• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권4호
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• pp.471-476
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• 2007

Various active microwave imaging techniques have been developed for cancer detection for past several decades. Both the microwave tomography and the UWB radar techniques, constituting functional microwave imaging systems, use the electrical property contrast between normal tissues and malignancies to detect the latter in an early development stage. Even though promising simulation results have been reported, the understanding of the functional microwave imaging diagnostics has been relied heavily on the complicated numerical results. We present a computationally efficient and physically instructive analytical electromagnetic wave channel models developed for functional microwave imaging system in order to detect especially the breast tumors as early as possible. The channel model covers the propagation factors that have been examined in the previous 2-D models, such as the radial spreading, path loss, partial reflection and transmission of the backscattered electromagnetic waves from the tumor cell. The effects of the system noise and the noise from the inhomogeneity of the tissue to the reconstruction algorithm are modeled as well. The characteristics of the reconstructed images of the tumor using the proposed model are compared with those from the confocal microwave imaging.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제20권3호
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• pp.181-184
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• 2016

Short inversion time inversion recovery (STIR) is widely used for spinal magnetic resonance imaging (MRI) because the pulse sequence of STIR is insensitive to magnetic field inhomogeneity and can be used to scan a large field of view. In this case report, we present a case of spinal epidural hematoma with unexpected signal decrease on a STIR image. The MRI showed an epidural mass that appeared with high signal intensity on both T1- and T2-weighted images. However, a signal decrease was encountered on the STIR image. This nonspecific decrease of signal in tissue with a short T1 relaxation time that is similar to that of fat (i.e., hemorrhage) could lead to a diagnostic pitfall; one could falsely diagnose this decrease of signal as fat instead of hemorrhage. Awareness of the nonselective signal suppression achieved with STIR pulse sequences may avert an erroneous diagnosis in image interpretation.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제22권3호
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• pp.207-218
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• 1997

목적 : 고에너지 방사선치료용 on-line 선량측정시스템의 개발의 일부로서, 측정된 투과선량을 이용하여 종양선량을 계산하는데 필요한 알고리즘의 개발이 목적이다. 방법 첫번째로 다양한 크기의 조사야 (FS), 다양한 두께의 phantom (Tp), 다양한 거리의 phantom to chamber distance (PCD)에서 6 MV 및 10 MV X-선에 대하여 특수 제작한 water phantom을 대상으로 phantom의 후방에서 투과선량을 측정하여 기본적인 beam data를 얻었다. 선원-측정기간 거리는 150cm으로 고정시켰다. 측정은 0.125cc ion chamber를 이용하였다. 두번째로 노출환경 (조사야의 크기, phantom의 두께, PCD)과 측정치와의 상관관계에 대한 알고리즘을 개발하고, 마지막으로 측정치와 알고리즘에 의한 예상치를 비교하여 알고리즘의 정확성을 평가하였다. 결과 : 측정데이터를 이용하여 회귀분석을 시행해서 두가지 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘 1은 PCD에 대한 2차 함수와 A/P (area-perimeter ratio)에 대한 3차 함수로 이루어져 있으며, 알고리즘 2는 log(A/P)에 대한 3차 함수와 PCD에 대한 3차 함수로 이루어져 있다. 알고리즘 1에서는 측정치와 예상치의 오차가 1.0% 미만이었고, 알고리즘 2에서는 측정치와 예상치의 오차가 거의 0.5% 미만이었다. 또한 알고리즘 2는 알고리즘 1을 사용할 때보다 적은 data를 가지고서도 더욱 정확하게 fitting 할 수 있었다. 따라서 fitting 상수들을 구하는데 필요한 측정시간을 알고리즘 1을 사용할 때보다 반으로 줄일 수 있었다. 결론 : phantom의 후방에서 측정한 투과선량을 이용하여, 임의의 Tp, PCD, FS에서 투과선량을 정확하게 예측할 수 있는 두가지의 알고리즘을 개발하였다. 향후 보조 장치에 의한 영향, 조사야 차폐의 영향, 신체조직의 조직특성 (불균일도, inhomogeneity), 신체 형태의 굴곡에 대한 연구를 완성하면 매치료시마다 종양에 흡수된 방사선량을 확인할 수 있는 on-line dosimetry가 가능할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권4호
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• pp.311-322
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• 2010

