• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.60-69
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• 2010

전신 피부 전자선 치료(total skin electron beam therapy, TSET)를 위해서는 흔히 행해지는 일반적인 방사선 치료와 달리 치료 전 다양한 조건에서의 선량 측정과 더불어, 치료 중 지속적인 환자 신체부위별 선량 측정이 요구된다. 본 연구에서는 선형 가속기에 기반한 modified Stanford Technique으로 전신 피부 전자선 치료를 할 때 치료에 필요한 치료 전자선의 에너지와 선량의 공간적 분포 및 치료 중 환자의 각 부위별 조사선량을 EBT2 필름을 이용하여 측정 하였다. 전자선의 에너지는 이온전리함으로 측정한 값과 비교하였을 때 잘 일치하였고, 선량의 공간 분포 및 환자 각 신체부위에서의 선량 분포는 EBT2 필름을 이용하여 편리하게 측정할 수 있었다. 또한 TSET 치료중 EBT2 필름을 사용하여 in-vivo로 측정된 환자 신체 부위별 선량분포의 변화는 열형광선량계(thermoluminescent dosimeter, TLD)로 동시에 측정한 값과 비교하였을 때 잘 일치함을 알 수 있었다. 이로써 EBT2 필름의 전신 피부 전자선 치료를 위한 선량계로서의 가능성을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3140-3149
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• 2023

In theory, the sharp dose falloff at the distal end of a proton beam allows for high conformal dose to the target. However, conformity has not been fully achieved in practice, primarily due to beam range uncertainty, which is approximately 4% and varies slightly across institutions. To address this issue, we developed a new range verification system prototype: a multi-slit prompt-gamma camera (MSPGC). This system features high prompt-gamma detection sensitivity, an advanced range estimation algorithm, and a precise camera positioning system. We evaluated the range measurement precision of the prototype for single spot beams with varying energies, proton quantities, and positions, as well as for spot-scanning proton beams in a simulated SSPT treatment using a phantom. Our results demonstrated high accuracy (<0.4 mm) in range measurement for the tested beam energies and positions. Measurement precision increased significantly with the number of protons, achieving 1% precision with 5 × 10⁸ protons. For spot-scanning proton beams, the prototype ensured more than 5 × 10⁸ protons per spot with a 7 mm or larger spot aggregation, achieving 1% range measurement precision. Based on these findings, we anticipate that the clinical application of the new prototype will reduce range uncertainty (currently approximately 4%) to 1% or less.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권3호
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• pp.162-168
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• 2016

Proton therapy is increasingly being actively used in the treatment of cancer. In contrast to photons, protons have the potential advantage of delivering higher doses to the cancerous tissue and lower doses to the surrounding normal tissue. However, a range shifter is needed to degrade the beam energy in order to apply the pencil beam scanning technique to tumors located close to the minimum range. The secondary neutrons are produced in the beam path including within the patient's body as a result of nuclear interactions. Therefore, unintended side effects may possibly occur. The research related to the secondary neutrons generated during proton therapy has been presented in a variety of studies worldwide, since 2007. In this study, we measured the magnitude of the secondary neutron dose depending on the location of the detector and the use of a range shifter at the beam nozzle of the proton scanning mode, which was recently installed. In addition, the production of secondary neutrons was measured and estimated as a function of the distance between the isocenter and detector. The neutron dose was measured using WENDI-II (Wide Energy Neutron Detection Instruments) and a Plastic Water phantom; a Zebra dosimeter and 4-cm-thick range shifter were also employed as a phantom. In conclusion, we need to consider the secondary neutron dose at proton scanning facilities to employ the range shifter reasonably and effectively.

• 한국균학회지
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• 제34권1호
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• pp.34-38
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• 2006

양성자 빔 조사 후 조사선량에 따른 느타리버섯(Pleurotus ostreatus) 담자포자 발아율 및 균사체 생존율이 $10{\sim}100\;Gy$조사선량에서 시그모이드 곡선을 그리며 증가하였으며, 이후 500y 이상 조사시 유의성있게 감소하였다. 50% 치사율($L_{50}$)을 나타내는 조사선량은 담자포자가 500 Gy, 균사체가 400 Gy로 나타났으며, $D_{10}$값($D_{10}\;=\;-l/slope(b)$, y = a + bx) 은 각각 750 Gy와 1,250 Gy로 나타났다. 느타리버섯 돌연변이원으로서 양성자 빔 이용시 적정 조사선량은 담자포자의 경우 $500{\sim}750\;Gy$, 균사체의 경우 $400{\sim}1,000\;Gy$가 바람직하다고 판단되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제46권2호
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• pp.247-254
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• 2014

A study on the superconducting RF linac is underway in order to increase the beam energy up to 1 GeV by extending the Proton Engineering Frontier Project (PEFP) 100-MeV linac. The operating frequency of the PEFP superconducting linac (SCL) is 700 MHz, which is determined by the fact that the frequency of the existing normal conducting linac is 350 MHz. A preliminary study on the beam dynamics showed that two types of cavities with geometrical betas of 0.50 and 0.74 could cover the entire energy range from 100 MeV to 1 GeV. An inductive output tube (IOT) based RF system is under consideration as a high-power RF source for the SCL due to its low operating voltage and high efficiency. As a prototyping activity for a reduced beta cavity, a five-cell cavity with a geometrical beta of 0.42 was designed and fabricated. A vertical test of the prototype cavity at low temperatures was performed to check the performance of the cavity. The design study and the prototyping activity for the PEFP SCL will be presented in this paper.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.209-218
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• 2008

