• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제31권4호
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• pp.135-144
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• 2020

Purpose: Gafchromic films for proton dosimetry are dependent on linear energy transfers (LETs), resulting in dose underestimation for high LETs. Despite efforts to resolve this problem for single-energy beams, there remains a need to do so for multi-energy beams. Here, a bimolecular reaction model was applied to correct the under-response of spread-out Bragg peaks (SOBPs). Methods: For depth-dose measurements, a Gafchromic EBT3 film was positioned in water perpendicular to the ground. The gantry was rotated at 15° to avoid disturbances in the beam path. A set of films was exposed to a uniformly scanned 112-MeV pristine proton beam with six different dose intensities, ranging from 0.373 to 4.865 Gy, at a 2-cm depth. Another set of films was irradiated with SOBPs with maximum energies of 110, 150, and 190 MeV having modulation widths of 5.39, 4.27, and 5.34 cm, respectively. The correction function was obtained using 150.8-MeV SOBP data. The LET of the SOBP was then analytically calculated. Finally, the model was validated for a uniform cubic dose distribution and compared with multilayered ionization chamber data. Results: The dose error in the plateau region was within 4% when normalized with the maximum dose. The discrepancy of the range was <1 mm for all measured energies. The highest errors occurred at 70 MeV owing to the steep gradient with the narrowest Bragg peak. Conclusions: With bimolecular model-based correction, an EBT3 film can be used to accurately verify the depth dose of scanned proton beams and could potentially be used to evaluate the depth-dose distribution for patient plans.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.183-189
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• 2014

목 적 : 조영제는 CT모의치료시 정상조직과 악성종양을 구분하는데 뛰어난 대조도를 제공하기 때문에 CT모의치료에 널리 사용하고 있다. 하지만 조영제는 치료계획 CT에서 일시적으로 존재하기 때문에, 치료계획과 실제 치료 사이에는 Hounsfield Unit(HU)의 차이가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 조영제 사용으로 인한 HU의 변화가 양성자 치료계획에 미치는 영향을 확인 하고자한다. 대상 및 방법 : 20명의 간암 환자에게서 Phase에 따른 HU값의 변화를 측정하였다, 그리고 5명의 양성자치료계획에서 HU변화에 따른 Range와 Spread-Out Bragg peak(SOBP)의 변화를 살펴보았다. Hand made water phantom을 이용하여 깊이와 HU의 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화를 확인하였다. 결 과 : 20명 간암 환자의 HU 변화(Pre contrast, Arterial phase, Porta phase)는 간 조직에서 ($58{\pm}5.7$, $75{\pm}9.5$, $117{\pm}14.6$)이었으며 대동맥에서($40{\pm}6.1$, $279{\pm}49.0$, $154{\pm}22.8$)이었다. 5명의 간암 양성자치료계획에서 HU 변화에 따른 Range 변화는 평균 2.5 mm, SOBP 변화는 평균 1.4 mm 이었다. Hand made water phantom study에서는 HU가 증가함에 따라 Range는 감소되었고 SOBP는 줄어들었다. 결 론 : 양성자 치료계획에서 HU값의 변화는 양성자 Range와 SOBP를 변화시켰다. 실제 양성자 빔에서 HU 변화에 따른 Range와 SOBP의 변화에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료 된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.253-260
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• 2019

방사선 선량 증강은 물질과의 상호작용 단면적을 높여 국소 부위에 대한 선량을 증가시키는 방법으로 선에너지부여 및 상대적 생물학적 효과비 증가로 치료가능비 향상에 기여할 수 있다. 선량 증강에 대한 선행 연구는 X, ${\gamma}$선에 대한 보고가 주를 이루고 있으나, 본 연구에서는 MCNP6를 이용한 몬테칼로 시뮬레이션을 바탕으로 양성자 선원에 대해 선량 증강 현상을 분석하였다. 수학적 모델 방법에 따라 확산된 피크의 양성자 선원에 대한 에너지 분포와 상대적 강도를 산출하였으며, 금, 아이오딘, 가돌리늄의 선량 증강 물질에 대한 선량증강비와 깊이 변화에 따른 에너지 분포를 평가하였다. 금을 이용한 증강 현상에서 1.085-1.120배, 가돌리늄에서는 1.047-1.091배의 선량증강비를 나타내었다. 또한 깊이에 따른 흡수에너지 변화로 인해 실질 비정과 95% 선량 구간의 감소를 나타내었으며, 이는 선량 증강 현상과 더불어 종양조직에 불확실한 선량 전달로 이어질 수 있으므로 증강 물질의 질량 저지능으로부터 확산된 피크 구간의 적절한 보정이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서 모의모사를 통한 선량 증강 현상의 분석은 실질적인 증강 효과 확인을 위한 체내 외 실험의 기초자료로써 활용될 것으로 기대한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.917-924
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• 2019