양성자 치료 시, 이차 입자는 암 부위 이외의 영역에 선량을 전달하고 이차 암 발생 가능성을 내재하기 때문에 이에 대한 정확한 분석은 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 불균질 물질에 의해 양성자 빔으로부터 발생 된 이차입자의 플루언스와 에너지 분포가 받는 영향에 대해 Geant4 (Geometry And Tracking) 전산모사를 통해 분석 하는 것이다. 불균질 조건은 브래그 커브 내에 최대 선량의 30% (플라토)와 80% (브래그 피크) 선량 지점에 두께 2 cm의 지방, 뼈 그리고 폐 등가 물질을 삽입하여 구성하였다. 또한, 양성자의 에너지는 100, 130, 160 그리고 190 MeV로 변화시켰으며, 이차 입자에 대한 결과는 불균질 물질에서의 이차입자의 플루언스와 에너지 분포로 나타내었다. 이차입자의 플루언스는 불균질 물질의 밀도에 적은 영향을 받지만, 삽입위치, 양성자의 초기 에너지에 따라서는 영향을 받지 않는다. 이차입자의 에너지 분포는 불균질 물질의 삽입 위치에 따라 다르다. 플라토 영역 내에서 이차입자의 에너지 분포는 물질의 밀도에 영향을 받지만, 브래그 영역 내에서는 불균질 물질의 밀도와 양성자의 초기 에너지에 영향을 받는다. 본 연구는 더욱 복잡한 불균질 물질에서의 이차입자의 분포에 대한 예측 가능성을 내제한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제13권3호
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• pp.277-283
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• 1995

목적 : 임상 방사선치료에서 병소선량은 인체 연부조직의 방사선흡수와 유사한 수조펜텀에서 측정환산된 흡수선량자료를 이용하여 얻어지고 있으며, 방사선 치료부위내 공기층 또는 밀도가 낮은 폐조직 주위에 종양이 존재할 경우 공기층과 만나는 종양의 경계면 선량은 rebuild-up에 의해 낮아질 수 있으나 현재까지 연구 발표된 것은 많지 않다. 이에 본 연구에서는 6, 10 메가볼트 광자선을 이용하여 조직 불균질층 경계면 선량을 실험적으로 측정하여 종양선량에 미치는 영향을 분석하여 방사선 치료선량 결정에 이용하고자 하였다. 방법 : 고에너지 광자선의 조사면내 조직 불균질성에 의한 선량변화를 얻기 위하여 조직층에 해당되는 폴리스티렌 고체펜텀의 두께가 각각 10, 30, 50 mm 인 경우 공기층의 두께를 10, 20, 30, 50 mm 로 변화시켜서, 이러한 조직층과 공기층을 지나 종양의 가장자리에 해당되는 수조펜텀의 표면에 도달되는 방사선량을 평행평판형전리함으로 측정하였다. 방사선 조사면적은 임상에서 비교적 많이 이용되는 $5{\times}5,\;10{\times}10,\;20{\times}20\;cm^2$를 사용하였다. 결과 : 방사선 조사면적 $5{\times}5\;cm^2$ 이고 조직층 두께 30 mm 일때 6 메가볼트 광자선에서 공기층 두께변화에 따른 표면선량 변화는 표준선량보다 공기층 10 mm 에서는 $1.1\%$, 50 mm 에서는 $29.1\;\%$ 낮아졌으며 공기층 두께가 두꺼워질수록 방사선량 감소가 현저했다. 같은 조건에서 10 메가볼트 광자선에서 선량변화는 표준선량보다 $4.2\%$에서 $33.9\%$ 까지 낮아졌다. 동일 깊이에서 표준심부선량에 대한 불균질 조직층 선량의 비인 OER 은 조사면적 10{\times}10\;cm^2$ 이상에서는 1 보다 크거나 1 에 가까운 값을 보였다. 결론 : 방사선 조사면적이 커지면 공기층과 인접한 조직 경계면의 선량감소는 거의 나타나지 않으며, $10{\times}10\;cm^2$ 이하의 소조사면 치료시 조직 경계면의 종양에 대한 치료선량 평가에는 rebuild-up 효과를 고려하여야 될 것으로 생각된다. 임상에서 6 메가볼트 광자선을 사용하여 공기층이 존재하는 구강과 인후두 종양을 치료할 때, 공기층에 인접한 점막층 (1-3 mm) 의 선량은 표준선량에 비해 $29\%$ 까지 적게 도달될 수 있으므로 방사선 치료선량 결정에 이러한 곁과를 필히 고려하여야 될 것으로 사료된다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권5호
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• pp.2573-2577
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• 2016

