• 제목/요약/키워드: Scatter Correction

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SPECT 영상 산란보정 개선: 몬테칼로 시뮬레이션 연구 (Improved Scatter Correction for SPECT Images : A Monte Carlo Simulation Study)

  • 봉정균;김희중;손혜경;이종두;정해조
    • 대한핵의학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.163-173
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    • 2005
  • 목적: 삼중에너지창 산란보정 방법(triple energy window method, TEW)을 위해 사용하는 인접된 산란에너지창은 산란을 부적당하게 평가할 수 있다. 본 연구의 목적은 인접된 산란에너치창을 사용하지 않고, TEW의 단점을 보완하는 개선된 삼중에너지창 방법(extended triple energy window method, ETEW)으로 확장하는 것이다. 대상 및 방법: TEW에서 사용하는 인접된 산란에너지창은 주에너지창의 설정에 따라 산란성분을 과소평가하거나 과대평가할 수 있다. 이에 비해 ETEW는 주에너지창에 인접되지 않는 산란에너지창을 사용하여 TEW를 광범위하게 사용할 수 있도록 확장한 방법이다. 본 연구에서는 cold sphere들 또는 hot sphere들을 가진 원통형 물팬텀과 점선원들에 대한 몬테칼로 시뮬레이션을 실행하여 ETEW와 TEW를 비교 평가하였다. 또한 다양한 주에너지창 너비들(10%, 15%, 그리고 20%)을 이용하여 시뮬레이션을 실행하였다. 데이터 분석을 위해서 영상대조도, %회복계수, 정규화된 표준편차를 계산하였다. 결과: TEW와 ETEW 모두 산란보정전보다 영상대조도와 %회복계수를 개선시켰다. 그러나, TEW에 의해 추정된 산란성분들은 10%, 15%, 그리고 20%의 주에너지창 너비들에 대해 시뮬레이션이 된 산란성분들의 참값에 비례하지 않았으나, ETEW는 참값에 직접으로 비례하는 산란성분들을 추정하였다. 결론: 본 연구는 기존의 TEW 산란보정 방법이 가지고 있던 단점을 보완하여 ETEW 방법으로 확장하였다.

게이트 Tc-99m 심근관류 SPECT에서 산란보정이 심근관류 및 좌심실기능평가에 미치는 영향 (Effects of Scatter Correction on the Assessment of Myocardial Perfusion and Left Ventricular Function by gated Tc-99m Myocardial SPECT)

  • 정환정;손혜경;범희승
    • 대한핵의학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.33-42
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    • 2001
  • 목적: 본 연구에서는 게이트 심근관류 SPECT영상에서 산란보정이 심근관류와 좌심실 기능 평가에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 연구대상은 정상인 지원자 11명(A군), 흉통을 호소하였으나 관상동맥질환을 발견할 수 없었던 20명(B군), 관상동맥질환이 확인된 13명(C군)이었으며, A군과 B군을 정상군으로, 그리고 C군을 질환군으로 분류하였다. 연령은 A군 43세($40{\sim}67$세), B군 63세($31{\sim}77$세), 그리고 C군이 62세($48{\sim}79$세)였으며, 각 군간의 남녀비는 A군에서 7:3, B군은 10:10, 그리고 C군은 9:4로 정상군과 질환군간의 성별 및 연령의 차이가 없었다. 산란보정을 하기 위해서 이중에너지창 감산법을 사용하였으며 산란감산인자 k는 0.4를 적용하였다. 모형실험에서 산란보정 전후의 단축단면상과 선 프로화일을 얻어 보정의 효과를 확인하였으며, 보정전후의 영상대비를 구하여 영상의 질의 향상유무를 확인하였다. 대상군에 대해 산란보정 전후의 획득계수, 영상대비, 좌심실 기능지표, 그리고 CEqual 분석을 통한 관류 결손부위 등에 대한 비교 및 심근 대 간 계수비와 심근전벽과 하벽의 보정된 상대계수와의 관계 등에 대해 분석하였다. 결과: 산간보정 후 획득계수는 보정 전 계수에 비해 $18{\pm}3%$ 감소하였다. 산란보정 영상을 얻기 위한 자료처리과정에 3분이 소요되었고, 자료저장에 필요한 용량도 휴식기와 부하기 각각 512 KB만이 추가되었다. 보정 전후 영상대비는 정상군과 질환군 모두에서 향상되었으나 좌심실 기능지표를 통한 산란보정 전후의 비교는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다. 관류결손부위에 대한 산란보정의 영향을 평가하기 위하여 'CEqual 분석' 프로그램을 이용해 분석한 결과 관류결손의 크기에는 유의한 차이가 없었으나 관류감소의 정도가 심해짐을 알 수 있었다. 간 대 심근 계수비가 심근전벽 및 심근하벽에 미치는 영향은 심근하벽에 인접한 간 방사능이 강할수록 심근하벽에 산란되는 광자가 심근전벽에 비해 많았다. 결론: Tc-99m 방사선원을 사용한 심근관류 SPECT 영상에서 이중에너지창 감산법을 이용한 산란보정은 임상적 적용이 용이하고, 좌심실 기능의 변화없이 영상대비를 향상시켜 관류이상영역을 더욱 명확히 함으로써 영상의 질을 향상시킨다.

