CO-60 감마선에 대한 부정형조사면의 조직공중선량비 (TAR) 계산

지영훈,Ji Young-Hoon 대한방사선치료학회 1989 大韓放射線治療技術學會誌 Vol.3 No.1

In order to calculate the dose on each interest point in five types of irregularly shaped fields used commonly in radiotherapy, the tissue-air ratios (TAR) in these fields for Go-60 gamma radiation were calculated using the newly devised SAR-chart. The TARs calculated from newly method of using the SAR-chart, computer method and approximation method at the interest point were compared to the TARs obtained from measurement. The result are as follows; In case of the interest points on central axis the calculated TARs in irregularly shaped fields by the above mentioned methods were well agreed within the error of $1\%$, whereas for the interest points on off-axis the calculated TARs were resulted in the maximum errors of $2.4\%,\;2.3\%$ and $8.8\%$ respectively. From these results, the accuracy of calculation method of using the SAR-chart was comfirmed.

감마선 조사에 의한 지방 줄기세포와 골수 줄기세포의 거동 변화 및 분화 연구

김지은 ( Ji Eun Kim ),김수현 ( Soo Hyun Kim ),정재훈 ( Jae Hoon Jeong ),지영훈 ( Young Hoon Ji ),정영미 ( Young Mee Jung ) 한국조직공학과 재생의학회 2014 조직공학과 재생의학 Vol.11 No.1s

Recently, in tissue engineering, ionizing radiation has been used as stimulation. Especially, several studies showed that low-dose ionizing radiation induced the stimulation of cell proliferation. Also, it is reported that single low dose γ-irradiation for whole-body or lymphoid-organ significantly improved the spontaneous recovery. The purpose of this study is to investigate behavior and differentiation of human adipose tissue-derived stem cells (hASCs) and rabbit bone marrow stromal cells (rBMSCs) after low dose and high dose of γ-irradiation. Cells were irradiated with γ-rays of 1, 10, 100 mGy and 1 Gy. In addition, we investigated the effects on the osteogenic differentiation of γ-irradiation. PLLA scaffolds with 90% porosity and 300-500 μm pore size were fabricated and cells were seeded onto the scaffolds. After that, cell-scaffold construct were irradiated with 1 mGy and implanted subcutaneously in nude mice for up to 10 weeks. Specimens were harvested after 10 weeks and analyzed. In the results, p-H2AX/DAPI ratio increased with time while the p-H2X expression was not found all time point in control (no irradiation) group. But, in the group radiated with low γ-ray (1 mGy), the p-H2X expression almost did not appear similar with non-radiated group. However, in the osteogenic differentiation tests, the control group and the irradiated group revealed no significant difference. In conclusion, low dose γ-irradiation could be used as stimulation for tissue engineering using specific stem cells and consequently, this system will be useful for combination technology of radiation and cell therapy. However, further studies are needed for examining the general mechanism of the effects on the low dose irradiation for stem cells.

In-vitro와 Ex-vivo MTT Assay를 통한 직장암의 방사선치료 감수성 예측 가능성 검증

김지은(Ji Eun Kim),김미숙(Mi-Sook Kim),강창모(Chang Mo Kang),김종일(Jong Il Kim),신혜경(Hye Kyung Shin),최철원(Chul Won Choi),서영석(Young-Seok Seo),지영훈(Young-hoon Ji) 대한방사선종양학회 2008 Radiation Oncology Journal Vol.26 No.3

