• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.247-252
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• 2019

국내 남성에게서 지속적으로 발생하는 전립선암을 대상으로, 근접치료 시 금 나노입자 밀도에 따른 흡수선량을 평가하고자 하였다. 흡수선량 평가는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 MCNPX 프로그램을 이용하였다. 선원은 일시적 삽입선원 $^{192}Ir$과 영구적 삽입선원 $^{103}Pd$을 이용하였으며, 금 나노입자의 밀도는 0 mg, 7 mg, 18 mg, 30 mg으로 하였다. 그 결과 표적장기인 전립선은 $^{192}Ir$이 2.95E-14 Gy/e에서 4.42E-14 Gy/e로 밀도에 비례해서 증가하였으며, $^{103}Pd$도 동일한 경향성을 보였다. 또한 주변장기에 대한 선량은 밀도에 반비례하여 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 근접치료 시 나노입자의 사용은 치료가능비를 상승시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제33권4호
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• pp.114-120
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• 2022

Purpose: Particle beam therapy is advantageous over photon therapy. However, adequately delivering therapeutic doses to tumors near critical organs is difficult. Nanoparticle-aided radiation therapy can be used to alleviate this problem, wherein nanoparticles can passively accumulate at higher concentrations in the tumor tissue compared to the surrounding normal tissue. In this study, we investigate the dose enhancement effect due to gold nanoparticle (GNP) when Carbon-12, He-4, and proton beams are irradiated on GNP. Methods: First, monoenergetic Carbon-12 and He-4 ion beams of energy of 283.33 MeV/u and 150 MeV/u, respectively, and a proton beam of energy of 150 MeV were irradiated on a water phantom of dimensions 30 cm×30 cm×30 cm. Subsequently, the secondary-particle information generated near the Bragg peak was recorded in a phase-space (phsp) file. Second, the obtained phsp file was scaled down to a nanometer scale to irradiate GNP of diameter 50 nm located at the center of a 4 ㎛×4 ㎛×4 ㎛ water phantom. The dose enhancement ratio (DER) was calculated in intervals of 1 nm from the GNP surface. Results: The DER of GNP computed at 1 nm from the GNP surface was 4.70, 4.86, and 4.89 for Carbon-12, He-4, and proton beams, respectively; the DER decreased rapidly with increasing distance from the GNP surface. Conclusions: The results indicated that GNP can be used as radiosensitizers in particle beam therapy. Furthermore, the dose enhancement effect of the GNP absorbed by tumor cells can aid in delivering higher therapeutic doses.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권3호
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• pp.149-155
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• 2004

목적: 전립선암의 세기조절 방사선 치료 시, 조직의 밀도보정 여부가 선량분포에 끼치는 영향을 연구한다. 재료 및 방법: 5명의 전립선 암 환자에 대하여 6 MV와 10 MV의 광자선에 대하여 각각 치료계획을 수립하였다. 각각 의 계획에서 7개의 조사선이 설정되었고, 선량계산 시에는 체조직의 밀도의 불균일성을 무시하였다. 선량 처방점인 회전중심점에서의 흡수선량과 계획표적용적(PTV)의 최대선량, 최소선량, 평균선량과 처방점선량의 95% 이상의 받는 부피(V>$_{p95%}$) 등을 측정하였다. 직장과 방광 내에서의 최대선량, 최소선량, 최방선량의 50%, 75%, 90% 이상을 받는 부피를 측정하였다. 동일한 조건에서 조직의 밀도 불균일성을 포함하여 선량분포를 재계산하고, 측정한 모든 물리량을 재 측정하였다. 결과: 밀도보정을 함으로써, 처방점에서의 흡수 선량은 6 MV에서 평균 4.9% 10 MV에서는 평균 4% 감소하였다. V>$_{p95%}$는 6 MV와 10 MV에서 각각 0.8%와 0.9% 감소하였다. PTV의 평균 흡수 선량은 6 MV와 10 MV에서 각각 4.2% 와 3.4% 감소하였다. 직장과 방광에서의 흡수선량은 약 l～2%의 차이를 보였다 결론: 전립선암의 세기변조 방사선치료시에 밀도보정을 무시하는 것은 표적에는 고려할 만한 선량의 차이를 유발하며, 주위의 위험장기에 미치는 영향은 미미하다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.373-379
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• 2022