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단일광자방출단층촬영 영상에서 산란 및 감쇠 보정에 위한 절대방사능 측정 (Improved Activity Estimation using Combined Scatter and Attenuation Correction in SPECT)

  • 이정림;최창운;임상무;홍성운
    • 대한핵의학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.382-390
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    • 1998
  • 목적 : 이 연구의 목적은 SPECT 영상의 감쇠와 산란 현상을 보정하고 실제 임상 환경에서 상용하는 영상과 비교하여 그 효과를 평가하는 것이다. 그리고, 정확도가 개선된 영상에서 방사능양을 도출하여 SPECT 영상의 절대적인 정량화를 검증하는 것이다. 대상 및 방법: 직경이 20.0 cm인 원통형 팬톰에 삽입물로써 체적 25 ml의 폴리에틸렌 병을 6개 배치하고 배후와 다양한 비율을 이루도록 Tc-99m을 주입하였다. SPECT 기기로는 Trionix Triad xlt 20을 사용하였고 광피크 윈도 $126{\sim}154keV$, 산란 윈도 $101{\sim}123keV$에서 데이터를 얻었다. 이중에너지윈도(DEW) 방법과 Chang 방법을 사용하여 산란 및 감쇠 효과를 보정한 영상(SC+AC), 임상적으로 통용되고 있는 Chang 방법만을 사용하여 감쇠 효과를 보정한 영상(AC), 보정을 거치지 않은 영상(NONE)을 얻었다. SPECT 영상을 정량적으로 분석하기 위해 삽입물 대 배후의 방사능비(T/B), 영상대비, 절대방사능을 구하여 참값과 비교하였다. 결과: 관심영역 분석을 통한 T/B는 참값에 대하여 SC+AC 영상은 $1{\sim}20%$의 차이를 보였고 AC의 $24{\sim}37%$와 NONE의 $12{\sim}32%$에 비하여 개선되었다. 또한 SC+AC에서 영상 대비는 참값 1에 대하여 0.92로써 AC의 0.77, NONE의 0,80에 비하여 향상되었다. SPECT 영상에서 얻은 절대방사능 값은 SC+AC 영상이 참값에 대하여 $1{\sim}11%$의 오차를 나타냈으나, AC의 $22{\sim}47%$, NONE의 $2{\sim}16%$에 비하여 정확하였다. 그리고 대상물이 10.0 cm의 심부에 있을 때 절대방사능 값은 SC+AC에서 24%의 감소, AC에서 10%의 증가, NONE에서 40%의 감소를 보였다. 결론: 이 연구에서 사용한 DEW와 Chang방법에 의한 산란 및 감쇠 보정은 임상에 쉽게 적용할 수 있으며, 삽입물 대 배후의 방사능비와 영상 대비를 개선하였고 절대방사능을 정확하게 산출할 수 있었다.