IMRT, 양성자 치료와 같이 방사선 치료 기술이 발전할수록 치료 시 환자의 위치를 확인하고 그 정확성을 평가하는 기술의 중요성이 강조되고 있다. 현재 국립암센터 양성자치료센터에 설치되어 있는 양성자 치료기의 단순 X-선 영상시스템을 이용하여 콘빔 CT (cone-beam CT) 3차원 영상을 획득, 영상유도 방사선 치료의 가능성을 확인하고자 하였다. 양성자 치료기에 설치되어있는 X-선 영상시스템(SDD: 2,108 mm, SOD: 1,511 mm, Varian a277 x-ray tube & Varian Paxscan 4030: a-Si＋DRZ screen)을 이용하여 양성자 갠트리를 $2^{\circ}$씩 회전시켜가면서 기하학적인 오차 측정을 위한 팬톰과 인체 팬톰 (Humanoid phantom, Rando, CA, USA)의 투사영상을 획득하였다. 현재 시스템적으로 연속적인 회전과 영상획득이 지원되지 않아서 영상획득 후 갠트리를 회전하는 방법으로 투사영상을 획득하였다. 기하학적 오차측정을 위한 팬텀과 두경부 팬텀에 대해서 $360^{\circ}$를 회전하며 180장의 투사영상($2,304{\times}3,200$, 14 bit with 127${\mu}m$ pixel pitch)을 관전압 85 kVp, 관전류 80 mA, 조사시간 0.5 s의 조건으로 촬영하였다. 콘빔 CT 영상재구성을 위해 Ram-Lak filter를 적용한 Feldkamp cone-beam 알고리즘을 사용하였으며, 획득한 180장의 투사영상을 사용하여 $0.4{\times}0.4{\times}0.4mm^3$의 voxel size를 가진 $512{\times}512{\times}512$ CT영상을 재구성하였다. 기하학적인 오차 측정방법을 통해 X-선 선원, 검출기와 갠트리의 기하학적 정보를 측정하였다. 측정된 결과에 의하면 검출기가 $0.25^{\circ}$ 회전된 오차를 보이는 것을 발견하였다. 기하학적 교정으로 재구성된 콘빔 CT 영상을 multi-planar view (axial, sagittal and coronal view) 및 3차원 영상으로 재구성하여 비교 평가 하였다. 현재 양성자치료기에 설치되어있는 단순 X-선 영상 시스템에서 기하학적 오차 측정을 위한 볼 팬텀을 이용하여 시스템의 오차를 측정하였다. 측정한 오차를 바탕으로 기하학적 교정을 통해서 두경부 및 복부 팬텀에 대한 3차원 영상인 콘빔 CT 영상들을 재구성하였다. 추후 연속적인 회전을 통한 영상획득이 가능하게 된다면, 보다 정확하고 신속한 영상재구성이 가능 하며 콘빔 CT가 영상유도 양성자 치료에 매우 유용할 것으로 사려된다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2011년도 추계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.368-369
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• 2011

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.207-217
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• 2017

For effective patient treatment in proton therapy, it is therefore important to accurately measure the beam range. For measuring beam range, various researchers determine the beam range by measuring the prompt gammas generated during nuclear reactions of protons with materials. However, the accuracy of the beam range determination can be lowered in heterogeneous phantoms, because of the differences with respect to the prompt gamma production depending on the properties of the material. In this research, to improve the beam range determination in a heterogeneous phantom, we derived a formula to correct the prompt-gamma distribution using the ratio of the prompt gamma production, stopping power, and density obtained for each material. Then, the prompt-gamma distributions were acquired by a multi-slit prompt-gamma camera on various kinds of heterogeneous phantoms using a Geant4 Monte Carlo simulation, and the deduced formula was applied to the prompt-gamma distributions. For the case involving the phantom having bone-equivalent material in the soft tissue-equivalent material, it was confirmed that compared to the actual range, the determined ranges were relatively accurate both before and after correction. In the case of a phantom having the lung-equivalent material in the soft tissue-equivalent material, although the maximum error before correction was 18.7 mm, the difference was very large. However, when the correction method was applied, the accuracy was significantly improved by a maximum error of 4.1 mm. Moreover, for a phantom that was constructed based on CT data, after applying the calibration method, the beam range could be generally determined within an error of 2.5 mm. Simulation results confirmed the potential to determine the beam range with high accuracy in heterogeneous phantoms by applying the proposed correction method. In future, these methods will be verified by performing experiments using a therapeutic proton beam.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.250-257
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• 2015

양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.192.1-192.1
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• 2015

We demonstrated the nonvolatile memory functionality of nano-crystalline silicon (nc-Si) and InGaZnOxide (IGZO) thin film transistors (TFTs) using mobile protons that are generated by very short time hydrogen neutral beam (H-NB) treatment in gate insulator (SiO2). The whole memory fabrication process kept under $50^{\circ}C$ (except SiO2 deposition process; $300^{\circ}C$). These devices exhibited reproducible hysteresis, reversible switching, and nonvolatile memory behaviors in comparison with those of the conventional FET devices. We also executed hydrogen treatment in order to figure out the difference of mobile proton generation between PECVD and H-NB CVD that we modified. Our study will further provide a vision of creating memory functionality and incorporating proton-based storage elements onto a probability of next generation flexible memorable electronics such as low power consumption flexible display panel.