목 적: 암환자의 방사선 치료 전 방사선에 대한 감수성을 미리 측정할 수 있다면 임상적으로 많은 도움이 될 것이 다. 본 연구는 전 임상 실험을 통하여 MTT assay가 세포집락 측정기법과 비교해서 방사선 감수성을 예측할 수 있 고, 직장암 환자의 조직에 사용할 수 있는지 가능성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 대장암 세포 주인 HCT-8, LoVo, CT-26, WiDr을 이용하여 세포집락 측정기법을 통해 세포생존곡선 및 2 Gy에서의 세포생존확률(SF2)을 구하였다. 세포 주 자체를 대상으로 MTT assay를 시행하는 실험(in vitro) 및 환자의 암 조직과 같은 상태를 만들기 위하여, 누드 마우스에 세포 주를 주입하여 암 조직을 형성한 후 in vitro와 같은 방식으로 MTT assay를 시행(ex vivo)하였다. 이 두 실험에 대한 흡광도 값에 따른 저해율(inhibition rate, %)을 구하였다. 결 과: SF2 및 세포생존곡선에 따르면 CT-26 및 LoVo가 HCT-8, WiDr에 비해 방사선에 민감하였다(p<0.05). In vitro MTT assay 결과 WiDr, HCT-8, LoVo와 CT-26의 방사선 저해율이 각각 17.3%, 21%, 30%, 56.5%를 나타내었다. 또한 ex vivo MTT assay의 저해율은 HCT-8, WiDr, LoVo와 CT-26에서 각각 23.5%, 26%, 38%, 53%를 나타내었다. 통계적인 차이를 감안하였을 때 세포생존곡선을 통해 얻은 방사선 감수성의 결과와 동일한 순서를 가졌다.결 론: 4개의 세포 주의 방사선의 감수성의 순서가 세포집락 측정기법 및 in vitro와 ex vivo MTT assay 결과에서 거의 일치함을 보였다. 이는 직장암 환자에서 MTT assay를 통해 방사선 감수성을 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다. Purpose: The measurement of radiosensitivity of individuals is useful in radiation therapy. Unfortunately, the measurement of radiation survival using a clonogenic assay, which is the established standard, can be difficult and time consuming. The aim of this study is to compare radiosensitivity results obtained from the MTT and clonogenic assays, and to evaluate whether the MTT assay can be used on clinical specimens. Materials and Methods: HCT-8, LoVo, CT-26, and WiDr were the colon cancer cell lines used for this study. The clonogenic assay was performed to obtain the cell survival curves and surviving fractions at a dose of 2 Gy (SF2) as the standard technique for radiosensitivity. Also, the MTT assay was performed for each of the cell lines (in vitro). To simulate clinical specimens, the cell lines were inoculated into nude mice, removed when the tumors reached 1 cm in diameter, and chopped. Next, the tumors were subjected to the same process involved with the MTT assay in vitro. The inhibition rates (IR) of 10 Gy or 20 Gy of irradiation for in vitro and ex vivo were calculated based on the optical density of the MTT assay, respectively. Results: According to SF2 and the cell survival curve, the HCT-8 and WiDr cell lines were more resistant to radiation than LoVo and CT-26 (p<0.05). The IR was measured by in vitro. The MTT assay IR was 17.3%, 21%, 30% and 56.5% for the WiDr, HCT-8, LoVo and CT-26 cell lines, respectively. In addition, the IR measured ex vivo by the MTT assay was 23.5%, 26%, 38% and 53% in the HCT-8, WiDr, LoVo and CT-26 tumors, respectively.Conclusion: The radiosensitivity measured by the MTT assay was correlated with the measures obtained from the clonogenic assay. This result highlights the possibility that the MTT assay could be used in clinical specimens for individual radiosensitivity assays.

속중성자선의 선량분포에 관한 연구

이효남,지영훈,지광수,이동한,Lee Hyo Nam,Ji Young Hoon,Ji Kwang Soo,Lee Dong Han 대한방사선치료학회 1997 大韓放射線治療技術學會誌 Vol.9 No.1

I. Objective and Importance of the Project We have been using MC-50 cyclotron and NT-50 neutron therapy machine for treating cancer patients since 1986 at Korea Cancer Center Hospital. It is mandatory to measure accurately the dose distribution and the total absorbed dose of fast neutron for putting it to the clinical use. At present the methods of measurement of fast neutron are proposed largely by American Associations of Physicists in Medicine (Task Group 18), European Clinical Neutron Dosimetry Group, and International Commission on Radiation Units and Measurements. The complexity of measurement, however, induce the methodological differences between them. In our study, therefore, we tried to establish a unique technique of measurement by means of measuring the emitted doses and the dose distribution of fast neutron beam from neutron therapy machine, and to invent a standard method of measurement adequate to our situation. II. Scope and Contents of the Project For establishing a unique technique of measurement and inventing a standard method of measurement of fast neutron beam, 1. to grasp the physical characteristics of neutron therapy machine 2. to study the principles for measrement of fast neutron beam 3. to get the dose distribution (dose rate, percent-depth dose, flatness etc) throught the actual measurement 4. to compare our data with those being cited world-widely.