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Beam-Stop Array를 이용한 DR에서의 Scatter Fraction 측정 및 효용성 평가 (Measurement and Evaluation of Scatter Fractions for Digital Radiography with a Beam-Stop Array)

  • 최유나;조효민;김이슬;안수정;김희중
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제21권1호
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    • pp.9-15
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    • 2010
  • X-선 영상 촬영 시 피사체에 조사되는 X-선은 피사체 내부에서 필연적으로 산란을 일으킨다. 산란선은 영상시스템에 도달하여 영상의 대조도를 저하시키고 전체 농도(Background)를 불균일하게 만든다. 현재 학계의 연구 동향은 산란선에 의한 영상의 화질 저하를 방지하기 위한 방법 고안에 초점을 두고 있다. 본 연구의 목적은 영상에서의 scatter fraction을 정확하게 측정하여 영상시스템의 개선에 기여하고 대조도에 영향을 미치는 인자의 정량적 평가를 최적화하기 위함에 있다. Scatter fraction을 정확하게 측정하기 위하여 beam stop array를 제작하였다. 제작한 beam stop array를 이용하여 영상을 획득하고, 영상의 각 부위에서의 scatter fracton 측정을 자동화하기 위해 MATLAB을 이용한 프로그램(SFC: Scatter Fraction Calculator)을 개발하였다. 그리드 유 무와 air gap 효과에 따른 scatter fracton의 비교를 통하여 beam stop array와 SFC 프로그램의 효용성을 평가하였다. 그리드가 있을 경우의 scatter fraction이 그리드가 없는 경우에서 보다 낮은 값으로 측정되었으며 air gap이 증가함에 따라 scatter fracton이 감소함으로써 효용성을 입증했다. Beam stop array와 SFC 프로그램은 입증된 효용성을 기반으로 임상에서 흉부뿐 아니라 인체의 여러 부위에 이를 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

MONTE CARLO SIMULATION FOR CORRECTION OF IONIZATION CHAMBER WALL

  • Kurosawa, Tadahiro;Takata, Nobuhisa;Koyama, Yasuji
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제26권3호
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    • pp.271-273
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    • 2001
  • In precise measurement of air kerma with cavity ionization chambers, the effect of wall attenuation and scatter are corrected by Kwall and that of nonuniformity by Knu. Using the EGS4 code, we calculated these two correction factors. Correction factors calculated for two different-sized cylindrical ionization chamber differ by up to 0.7% from those obtained by measurements.

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SPECT/CT에서 서로 다른 에너지의 방사성동위원소 사용시 영상보정기법의 유용성 평가 (The Evaluation of Image Correction Methods for SPECT/CT in Various Radioisotopes with Different Energy Levels)

