고 측정값과 비교 분석하였다. 뇌척수액과 근육 및 지방의 계산값과 측정값의 영상 대조도와 신호 대 잡음비 값이 2차원 고속스핀반향 영상법과 3차원 경사자계반향 영상법에서 대체로 일치하였다. 그렇지만 2차원 고속스핀반향 영상에서 뇌척수액과 근육 및 지방 사이의 대조도가 우수하였고 신호 대 잡음비는 상대적으로 높았으며 상대적으로 짧은 영상시간이 소요되었다.