• 대한방사선치료학회지
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• 제22권1호
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• pp.47-51
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• 2010

목 적: 고 에너지 양성자치료에 있어서 Air gap (환자와 Beam 사출구 사이의 거리)의 변화는 Lateral Penumbra의 증가로 불필요한 조사야를 형성할 수 있고, 치료부위에서 최대선량 증가와 최소선량 감소로 선량분포의 균질성을 저하시킬 수 있다. 이에 Air gap 변화에 따른 선량분포에 대해 비교, 연구해 보고자 한다. 대상 및 방법: 본원에서 양성자치료를 받은 Lung, Liver 환자 6명을 선정하여 크기가 다른 조사야 A와 조사야 B에서 Air gap을 2, 4, 6, 8, 10 cm로 설정하여 Proton external beam planning system을 통해 치료계획을 세웠다. Air gap에 따른 Lateral Penumbra 영역 및 DVH (Dose Volume Histogram)를 비교하고 PCTV영역의 최대선량 및 최소선량 값을 비교하였다. 또한 PCTV내에 선량의 균질성을 알기 위하여 Homogeneity index값을 비교, 분석하였다. 결 과: 각각의 조사야에서 Air gap의 변화(2, 4, 6, 8, 10 cm)에 따른 Lateral Penumbra영역을 분석한 결과 조사야 A에서 Air gap 2~10 cm변화에 따라 평균 1.36~1.75 cm까지 약 28.7%가 지속적으로 증가하였고 조사야 B에서 평균 1.36~1.79 cm까지 약 31.6%가 지속적으로 증가하였다. DVH를 분석한 결과 최대선량의 상대선량 백분율은 Air gap 2~10 cm일 때 평균 108.1%에서 평균 110.3%까지 약 2.03%가 지속적으로 증가하였고 최소선량의 상대선량 백분율은 평균 93.9%에서 평균 90.8%까지 약 3.31%가 지속적으로 감소하였다. Homogeneity index값은 평균 Air gap 2~10 cm까지 1.09~2.6으로 2배 이상 증가하였다. 결 론: 양성자 치료에 있어서 Air gap이 증가함에 따라 Lateral Penumbra 영역이 증가함을 알 수 있었고, 치료부위에서 최대선량 값의 증가와 최소선량 값의 감소로 인하여 Homogeneity index값이 증가함으로써 PCTV내에 Beam의 균질성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 이에 추후 양성자치료시 Air gap을 줄이기 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권1호
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• pp.35-46
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• 2016