  • 신병호;김승정;윤석환;김태엽;임정진;우재룡;오소원;김유경
    • 핵의학기술
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    • 제17권2호
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    • pp.53-58
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    • 2013
  • 본 연구에서는 각기 다른 에너지의 방사성동위원소를 이용하여 CT를 기초로 한 attenuation correction (AC)과 scatter correction (SC)을 적용했을 때 영상의 질을 비교분석하고 영상보정기법의 유용성에 대해 알아보고자 하였다. Resolution 평가를 위해 사용된 spatial resolution phantom 내부에 물을 채우고 각각의 동위원소 $^{99m}Tc$ (140 keV, 2.22 kBq), $^{201}Tl$ (70 keV, 2.22 kBq), $^{131}I$ (364 keV, 2.22 kBq)을 line에 주입하여 제작하였다. Contrast 평가를 위해 이용한 Jaszczak phantom은 배후방사능과 열소원통의 비율이 1:8이 되도록 각각의 동위원소를 주입하여 제작하였다. GE Infinia Hawkeye4 SPECT/CT (GE Medical System, USA)로 영상을 획득하고, non-correction (NC), AC, SC, AC와 SC가 동시에 적용된(ACSC) 4가지 조건으로 OSEM (2 iterations, 10 subsets)을 이용하여 영상을 각각 재구성하였다. FWHM값은 paired samples t-test를 통하여 유의수준 관계를 분석하였고, percent contrast (%)값은 MATLAB (Ver.7.0)$^{(R)}$과 MRIcro$^{(R)}$를 이용하여 각각의 수치를 비교하였다. $^{99m}Tc$의 resolution test에서 NC, AC, SC, ACSC를 각각 적용했 을 때 FWHM (mm)값은 각각 $4.97{\pm}0.46$, $4.73{\pm}0.27$, $49.7{\pm}0.39$, $4.60{\pm}0.26$, $^{201}Tl$에서는 $5.26{\pm}0.28$, $5.14{\pm}0.21$, $5.25{\pm}0.25$, $5.05{\pm}0.23$, $^{131}I$에서는 $6.24{\pm}0.73$, $5.84{\pm}0.57$, $6.24{\pm}0.69$, $5.98{\pm}0.52$의 값을 얻을 수 있었다. 각 방사성 동위원소의 결과 값에서 NC와 비교하여 AC, ACSC를 적용했을 때 통계적으로 유의한 차이를 보였고(P<0.05), SC만을 적용했을 때는 유의한 차이가 없음을 보여주었다(P>0.05). Contrast test에서는 percent contrast(%) 를 4개의 원통에 대한 값을 구했고, NC와 비교했을 때 AC, SC, ACSC의 percent difference (%)가 $^{99m}Tc$은 24.73, 38.10, 67.31, $^{201}Tl$은 30.90, 51.82, 86.02, $^{131}I$에서는 18.60, 46.26, 73.67의 차이를 보였다. 본 연구의 결과에 따르면 $^{99m}Tc$, $^{201}Tl$ 과 같은 낮은 에너지를 가진 핵종에 대해서는 ACSC를 동시에 적용한 영상에서 resolution 향상이 가장 크게 나타났지만, $^{131}I$ 같은 높은 에너지의 핵종에서는 AC만 적용되었을 때 ACSC를 적용했을 때보다 영상의 질이 더 향상됨을 알 수 있었다. 그러므로 SPECT/CT 검사 시 사용되는 핵종의 에너지에 따라 적절한 영상보정기법을 적용한다면 정확한 진단을 위한 최적의 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

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PET/CT 검사에서 냉소 인공물 발생 시 산란 제한 보정 알고리즘 적용에 따른 영상 평가 (A study on evaluation of the image with washed-out artifact after applying scatter limitation correction algorithm in PET/CT exam)