비파괴 검사에 사용되는 방사선원은 투과력이 높고 주변 물질과의 충돌을 통해 산란선을 야기하며 이는 주변 공간선량 변화를 발생시킨다. 이에 본 연구는 몬테카를로 모의 모사를 활용하여 비파괴 검사 시 작업환경 내 선원별 공간선량 분포를 평가 및 분석하고자 하였다. 본 연구는 모의 모사 코드인 FLUKA를 활용하여 비파괴 검사에서 사용되는 ⁶⁰Co(3,700 GBq), ¹⁹²Ir(1,850 GBq), ⁷⁵Se(2,960 GBq) 선원을 모의모사하고, 산출된 선량률을 보건물리학회 자료와 비교하여 선원항의 신뢰성을 확보하였다. 이후 방사선안전시설(RT-room) 내 비파괴 검사를 설계하여 선원으로부터 거리에 따른 공간선량률을 평가하였다. 공간선량률 평가 결과, ⁷⁵Se 선원이 정면 위치에서 가장 낮은 선량 분포를 보였으며, ⁶⁰Co는 ⁷⁵Se에 비해 약 15배, ¹⁹²Ir 보다 약 2배 높은 선량을 나타내었다. 또한 거리에 따른 공간선량 분포는 선원과의 거리가 증가할수록 거리 역자승 법칙에 따라 감소되는 경향을 나타내었다. 예외적으로 ⁶⁰Co, ¹⁹²Ir, ⁷⁵Se 선원 모두 2 m 지점 이내에서 선량이 다소 증가하는 것을 확인하였다. 방사성동위원소를 이용한 비파괴 검사 시 작업환경 내 피폭선량 관리를 위해 ⁷⁵Se 선원과 같은 낮은 에너지를 방출하는 선원의 사용과 작업 시 방사선안전시설 내 선원과의 거리를 4 m 이상으로 유지한다면, 방사선작업종사자의 피폭선량 최적화에 도움 될 것으로 판단된다. 추후 본 연구 결과를 토대로 비파괴 검사 시 방사선안전시설 내 종사자의 안전관리를 위한 보조자료로서 활용될 것으로 사료된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권2호
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• pp.431-437
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• 1993

방사선 수술에 있어서 선량 형태를 변형시키기 위한 조사변수들의 선택은 중요한 문제이다. 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술은 통상 원형 조사면과 다중 arc를 이용하여 구형 형태의 선량을 얻는 방법을 이용하고 있다. 그러나, 병소가 임의의 형태인 경우 구형의 선량으로서는 병소 이외에 정상조직도 많은 선량이 가해지게 된다. 현재 병소형태의 선량을 얻기 위한 방법으로 multiple isocenters를 이용하거나, 각 arc에 달리 weights를 주는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 병소의 beam's eye view를 이용하여 조사 위치에서 조사면을 shaping하는 새로운 방법에 대하여 논의하고자 한다. 이러한 conformal조사 방법은 병소와 정상조직의 가시적인 3차원 선량분포와 dose volume histogram의 분석 방법을 통하여 검증되었다. conformal 방법을 이용한 경우 multiple isocenter를 이용한 경우보다 적은 arc 수를 가지고도 상응하는 dose gradient와 더 나은 선량의 균질성을 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.259-266
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• 1998

코발트-60 근접조사선원을 대체할 Ir-l92 선원주변의 2차원적 선량분포를 얻기 위하여, 조사선량률과, 조직감쇠계수를 구하였다. 조직감쇠계수는 선원에서 20 cm 지점까지 실험식을 구하였다. ？보기 방사능은 조사선량상수를 사용하여 결정하였으며, 2.5mm 직경에 두께 2.5 mm 의 선원은 조직선량을 정하기 위해 선원을 4401 개로 분할하여 선원 자체의 흡수효과와 ？슐벽의 차폐 효과와 조직감쇠계수를 적용하였다. 조직감쇠계수는 4차식을 사용하여 1% 오차범위내에서 실험값을 얻을 수 있었으며, Meisberger 상수는 선원에서 많이 떨어질수록 오차가 커서, 10 cm 위치서 7%, 20 cm 에서 33%의 오차를 발견할 수 있었으나, 겉보기방사능과 선원모양 및 크기가 달라 다른 결과를 가져올 수 있다고 본다. 발표된 Ir-192 선원의 에너지스펙트럼을 이용한 선량률상수는 절삭에너지 10 keV인 경우 4.69 R$cm^2$/mCi-hr을 얻었으며 Air Kerma는 0.973 을 구하였다. 이 실험에서 고안 선원의 분할선원에 의한 선원자체흡수와 ？슐벽에 의한 감쇠는 실선원의 54.6%가 겉보기방사능으로 나타남을 알 수 있었으며, 선량계획에 이용하기 위해 단위 ？보기 방사능에 대한 2차원적 선량표를 준비함으로써 기하학적선량과 선량 비등방성을 쉽게 이용할 수 있도록 하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.11-19
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• 2014