Objective: The aim of this study was to determine a method of dose prescription that minimizes normal tissue irradiation outside the planning target volume (PTV) during stereotactic body radiotherapy (SBRT) for patients with non-small cell lung cancer. Methods: Previous research and patients with typical T1 lung tumors with peripheral lesions in the lung were selected for analysis. A PTV and several organs at risk (OARs) were constructed for the dose calculated; six treatment plans employing intensity modulated radiotherapy (IMRT) were produced, in which the dose was prescribed to encompass the PTV, with the prescription isodose level (PIL) set at 50, 60, 70, 80, 90 or 95% of the isocenter dose. Additionally, four OARs around the PTV were constructed to evaluate the dose received in adjacent tissues. Results: The use of higher PILs for SBRT resulted in improved sparing of OARs, with the exception of the volume of lung treated with a lower dose. Conclusions: The use of lower PILs is likely to create significant inhomogeneity of the dose delivered to the target, which may be beneficial for the control of tumors with poor conformity indices.

• 대한방사선치료학회지
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• 제18권2호
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• pp.105-112
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• 2006

목 적: 전자선 조사야 내에서 조직결손이 큰 경우 일어나는 선량의 불균일도를 물 볼루스를 사용하여 감소시키고자 하였으며 이 때 물을 쉽게 제어할 수 있는 방법을 강구하였다. 대상 및 방법: 조직결손이 심하여 일반적인 볼루스를 사용할 수 없는 환자에 대하여 치료계획 장치(Pinnacle, Philips, USA)의 결손조직 보상 기능을 사용하여 이를 보상하는 치료계획을 수립하였다. 결손 된 조직 부분에 해당하는 조직 보상체는 물을 사용하기로 하였고, Mev-green을 환자 몸 위에서 만들어 물을 보다 쉽게 제어할 수 있는 증기를 제작하였다. 제작된 장치는 환자 개개인의의 체표 모양에 맞게 제작하였다. 물을 채운 비닐을 Mev-green 안쪽에 넣어 물이 결손 된 조직을 보상해주는 역할을 하도록 하였다. 자체 제작한 물 볼루스의 효과를 평가하기 위해 CT스캔을 시행한 후 결손조직 보상 기능을 이용하여물 볼루스 사용전후의 치료계획을 수립하여 그 결과를 비교하였다. 결 과: 흉벽 조직결손으로 인해 생긴 선량의 불균일도는 자체 제작한 물 볼루스 사용 시 감소하였고, 또한 폐와 간의 정상조직의 선량 역시 감소하였다. 볼루스를 사용하지 않은 경우 최대 표적선량이 132%였으나 물 볼루스 사용 시는 최대 표적선량이 110.4%로 21.6%가 감소하였다. 그리고 우측 폐에 들어가는 선량이 볼루스를 사용하지 않은 경우 19.49%에서 물 볼루스를 사용한 경우 1.02%로 줄었고 간에서는 볼루스를 사용하지 않은 경우 17.1%에서 물 볼루스 사용으로 인해 6.8%로 감소하여 정상조직을 보호할 수 있었다. 결 론: 자체 제작한 물 볼루스 장치를 사용한 결과 PTV내에서 선량의 균일도가 향상됨을 확인할 수 있었고, 인접장기 선량의 현저한 감소로 정상조직을 더 많이 보호할 수 있었다. 이 방법은 불균등한 체표에서의 전자선 치료 시 발생할 수 있는 정상조직의 부작용을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2004년도 제29회 추계학술대회 발표논문집
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• pp.85-87
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• 2004

원격조정 아프터로딩 시스템에 사용하는 폴리에틸렌 삽입관에 금박을 입혀 라디오파(RF) 안테나로도 병행사용할수 있는 열 방사선 병용삽입관 을 제작하였다. 30W의 RF 전력으로 15분간 한천 판톰에 가열하였을 때 폴리에틸렌관은 약 5oC 상승하였으나 금박으로 코팅 된 폴리에틸렌관은 약 20${\circ}$C 상승하여 RF 안테나로 대용할 수가 있었다. 한천 팬텀 중앙부에 길이가 2 cm 인 4개의 전극을 1 cm 간격으로 정사각형이 되도록 삽입하여 가열하였을 때 90%등온곡선이 반경 1.25 cm 의 원형으로 균일하게 분포되었고 2 cm 간격으로 삽일 하였을 때 1.75 cm 반경으로 거의 4 각형의 균일한 분포를 얻었다. 개의 뇌 실질에 정방형의 중심을 43${\circ}$C로 50분간 온열 요법을 시행한 후 관찰한 조직병리학적 소견에서 의미있는 변화를 보였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제12권2호
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• pp.100-106
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• 2008