  • 고현수;류재광
    • 핵의학기술
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    • 제22권1호
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    • pp.55-66
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    • 2018
  • PET/CT 검사에서 환자의 움직임이나 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물(washed-out artifact)이 발생하여 육안적 판독 및 정량평가의 정확성을 감소시킬 가능성이 있다. GE PET/CT 장비의 산란 제한 보정 알고리즘은 영상에 발생한 냉소 인공물을 제거하여 영상을 회복시켜주는 알고리즘이다. 본 연구의 목적은 팬텀 실험을 통해 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물이 발생한 영상에 산란 제한 보정 알고리즘을 적용하였을 때 기존의 정량 값으로 회복 가능한 비방사능의 역치 값을 측정하고, 냉소 인공물이 발생한 임상 환자 영상에 산란 제한 보정 알고리즘을 적용하여 보정 전과 후의 영상을 비교 분석하고자 한다. $^{68}Ge$ 실린더 팬텀 영상에 냉소 인공물을 발생시키기 위해 임의의 $^{18}F$ 선원의 비방사능이 20 ~ 20,000 kBq/ml 가 되도록 20 단계로 분주하고 $^{18}F$ 선원의 CT 영상과 PET 영상간에 불일치(mis-registration) 정도가 없을 때, 불일치가 각각 1, 2, 3, 4 cm 일 때의 영상을 획득하였다. 또한 본원에서 $^{18}F-FDG$ Fusion Whole Body PET/CT 검사를 시행한 환자 중 유치 도뇨관 내에 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물이 발생한 34명의 환자를 대상으로, CT 영상과 PET 영상간의 불일치 정도(cm), 인공물을 발생시키는 원인이 되는 비방사능의 수치(kBq/ml), 인공물이 발생한 단면 내 근육에서의 $SUV_{mean}$, 인공물이 발생한 단면 내 병변에서의 $SUV_{max}$, 인공물이 발생하지 않은 단면 내 병변에서의 $SUV_{max}$를 측정하였다. 통계는 보정 전과 후의 차이를 비교하기 위해 대응 표본 t 검정을 시행하였다. 팬텀 실험에서는 $^{18}F$ 선원의 비방사능이 커질수록 $^{68}Ge$ 실린더 팬텀의 $SUV_{mean}$가 감소하였다. 불일치 거리가 커질수록 $SUV_{mean}$가 급격히 저하 되었지만 반대로 보정 효과는 더 크게 나타났다. 비방사능 50 kBq/ml 이하에서는 모든 조건에서 육안적으로도 냉소 인공물이 발생하지 않았으며 $SUV_{mean}$에도 차이가 없었다. 불일치가 없을 때와 1 cm 차이가 있을 때는 120 kBq/ml 이하부터 산란 제한 보정 알고리즘을 적용 할 때 기존 $SUV_{mean}$(0.95)와 동일하게 회복 되었고, 2 cm와 3 cm 차이에서는 100 kBq/ml 이하부터, 4 cm 차이에서는 80 kBq/ml 이하부터 기존 $SUV_{mean}$와 동일하게 회복 되었다. 임상 환자 34명의 영상을 분석한 결과, 불일치 평균 거리는 2.02 cm 이었고, 냉소 인공물을 발생시키는 평균 비방사능은 490.15 kBq/ml 이었다. 인공물이 발생한 단면 내 근육의 $SUV_{mean}$와 병변의 $SUV_{max}$는 보정 전 후 각각 통계적으로 유의한 차이가 있었지만(t=-13.805, p=0.000) (t=-2.851, p=0.012), 인공물이 발생하지 않은 단면 내 병변의 $SUV_{max}$는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(t=-1.173, p=0.250). GE PET/CT 장비의 산란 제한 보정 알고리즘은 임상 검사에서 환자의 심한 움직임뿐만 아니라 높은 비방사능의 미세한 움직임에 의해 발생한 냉소 인공물을 제거하여 영상을 회복해 주는 알고리즘이다. 냉소 인공물이 발생 하였을 때 산란제한 보정 알고리즘 적용 후 그 원인이 되는 비방사능의 수치, CT 영상과 PET 영상의 불일치 거리 등을 감안하여 영상을 분석한다면 냉소 인공물 부위의 재촬영 없이, 육안적 판독 및 정량 값을 더 정확하게 평가 하는데 도움이 될 것으로 사료 된다.

물리적 요소가 SPECT 영상에 미치는 영향 (The effects of physical factors in SPECT)