The Development of a Multi-Purpose Irradiator and the Characteristic of Dose Distribution

이동훈,지영훈,이동한,김윤종,홍승홍,Lee, Dong-Hoon,Ji, Young-Hoon,Lee, Dong-Han,Kim, Yoon-Jong,Hong, Seung-Hong The Institute of Electronics and Information Engin 2002 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.39 No.6

다목적 방사선 조사장치의 설계, 제작 및 성능검사에 대해 기술하였다. 세슘-137을 사용한 다목적 방사선조사장치는 생물학에서 저선량 방사선에 대한 영향연구, 혹은 TLD(Thermo Luminescent dosimeter)의 교정을 위해 사용되어진다. 본 조사장치는 방사선 동위원소를 안전한곳에 저장하고 있다가 방사선조사시에만 조사실로 180도 회전하여 설정된 시간만큼 시료에 방사선 조사가 이루어 진 후, 사용이 끝나면 다시 차폐된 저장위치로 복귀하게된다. 제어시스템은 PLC 기반으로 구축하여 저선량율 조사장치의 시제품을 제작하였으며, 또한 컴퓨터를 통해 방사선 조사장치의 제어 및 세부 동작 상태 등을 실시간 검색, 원격제어 및 관리 할 수 있는 종합 관리 프로그램을 개발하였다. 조사실 내부 구성은 시료의 종류에 따라 최대 20RPM까지 다양하게 회전하면서 균일 조사될 수 있도록 조사실 및 챔버를 설계 제작하였으며, 조사실내 넣을 수 있는 조사체 최대 용량은 4.5리터이다. 조사실내의 방사선량의 분포도는 가프크로믹 필름을 사용하여 측정한 결과 2Ci 범위내에서 세슘-137의 경우 공기중에서 0.13cGy/min이었고 일반 물질과 등가인 물에서는 0.11cGy/min로 나타났으며, 오차는 약 ${\pm}$7%의 한도내에서 균일한 분포를 보였다. 또한 실제 누설선량은 조사실 밖 표면에서 최대 0.35mR/hr이였으며 1m 떨어진곳에서는 최대 0.03mR/hr로 허용치 이내였다. The design, construction and performance test of a convenient multi-purpose irradiator is described. A multi-purpose irradiator using Cesium-137 has been developed for studies of low dose radiation effects in biology and for calibration of Thermo Luminescent dosimeter(TLD). During the operation, three rods of radioactive material which are 10cm in length revolve 180 degrees and irradiate biological samples, or TLD, and return to their shielded position, after the programmed time. A programmable Logic Controller(PLC) controls the sequence of operation, interlock, motor rotation and safety system. The rotation speed of biological samples can vary up to 20 RPM. A real time monitoring system was also incorporated to check and control the operation status of the irradiator. The capacity of the irradiation chamber was 4.5 liters. The isodose distribution at arbitrary vertical planes was measured by using film dosimetry. The dose-rate was 0.13 cGy/min in air and 0.11 cGy/min in water equivalent material in the case of Cesium-137. Range of activity was 2 Ci. The homogeneity of dose distribution in the chamber was ${\pm}$7%. The actual radiation level on the surface was within permissible levels. The irradiator had a maximum 0.35 mR/min radiation leakage on its surface.