양성자 치료기의 Passive Scattering System 노즐을 모의모사 하여 노즐 내 각 구성품에서 발생되는 중성자를 에너지별로 평가하였다. MCNPX code를 이용하여 치료환경에 사용되는 양성자 에너지 220 MeV, 도달거리 20 cm, 6 cm 길이의 SOBP를 구현하고, 치료기 가동 시 발생하는 중성자를 각 구성품에 따라 종류별로 분류하였다. 양성자 가속기 구성품 중 산란체에서 중성자가 가장 높게 발생되었으며 양성자의 중심 선속에서부터 멀어질수록 중성자의 선속은 감소되었다. 본 연구는 양성자 가속기의 유지 보수 및 해체에 필수적인 방사화 평가를 진행하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.771-779
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• 2021

단일 에너지의 양성자 선원은 좁은 브래그 피크를 형성하므로 종양의 치료 범위를 포함하기 위해서는 여러 개의 피크를 중첩하여 확산된 브래그 피크를 형성한다. 선행 연구에서는 뇌종양의 밀도를 뇌 조직과 동일하게 구성하여 종양의 흡수선량을 계산하였다. 그러나 종양의 밀도는 일정한 값이 아니므로 본 연구는 몬테카를로 방법의 Geant4 전산모사를 이용하여 종양의 밀도 변화에 따른 양성자 선원의 확산된 브래그 피크를 평가하였다. 뇌 조직 팬텀을 구성하여 치료 범위를 고려하여 종양의 크기를 10 mm와 20 mm로 선택하였다. 종양의 위치와 크기에 맞는 확산된 피크를 형성하기 위하여 수학적 방법을 이용하여 양성자 선원의 에너지와 상대적 강도를 계산하였다. 종양의 밀도가 높아질수록 SOBP의 95% 선량 구간과 실정 비정은 감소하였으며 95% 선량 구간의 평균 흡수선량은 증가하였다. 종양의 밀도 증가는 양성자 선원의 선량 분포에 영향을 주어 종양의 크기보다 작은 확산된 브래그 피크를 형성하였다. 종양의 밀도 반영은 비정을 결정하는데 영향을 주어 치료구간의 여유 마진(margin)을 최소화하여 양성자 치료의 장점을 최대로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2002년도 Proceedings
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• pp.252-254
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• 2002

A new protocol for dosimetry in external beam radiotherapy is published by the Japan Society of Medical Physics (JSMP) in 2002. The protocol deals with proton and heavy ion beams as well as photon and electron beams, in accordance with IAEA Technical Report Series No. 398. To establish inter-institutional uniformity in proton beam dosimetry, an intercomparison program was carried out with the new protocol. The absorbed doses are measured with different cylindrical ionization chambers in a water phantom at a position of 30-mm residual range for a proton beam, that had range of 155 mm and a spread out Bragg peak (SOBP) of 60-mm width. As a result, the intercomparison showed that the use of the new protocol would improve the +/- 1.0 % (one standard deviation) and 2.7 % (maximum discrepancy) differences in absorbed doses stated by the participating institutions to +/- 0.3% and 0.9 %, respectively. The new protocol will be adopted by all of the participants.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권4호
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• pp.112-119
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• 2019

Purpose: The advantages of ocular proton therapy are that it spares the optic nerve and delivers the minimal dose to normal surrounding tissues. In this study, it developed a solid eye phantom that enabled us to perform quality assurance (QA) to verify the dose and beam range for passive single scattering proton therapy using a single phantom. For this purpose, a new solid eye phantom with a polymethyl-methacrylate (PMMA) wedge was developed using film dosimetry and an ionization chamber. Methods: The typical beam shape used for eye treatment is approximately 3 cm in diameter and the beam range is below 5 cm. Since proton therapy has a problem with beam range uncertainty due to differences in the stopping power of normal tissue, bone, air, etc, the beam range should be confirmed before treatment. A film can be placed on the slope of the phantom to evaluate the Spread-out Bragg Peak based on the water equivalent thickness value of PMMA on the film. In addition, an ionization chamber (Pin-point, PTW 31014) can be inserted into a hole in the phantom to measure the absolute dose. Results: The eye phantom was used for independent patient-specific QA. The differences in the output and beam range between the measurement and the planned treatment were less than 1.5% and 0.1 cm, respectively. Conclusions: An eye phantom was developed and the performance was successfully validated. The phantom can be employed to verify the output and beam range for ocular proton therapy.