  • 손혜경;김희중;나상균;이희경
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제7권1호
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    • pp.65-77
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    • 1996
  • 본 연구는 2-D 와 3-D 호프만 뇌 모형 ,3-D 제젝 모형, 그리고 단일광자방출전산화단층촬영을 이용하여 인공산물을 일으키는 요인중 자료 획득 요소, 감쇠, 잡음, 산란 그리고 재구성 방식이 영상에 미치는 영향을 분석, 평가하였다. 자료 획득 요소 중 섬광 카메라의 회전 각도와 반경을 각각 변화시키면서 영상을 획득하였다. 이때 회전 반경의 변화가 작을수록 더 우수한 질의 영상을 얻을 수 있었고 회전중심으로부터 반경이 짧을수록 영상이 더 우수하였으며 이는 모형에서 거리가 멀어질수록 조준기의 분해능이 떨어지기 때문이다. 제젝 모형에서 균일한 부위를 각 조준기에 대해 알맞는 감쇠계수를 찾는데 이용하였다. $^{99m}$ Tc 을 사용했을 때 각 조준기에 대해 가장 알맞는 감쇠계수는 모두 0.12$cm^{-1}$ /로 나타났으며, 이 값으로 각각의 영상에 대해 감쇠 보정을 해주었다. 감쇠 보정 전의 제젝 모형의 균일한 부위는 감쇠로 인해 움푹 패인 선 프로파일 모양을 나타내었고, 감쇠 보정을 해줌으로서 평행한 선 프로파일을 얻을 수 있었다. 또한 감쇠 보정을 해줌으로서 영상의 질을 개선할 수 있었다. 각 시간에 따른 잡음의 영향을 관찰하기 위해 1분, 2분, 5분, 10분, 20분에 대하여 각각 자료를 얻었다. 결과에서 1분 영상이 잡음의 영향을 가장 많이 받아 영상의 질이 나빴으며 반면에 20분 영상은 잡음의 영향을 적게 받아 영상의 질이 상대적으로 가장 좋았다. 이는 자료 획득 시간을 길게하여 계수되는 양을 늘려줌으로서 Poisson 분포를 따르는 방사능 분포의 통계적 오차를 줄일 수 있기 때문인 것으로 생각한다. 이중-에너지 창, 즉 산란 부분과 $^{99m}$ Tc 의 봉우리 에너지인 140KeV 중심 20% 에너지 구별 영역을 각각 설정한 후, 자료를 얻어 산란 보정 전과 후의 영상을 비교하였다. 제젝 모형의 경우 냉구 부위와 바 패턴 부위가 산란 보정 이전에 비해 산란 보정 이후가 더 잘 식별되었고, 3-D 호프만 뇌모형의 경우 산란 보정후 영상의 질이 더 우수하게 나타났다. 결론적으로 SPECT 영상이 자료 획득을 위한 매개변수, 감쇠, 잡음, 산란 그리고 재구성 방식에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며 임상 적용시 유용한 SPECT 자료를 얻기 위해서 이러한 인자들을 최적화 또는 보정해 주어야 할 것으로 생각된다.

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선형가속기에서 상위조리개와 하위조리개의 교환에 의한 선량 변화의 고찰 (The study on dose variation due to exchange of Upper and Lower jaw in the linear accelerator)

  • 임충근;김회남;송기원
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.6-10
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    • 1999
  • The field size can be beam output, therefore MonitorUnit can be varied due to field size dependence The purpose of this study is to evaluate and compare the dose variation according to exchange of collimator The measurements were perfomed with Wellhofer dosimetry system(water phantom. ion chamber. electrometer. system controller. build up cap. etc)and two types of linear accerlerator (Mevatron KD, MevatronMX) Scatter can be affected to field size dependence and scatter correction is separated into collimator and phantom components, scatter components can affect by exchanging of collimator Measurements of collimator scatter factor(Sc) was done in air with build up cap. 1)Square field (5cm2 to 40cm2) was measured 2)and then keeping the upper jaw constant at loom and varing lower jaw from 5cm to 40cm, 3)keeping the lower jaw constant at 10cm and varing upper jaw from 5cm to 40cm Measurements of total scatter factor(Scp) was done in water at Dmax as the procedure of collimator scatter factor measurements in water Dmax The total scatter factors were obtained to the following equation(Sp=Scp/Sc) The measured data is normalized to the data of reference field size($10{\times}10$), rectangular field is inverted to equivalent field to compare three field size data As the collimator setting is varied, the output was changed In conclusion, the error was obtained small but it must be eliminated if we intend to reach the common stated goal of $5\%$ overall uncertainty in dose determination

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