목 적 : 두경부암의 양성자 치료 시 BoS frame ($Q-fix^{TM}$)을 사용하면 후사방향의 빔 조사 시 couch 와 snout 사이 충돌을 피하면서 Airgap 을 최소화할 수 있다. 이는 couch 에서 BoS frame 을 얼마나 많이 extended 시켰는지가 각 치료 빔 방향의 Airgap (환자와 빔 사출구 거리)을 결정하기 때문이다. 이에 본원에서는 BoS frame의 제한점을 개선하기 위하여 고정장치를 자체 제작하였고, 제작한 고정장치의 유용성을 본 연구를 통해 선량학적으로 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 양성자치료를 받은 Brain Cancer환자 3명의 빔 각도 중 후사방향의 빔 6개를 선택하였다. 현재 치료계획 되어 있는 환자를 기존 방식대로 BoS frame만 사용했을 때 각 환자마다 왼쪽후사방향, 오른쪽 후사방향의 빔에서 충돌을 피할 수 있는 snout 위치를 측정하고 이 위치에 따른 Airgap과 Lateral penumbra 영역을 계산하고 DVH값을 분석하였다. 같은 환자의 동일한 빔에서 자체 제작한 BoS frame 고정장치를 사용하여 제조회사에서 권고한 set-up 사항보다 BoS frame을 21 cm superior방향으로 set-up을 진행하였고, 그 후 충돌을 피할 수 있는 snout위치를 측정하고 이 위치에서 Airgap과 Lateral penumbra영역을 계산하고 DVH값을 분석하였다. 결 과 : 자체 제작 BoS frame 고정장치를 사용함에 따라 사용하지 않았을 때 보다 snout 위치 즉 Airgap을 각각 각도별로 5.4 cm ~ 15.4 cm 줄일 수 있었다. Lateral penumbra는 BoS frame 고정장치를 사용하면서 Airgap을 감소시킴에 따라 각도별로 선량분포곡선에서 왼쪽, 오른쪽 부분을 0.1 cm ~ 0.4 cm 감소시킬 수 있었다. 자체 제작한 BoS frame 고정장치 사용함으로써 감소한 Lateral penumbra에 의해 정상조직에 들어가는 선량을 비교해보면 Lt.eyeball, Lt.lens, Lt.hippocampus, Lt.cochlea, Rt.eyeball, Rt.lens, Rt.cochlea, Rt. hippocampus, stem에 들어가는 선량이 0 CGE ~ 4.4 CGE 감소한 것을 알 수 있었다. 결 론 : 두경부암의 양성자 치료 시 자체제작 BoS frame 고정장치를 사용함에 따라 사용하지 않았을 때보다 후사방향의 빔에서 snout 위치를 감소시킬 수 있었고, Airgap을 줄여 결과적으로 Lateral penumbra를 감소시켜 정상조직에 불필요한 선량을 최소화 할 수 있었다. 이에 본 연구를 통해 자체제작 BoS frame 고정장치의 유용성을 선량학적으로 평가한 결과, 후사방향의 빔을 사용하는 두경부암 환자의 양성자 치료 시 유용하게 사용 될 것으로 기대된다. 마지막으로 두경부암 뿐만 아니라 다른 부위 양성자 치료에서도 Airgap을 최소한 할 수 있는 방법을 고안하여 Lateral penumbra를 줄일 수 있는 지속적인 연구가 필요할 것이라고 사료된다.

• 천문학회지
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• 제16권1호
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• pp.19-22
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• 1983

The reduced profiles of $C_2$ 5150.56, CN 3864.32, MgH 5150.20 and FeI 5150.84 lines, representing the penumbra, the penumbra-umbra boundary and the umbra of spa 6403 have been analyzed by comparing them with the synthetic profiles computed from a set of umbral and penumbral models. The results are presented and discussed. It is suggested that there may be a significant lateral flow of pbotospheric radiation into the umbral and penumbral regions of the sunspots.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권4호
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• pp.195-201
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• 2002

측방 산란이 상대적으로 많은 6 MeV 전자선에 대하여 세로 자기장에서 반음영의 변화를 몬테칼로 계산을 이용하여 연구하였다. 전자의 물질과의 상호작용 계산에서 외부 자기장의 효과를 반열하기 위하여 자기장에서 전자의 방향변화에 관한 알고리즘을 개발하여 EGS4 시스템에 삽입하였다. 완성된 코드를 이용하여 점선원 기하구조를 설정하고 SSD 100 cm에서 직경 5 cm인 전자선에 대하여 0-3 T의 세로 자기장이 걸려있는 팬텀속 1.5 cm, 2.0 cm, 2.4 cm 깊이에서의 빔 프로파일을 계산하였다. 자기장의 세기에 따른 반음영의 감소를 나타내기 위해 같은 질이에서의 기존 반음영의 폭과 자기장에 의한 반음영 폭의 감소 비로 반음영 감소율(PRR)을 정의하였다. 계산결과 팬텀속 1.5 cm, 2.0 cm, 2.4 cm 깊이에 대하여 자기장의 세기가 2 T인 경우에 PRR은 각각 27%, 36%, 36%로 나타났으며, 3 T인 경우에는 각각 46%, 50%, 50%로 나타났다 0.5 T와 1 T에서는 자기장의 효과가 매우 미약하였다. 이 결과는 6 MeV 전자선의 경우에 2 T 이상의 자기장을 세로방향으로 인가한는 경우에 측방산란된 전자들이 자기장에 의하여 편향되면서 반음영의 폭이 크게 줄어드는 것으로 해석할 수 있다. 결론적으로 전자선치료에서 세로 자기장을 병행하는 경우에 조사면 가장자리의 선량감소가 보상됨으로써 치료효과의 증대를 기대할 수 있다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제21권2호
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• pp.36-42
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• 1998