목 적 : 최적화 알고리즘에 적용되는 최적화 인자들의 영향을 고려하여, 가장 적합한 인자 값을 도출함으로써 이상적인 치료계획을 쉽게 설계할 수 있도록 하고자 한다. 대상 및 방법 : 본 연구의 세기조절방사선치료에서 선량계산 알고리즘은 PBC(Pencil Beam Convolution)이고, 최적화 알고리즘은 DVO(Dose Volume Optimizer 10.0.28)이다. 두경부 환자의 세기조절방사선치료에서 치료계획용적의 처방선량은 동시에 2.2 Gy와 2.0 Gy가 될 수 있도록 하였다. 치료계획은 6 MV, 7개의 조사야로 역선량계산방법으로 수립하였다. 최적화 알고리즘 인자는 용적선량-조건강도(Priority, Constrain), 선량부 드럼강도(Smooth)로 선정하고, 각 인자들의 변화량에 따른 치료계획의 영향을 분석하였다. 용적선량-조건강도는 기준 조건강도를 정하고, 비율은 같지만 절대 값은 다른 최적화 과정을 실시하였다. 또한 조건강도의 절대 값에 변화에 따른 치료용적과 주변 정상장기들을 평가하였다. 선량부드럼강도는 기준 조건의 단순 변화와 용적선량-조건강도와 관련시킨 변화를 치료계획에 반영시켰다. 치료계획은 처방선량지수(Conformal Index, CI), 처방선량포함지수(Paddick's Conformal Index, PCI), 선량균질지수(Homogeneity Index, HI)와 각 장기의 평균선량으로 평가하였다. 결 과 : 용적선량-조건강도의 비율을 동일하게 하고 절대 값을 변화 시켰을 때 CI값은 다르지만, PCI는 $1.299{\pm}0.006$, HI는 $1.095{\pm}0.004$, D5%/D95%는 $1.090{\pm}1.011$으로 처방선량에 대한 영향은 유사하였다. 이하선의 평균선량은 용적선량-조건강도의 절대 값이 40, 60, 70, 90으로 증가될 때, 67.4, 50.3, 51.2, 47.1 Gy로 감소하였다. 각각의 치료계획에서 선량부드럼강도를 증가시켰을 때, PCI는 $1.338{\pm}0.006$로 증가된 값을 보였다. 결 론 : 용적선량-조건강도는 절대적인 값보다 각 조건의 비율에 따라 최적화 알고리즘에 영향을 주었다. 절대 값이 다르더라도 같은 비율을 유지하면 유사한 치료계획이 수립되었다. 성공적인 치료계획을 수립하기 위해 특히 보호해야할 정상장기의 용적선량-조건강도는 치료용적의 용적선량-조건강도의 50%이상 되어야한다. 선량부드럼강도는 용적선량-조건강도에 따라 비례하여 증가하거나 감소하여야 한다. 단순히 절대 값으로 적용하면 용적선량-조건강도는 그 조건을 충분히 만족시키지 못한다.

• 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.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.351-356
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• 2022

전립선암의 방사선치료 시 사용되는 세기조절방사선치료와 부피적회전방사선치료시 발생하는 광중성자선량을 측정하여, 암 발생률을 평가하며 기초자료를 제공하고자 하였다. Rando phantom에 중성자 측정용 광자극발광선량계를 복부와 갑상선에 위치시킨 상태에서 발생하는 광중성자선량을 측정하였다. 연구결과 세기조절방사선치료(7 portal)가 부피적회전방사선치료보다 복부와 갑상선 위치에서 모두 높게 측정되었다. ICRP 103의 명목위험계수를 이용하여 암 발생확률을 평가하였을 때, 세기조절방사선치료시 대장과 갑상선의 피폭으로 인한 암발생확률은 1,000명 당 9.9명 이었으며, 부피적회전방사선치료시는 1,000명 당 3.5명이었다. ALARA(As low as reasonably archievable)원칙에 의거하여 방사선치료계획 수립에 있어서 정상장기들의 피폭선량의 최소화를 위한 가이드라인이 되리라 사료된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.467-474
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• 2014

MCNPX를 통하여 계산한 상대선량과 고체팬텀과 전리함을 이용하여 측정한 상대선량을 비교하여 몬테카를로 시뮬레이션의 정확성을 평가하였다. 그리고 간외 담도암 관내근접방사선치료를 몬테카를로 시뮬레이션에 적용하기 위해 192Ir 밀봉방사성선원을 모사하였고, 한국 성인남성 표준인을 기초로 하는 KMIRD형 팬텀을 이용하여 담도 및 주변 장기를 제작하였다. 간외 담도암 관내근접방사선치료를 MCNPX를 이용하여 담도 주변 정상장기의 비유효에너지와 초기방사능을 1 Ci로 설정하여 흡수선량을 산정하였다. 몬테카를로 시뮬레이션의 정확성 평가에서 상대선량 차이가 가장 많은 지점이 1.96%로 MCNPX에서 제시한 상대오차 2%를 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 담도 주변 정상장기의 비유효에너지 및 흡수선량은 담도와비교적 인접한 위치에 있는 우측신장, 간, 췌장, 횡행결장, 척수, 위장, 소장이 높았고, 담도와의 거리가 떨어져 있는 장기들인 좌측신장, 비장, 상행결장, 하행결장, S상결장이 낮게 나타났다.