• 생명과학회지
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• 제17권8호통권88호
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• pp.1100-1103
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• 2007

합성항산화제 3종과 17종의 식물 추출물을 이용하여 양성자 빔을 1,000, 5,000, 10,000 Gray 수준으로 처리하여 에너지양에 따른 항산화 활성에 미치는 영향을 탐색 하고자 DPPH radical 소거능 과 ABTS cation radical 소거능의 활성에 대하여 조사하였다. 이중 6종류의 시료는 양성자 빔을 조사한 결과 활성이 감소하였으며, 2종류의 시료는 활성변화가 없었으며, 12종류의 시료는 활성이 증가하였다. DPPH radical 소거 효과는 1,000 Gray 에서 마황은 60%, 괄루인은 5,000 Gray 에서 77.8%로 활성이 증가하는 경향을 나타내었다. ABTS cation radical 소거효과에서 토천궁은 1,000 Gray의 양성자 빔을 조사한 결과 38.5% 활성이 감소하였으며, 합성 항산화제는 활성변화가 거의 없으나, 뼝쑥 추출물은 5,000 Gray에서 $IC_{50}$값이 2.4 ${\mu}g/ml$로 BHT의 $IC_{50}$값 2.3 ${\mu}g/ml$과 유사하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2013

목 적: 호흡동조 시스템을 이용한 양성자치료 시 생성되는 양성자빔을 측정하고 분석함으로써 호흡동조 양성자치료의 정확성을 검증하고자 한다. 대상 및 방법: 호흡동조 양성자치료를 실시한 환자 세 명의 치료계획을 이용하여 양성자 치료 시스템에서 양성자빔을 생성했다. 이때 자체 제작한 구동 팬톰을 사용하여 호흡동조 시스템을 적용해 분할 조사되는 양성자빔을 재현하였다. 양성자빔의 중요특성인 Range, Spread-Out Bragg Peak (SOBP), Output factor를 각 5회씩 측정하였으며 호흡동조 시스템을 적용하지 않은 연속 양성자빔에서도 동일한 항목들을 측정했다. Range와 SOBP 측정에는 Multi-Layer Ionization Chamber, Output factor 측정에는 Scanditronix Wellhofer와 Farmer chamber를 사용했다. 결 과: 호흡동조 시스템을 적용한 경우 세 환자의 평균 Range는 7.226, 12.216, 19.918 $g/cm^2$, SOBP는 4.950, 6.496, 8.486 $g/cm^2$, Output factor는 0.985, 1.026, 1.138 cGy/MU였으며, 적용하지 않은 경우 평균 Range는 7.230, 12.220, 19.920 $g/cm^2$, SOBP는 4.940, 6.512, 8.490 $g/cm^2$, Output factor는 0.984, 1.027, 1.136 cGy/MU로 측정됐다. 평균 Range의 차는 -0.004, -0.004, -0.002 $g/cm^2$, SOBP는 0.010, -0.016, -0.004 $g/cm^2$, Output factor는 0.001, -0.001, 0.002 cGy/MU로 나타났다. 결 론: 호흡동조 양성자치료 시 분할 조사된 양성자빔과 연속 조사된 양성자빔의 Range, SOBP 및 Output factor 모두 차이가 미미했다. 따라서 본 연구를 통해 호흡동조 시 발생된 양성자빔의 선질을 검증하였고 이를 이용한 양성자치료의 정확성 또한 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제30권1호
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• pp.14-21
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• 2019

Purpose: To report the initial experience of patient-specific quality assurance (pQA) for the wobbling and line-scanning proton therapy at Samsung Medical Center. Materials and Methods: The pQA results of 89 wobbling treatments with 227 fields and 44 line-scanning treatments with 118 fields were analyzed from December 2015 to June 2016. For the wobbling method, proton range and spread-out Bragg peak (SOBP) width were verified. For the line-scanning method, output and two-dimensional dose distribution at multiple depths were verified by gamma analysis with 3%/3 mm criterion. Results: The average range difference was -0.44 mm with a standard deviation (SD) of 1.64 mm and 0.1 mm with an SD of 0.53 mm for the small and middle wobbling radii, respectively. For the line-scanning method, the output difference was within ${\pm}3%$. The gamma passing rates were over 95% with 3%/3 mm criterion for all depths. Conclusions: For the wobbling method, proton range and SOBP width were within the tolerance levels. For the line-scanning method, the output and two-dimensional dose distribution showed excellent agreement with the treatment plans.