Treatment of a large diseased area with electron often requires the use of two or more adjoining fields. In such cases, not only electron beam divergence and lateral scattering but also fields overlapping and separation may lead to significant dose inhomogeneities(${\pm}20%$) at the region of junction of fields. In this study, we made Acrylic Electron Wedges to improve dose inhomogeneities(${\pm}5%$) in these junction areas and to apply it to clinical practices. All measurements were made using 6, 9, 12, 16, 20 MeV Electron beams from a linear accelerator for a $10{\times}10\;cm$ field at 100cm of SSD. Adding a 1 mm sheet of acryl gradually from 1 mm to 15 mm acquires central axis depth dose beam profile and isodose curves in water phantom. As a result, for all energies, the practical range was reduced by approximately the same distance according to the acryl insert, e.g. a 1 mm thick acryl insert reduces the practical range by approximately 1 mm. For every mm thickness of acryl inserted, the beam energy was reduced to approximately 0.2 MeV. These effects were almost Independent of beam energy and field size. The use of Acrylic Electron Wedges produced a small increase(less than 3%) in the surface dose and a small increase(less than 1%) in X-ray contamination. For acryl inserts, thickness of 3 mm or greater, the penumbra width increased nearly linear for all energies and isodose curves near the beam edge were nearly parallel with the incident beam direction at the point of penumbra width($35\;mm{\sim}40\;mm$). We decide heel thickness and angle of the wedge at this point. These data provide the information necessary to design Acrylic Electron Wedge which can be used to improve dose uniformity at electron field junctions and it will be effectively applied to clinical practices.

• 대한방사선치료학회지
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• 제10권1호
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• pp.60-68
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• 1998

Treatment of a large diseased area with electron often requires the use of two or more adjoining fields. In such cases, not only electron beam divergence and lateral scattering but also fields overlapping and separation may lead to significant dose inhomogeneities(${\pm}20\%$) at the field junction area. In this study, we made Acrylic Electron Wedges to improve dose homogeneities(${\pm}5\%$) in these junction areas and considered application it to clinical practices. All measurements were made using 6, 9, 12, 16, 20MeV Electron beams from a linear accelerator for a $10{\times}10cm$ field at 100cm SSD. Adding a 1 mm sheet of acryl gradually from 1 mm to 15 mm, We acquired central axis depth dose beam profile and isodose curves in water phantom. As a result, for all energies, the practical range was reduced by approximately the same distance as the thickness of the acryl insert, e.g. a 1 mm thick acryl insert reduce the practical range by approximately 1 mm. For every mm thickness of acryl inserted, the beam energy was reduced by approximately 0.2MeV. These effects were almost independent of beam energy and field size. The use of Acrylic Electron Wedges produced a small increase $(less\;than\;3\%)\;in\;the\;surface\;dose\;and\;a\;small\;Increase(less\;than\;1\%)$ in X-ray contamination. For acryl inserts, thickness of 3 mm or greater, the penumbra width increased nearly linear for all energies and isodose curves near the beam edge were nearly parallel with the incident beam direction, and penumbra width was $35\;mm{\sim}40\;mm$. We decide heel thickness and angle of the wedge at this point. These data provide the information necessary to design Acrylic Electron Wedge which can be use to improve dose uniformity at electron field junctions and it will be effectively applicated in clinical practices.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권1호
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• pp.1-7
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• 2003

본 연구에서는 팬텀에 인가된 강한 자기장에서 전자선에 대한 선량분포 계산을 위하여 EGS4 제어코드를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 자기장에서 전자의 운동을 고찰하고 전자의 방향변화에 관한 수학적 결과를 EGS4 제어코드에 삽입하였다. 개발된 코드를 이용하여 6 MeV 전자선에 대하여 세로자기장 1-3T가 인가된 물팬텀 속에서 팬슬빔 전자들의 경로를 계산하였고 0.6-1 T가 인가된 물팬텀 속에서 직경 1cm의 조사면의 깊이선량율과 빔측면도를 계산하였다. 전자의 경로추적 계산결과 3 T의 자기장에서 전자들의 측면변위가 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 직경 1 cm 전자선에 대한 깊이선량율은 비정근처에서 자기장의 세기에 따라 미소한 증가를 보였으며, 반음영은 1 T에서 약 0.15 cm 감소가 나타났다. 선량분포의 변화에 관한 계산결과들은 모두 이론적 해석이 가능하였으며 이로부터 본 계산코드의 신뢰성을 평가할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권3호
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• pp.188-198
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• 2012