본 연구는 in vivo 보다 더욱 정확하게 뇌 대사물질을 정량 분석하고자 고자장 NMR 장비 (500MHz; 11.74T)를 이용하여 동물의 뇌를 in vitro 환경에서 조사 및 분석하였다. 일반적으로 in vivo 실험은 생체 내부의 혈류나 조직의 비균질성으로 인한 자기공명분광법의 shimming에 악영향을 미치기 때문에 부정확한 결과를 산출할 수 있다. 그러나, in vitro 실험은 이에 비하여 균질한 샘플을 사용하고 보다 고자장에서 실험환경을 조성할 수 있기 때문에 더욱 정확한 대사물질의 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 개 (canine)의 소뇌 (cerebellum)조직으로부터 대사물질을 추출하고 고자장 핵자기공명분광법으로 대사물질의 절대농도를 획득 하고자 하였다. 생체 대사물질의 절대농도를 획득하기 위하여 대표적인 대사물질(i.e., NAA, Cr, Cho, Ins, Lac, GABA, Glu, Gln, Tau Ala)의 팬톰을 제작하여 그 스펙트럼을 확보하였고, 개의 소뇌 부위를 적출하여 methanol-chloroform water extraction (M/C water extraction) 방법으로 대사물질만을 추출한 후 자기공명분광법을 수행하였다. 필터링 (filtering)의 효과를 평가하기 위하여 샘플 제작 시 추출물을 필터링한 그룹과 필터링하지 않은 그룹으로 분류하여 실험을 수행하였다. 팬텀 물질과 추출물은 90% D2O 수용액으로 만든 후 5mm NMR 튜브에 담아 실험하였다. 실험 결과 조직 추출물을 필터링하는 것이 신호대잡음비(signal to noise ratio: SNR, S/N)를 향상시키는 데 기여하는 것을 확인하였다. 또한 개의 소뇌 대사물질의 절대농도는 사람보다는 쥐 (rat)의 뇌 대사물질 절대농도와 더 비슷한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 고자장 핵자기공명분광법을 이용한 in vitro 실험은 뇌조직 내 대사물질의 절대농도를 측정하고 기본적인 지표를 확보하는데 매우 정확하고 정량적인 방법이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권2호
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• pp.157-164
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• 2012

본 논문의 목적은 쐐기필터를 사용한 방사선조사면에서 다양한 조직전자밀도가 선량분포에 미치는 영향을 분석하고자 함이다. 구성된 물질에 따라 밀도가 다른 고체 팬텀, 코르크팬텀, 그리고 공기층에서 동적쐐기필터와 금속쐐기필터를 이용하여 선량분포의 변형정도를 평가하였다. 본 실험에서는 매질 내 삽입이 용이하고 우수한 선량특성을 가지고 있는 레디오크로믹 필름(Gafchromic EBT2, International Speciality Products, NJ)을 사용하였다. 선형가속기 6 MV 광자선을 이용해서 $10{\times}10cm^2$ 조사면에 400 MU를 조사하였다. 필름의 선량분포는 선량 분석프로그램을 이용하여 조사면 내 영역과 반음영 영역을 분석하였다. 조직의 밀도가 같을 때 동적쐐기필터와 금속 쐐기필터의 선량분포는 금속 쐐기필터 선량이 동적쐐기필터 선량보다 높게 나타났다. 조직전자밀도가 다른 부위에 쐐기필터의 종류에 따른 선량분포는 고체팬텀과 코르크 팬텀에서 2% 이내 차이를 나타내고 있었다. 그러나 공기층에서 선량분포는 고체팬텀이나 코르크 팬텀의 선량분포와 큰 차이를 보이고 있다. 공기층에서 쐐기필터의 선량분포는 쐐기 사용 효과가 나타나지 않고 있다. 쐐기필터의 두꺼운 부분과 얇은 부분 밖에서 반음영의 크기는 1 cm에서 2 cm 정도 크게 두꺼운 부분에서 크게 나타났다. 그리고 금속 쐐기필터에서 반음영이 동적쐐기필터 보다 평균 6.4%정도 높게 반음영이 나타났다. 본 실험을 통해 공기층과 같이 조직전자밀도 현저히 작은 매질에서는 쐐기필터의 효과가 크게 떨어지는 것과 불균질 물질에 따라 흡수되는 선량분포가 크게 변형되는 것을 알 수 있었다. 따라서 조직전자밀도의 차이가 큰 부위의 방사선치료계획 시 쐐기필터의 적용에 따른 적절한 보정이 이루어져야 한다.