본 연구의 목적은 국내 개발된 치료계획장치(Treatment Planning System, TPS)인 CorePLAN$^{TM}$에서의 빔 모델링을 기반으로 하는 Collapsed Cone Convolution (CCC) 선량 계산 알고리듬의 정확성을 평가하는 것이다. 여러 셋업 조건에 따라 빔 모델을 TPS에 생성하였고, 6 MV와 15 MV 광자 에너지에 대하여 $50{\times}50{\times}50cm^3$의 물 팬톰 내에서 CCC 알고리듬을 사용하여 선량 계산을 하였다. 대상 조사면은 $4{\times}4cm^2$, $6{\times}6cm^2$, $10{\times}10cm^2$, $20{\times}20cm^2$, $30{\times}30cm^2$와 $40{\times}40cm^2$을 대상으로 하였고, 각각에 대하여 열린 조사면과 쐐기 조사면으로 구분하였다. 생성된 빔 모델들은 측정된 데이터와 계산된 데이터의 심부선량백분율(Percent depth dose, PDD)과 선량프로파일(lateral profile)을 비교하여 모든 깊이에서도 잘 맞는지 평가하였다. 측정된 방사선량과 CorePLAN$^{TM}$에서 CCC 알고리듬을 이용하여 계산된 방사선량은 PDD에 있어 build-up 영역을 제외하고 열린 조사면은 최대 2%, 쐐기 조사면는 최대 3% 이내로 일치하였다. 선량프로파일은 조사면 내 영역에서는 1%, 반음영 영역에서는 4% 이내로 일치함을 확인하였다. 모든 조사면에서 반음영을 제외한 $10{\times}10cm^2$에서 최대 $40{\times}40cm^2$까지의 선량프로파일에 대하여 측정된 방사선량과 계산된 방사선량이 3% 이내로 일치하였다. 반면에, 열린 조사면에 비하여 쐐기 조사면에서 선량 차이가 뿔(horn) 영역의 가장자리에서 4%까지 높게 나타났다. 본 연구 결과에서 보여주는 선량 차이는 일부 영역을 제외하고 국제 기준에 적합한 결과값을 보였다. 선량 차이가 크게 발생하는 영역은 임상적으로 중요성이 크지 않은 표면 영역임을 감안할 때, 임상에서의 활용이 가능하리라 기대된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권3호
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• pp.265-273
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• 2012

선형가속기를 기반으로 하는 세기조절방사선치료와 정위적방사선수술에서는 치료계획시스템의 소조사면에 대한 신뢰할만한 선량분포를 계산하기 위해서는 우선적으로 소조사면의 정확한 빔 자료 측정이 선행되어야 한다. 특히 소조사면의 빔 자료 측정에서 조사면 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 측면 전자비평형, 그리고 검출기의 체적 영향으로 인한 적절한 검출기 선택이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 선형가속기의 소조사면에 대한 빔 자료 측정에 있어서 검출기의 선량 특성을 알아보고자 하였다. 검출기는 0.01 cc 부피와 0.13 cc 부피의 이온전리함과 정위적다이오드를 사용하였으며, 빔 자료는 광자선(6 MV와 15 MV)에 대하여 조사면 크기를 $2{\times}2cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$까지 변화시켜 각 검출기를 이용하여 깊이선량백분율, 선량출력계수, 그리고 빔측면도를 측정하였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 $PDD_{20}/PDD_{10}$은 $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 1.02%와 0.12% 차이를 보였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기를 이용하여 얻어진 $PDD_{20}/PDD_{10}$의 차이가 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 1.15%와 0.71% 이였다. CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 이용한 선량출력계수 측정 결과, $2{\times}2cm^2$ 조사면의 경우 6 MV와 15 MV에서 0.5%와 1.5%이내에서 일치하였다. $3{\times}3cm^2$ 이상의 조사면에서는 각 검출기의 차이가 0.5% 이내이였다. 3개의 깊이에서 측정된 빔측면도의 반음영은 정위적다이오드 검출기의 경우 6 MV와 15 MV에서 각각 평균 2.7 mm와 3.5 mm, CC01 이온전리함의 경우 각각 평균 3.4 mm와 4.3 mm, CC13 이온전리함의 경우 각각 평균 5.2 mm와 6.1 mm이였다. 이를 통해 깊이선량백분율과 선량출력계수 측정 시 $2{\times}2cm^2$ 조사면에서는 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기를 $3{\times}3cm^2$에서 $5{\times}5cm^2$ 조사면에서는 각 검출기의 사용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 소조사면에 대한 정확한 빔측면도의 반음영을 측정하기 위해서는 유효체적이 작은 CC01 이온전리함과 정위적다이오드 검출기 사용하는 것이 타당하겠다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제24권4호
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• pp.195-203
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• 1999

고 에너지 광자선 소조사면에 대한 선량 특성은 조사면내의 급격한 선량 변화와 측면 전자 평형상태하의 측정이 어려우므로 정확하게 파악하기 어렵다. 다이아몬드 검출기를 이용하여 광자선 에너지 4, 6, 그리고 10 MeV에 대한 소조사면의 선량특성을 측정하였고 그 값들을 작은 용적의 원통형과 평행평판형 이온함의 선량특성과 비교하였다. 다이아몬드 검출기와 원통형 이온함을 이용하여 의료용 선형가속기에서 방출되는 광자선 에너지 6 MeV X-선, 10 MeV X-선에 대한 소조사면($1{\times}1,\;1.5{\times}1.5,\;2{\times}2,\;3{\times}3,\;4{\times}4\;cm^2$)에 대하여 심부선량백분율, 측면 선량분포를 측정하였다. 또한 다이아몬드 검출기, 원통형 이온함 및 평행평판형 이온함을 이용하여 광자선 에너지 4 MeV X-선, 6 MeV X-선 및 10 MeV X-선으로 소조사면의 크기를 $1{\times}1\;cm^2$에서 $0.5\;cm^2$간격으로 $4{\times}4\;cm^2$까지 변화하면서 출력계수를 측정하였다. 세 가지 측정기에 대한 출력계수를 비교한 결과 광자선 에너지 4 MeV X-선은 조사면의 크기 $2{\times}2\;cm^2$, 6 MeV X-선은 $2.5{\times}2.5\;cm^2$ 그리고 10 MeV X-선은 $3{\times}3\;cm^2$이상에서 출력계수가 $\pm$1.2% 내외로 잘 일치하였으나 원통형과 평행평판형 이온함에 대한 출력계수는 조사면의 크기가 작아질수록 다이아몬드의 검출기와 비교하여 낮게 평가되었는데 이는 원통형과 평행평판형 이온함의 측면전자평형상태가 이루어지지 않아 낮게 평가되었다. 광자선 에너지 6 MeV X-선과 10 MeV X-선에 대한 심부선량백분율은 다이아몬드 검출기와 원통형 이온함이 조사면의 크기 $3{\times}3\;cm^2$까지 $\pm$1.5% 내외로 잘 일치하였으나 조사면의 크기가 작고 깊이가 깊어짐에 따라 다이아몬드의 심부선량백분율이 크게 평가되었다. 측면 선량분포는 원통형 이온함의 반음영의 크기가 측정된 소조사면에 대하여 다이아몬드 검출기보다 크게 나타났다. 측면 선량분포는 다이아몬드 검출기가 상대적으로 이온함에 비해 민감 용적이 작고 높은 분해능을 가지므로 반음영이 작은 것으로 사료된다. 따라서 고 에너지 광자선 소조사면에 대한 선량 측정시 검출기의 민감 용적이 작고 분해능이 우수하며 물과 등가인 다이아몬드 검출기는 이온함에 비해 상대적으로 우수한 것으로 생각된다.