EPID와 FSRT를 이용한 치료표적위치 검증에 관한 연구

이동훈(Dong-hoon Lee),권장우(Jang-woo Kwon),박승우(Seung-Woo Park),김윤종(Yoon-Jong Kim),이동한(Dong-Han Lee),지영훈(Young-Hoon Ji) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.46 No.3

고 에너지 방사선을 이용하여 종양을 치료하는 과정 중 발생하는 오차를 확인하여 보다 정교한 치료를 시행하는 것은 매우 중요하다. 특히, 두경부 종양을 치료하기 위해 작은 조사면에 방사선을 집중 조사하는 정위 방사선 분할치료와 같은 특수 치료에서는 치료위치의 확인을 더욱 요구하고 있다. 작은 조사면에 고선량의 방사선을 표적체적에 집중 조사하는 정위 방사선 분할 치료법에서 치료 중심점의 정확도 검증은 매우 중요하므로 표적에 3㎜ 납 볼을 놓고 정위 방사선 분할 치료용 25㎜ 콘을 장착한 후 얻은 전자 포탈 영상으로부터 콘 원의 중심점과 볼 원의 중심점을 영상처리를 통해 서로 비교해 본 결과 1픽셀(0.76㎜)의 정확도까지 얻을 수 있었다. 정위 방사선 분할 치료에 전자 포탈 영상 장치를 적용하여 치료위치오차 여부를 검증하였다. 이를 위해 첫 번째 정위 방사선 분할 치료 영상과 임의로 2㎜ 이동 시킨 후 얻은 영상의 두개골 외곽선을 검출한 후 서로 비교해 본 결과 발생된 2㎜ 오차를 검증할 수 있었다. 본 논문에서는 개발된 비디오 기반 전자포탈영상장치와 정위 방사선 분할치료장치를 이용하여 실시간적으로 포탈영상을 획득할 수 있었으며 치료위치 검증을 통해 보다 정교한 방사선 치료를 할 수 있으리라 본다. It is very important to verify generated setup errors in cancer therapy by using a high energy radiation and to perform the precise radiation therapy. Specially, the verification of treatment position is very crucial in special therapies like fractionated stereotatic radiotherapy (FSRT). The FSRT uses normally high-dose, small field size for treating small intracranial lesions. To estimate the developed FSRT system, the isocenter accuracy of gantry, couch and collimator were performed and a total of inaccuracy was less than ±1 ㎜. Precise beam targeting is crucial when using high-dose, small field size FSRT for treating small intracranial lesions. The EPID image of the 3mm lead ball mounted on the isocenter with a 25 ㎜ collimator cone was acquired and detected to the extent of one pixel (0.76㎜) after comparing the difference between the center of a 25 ㎜ collimator cone and a 3 ㎜ ball after processing the EPID image. In this paper, the radiation treatment efficiency can be improved by performing precise radiation therapy with a developed video based EPID and FSRT at near real time.

하나로 원자로 BNCT 열중성자 조사장치에 대한 선량특성연구

이동한,서소희,지영훈,최문식,박재홍,김금배,류성렬,김명섭,이병철,천기정,조재원,김미숙,Lee, Dong-Han,Suh, So-Heigh,Ji, Young-Hoon,Choi, Moon-Sik,Park, Jae-Hong,Kim, Kum-Bae,Yoo, Seung-Yul,Kim, Myong-Seop,Lee, Byung-Chul,Chun, Ki-Jung,Cho, 한국의학물리학회 2007 의학물리 Vol.18 No.2

최대출력 30 MW, 하나로(HANARO) 다목적 연구용 원자로의 접선 중성자공에 붕소중성자포획치료(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)를 위한 열중성자 조사장치가 개발되었다. BNCT 조사장치에서는 서로 다른 물리적 특성과 생물학적 효과비를 가진 여러 성분의 방사선이 방출되기 때문에 정확한 투여선량을 결정하기 위해서는 각 성분의 정량적 분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 방사화 분석, 열형광선량계 및 이온전리함 등 여러 유형의 검출기를 사용하여 BNCT 조사장치에서 방출되는 열중성자 및 감마선 혼합장의 선량 성분을 분리, 측정하였다. 선량측정은 물 속에 함유된 불순물과 중성자의 이차반응을 최소화하기 위해 증류수를 채운 물팬텀을 이용하였다. 그리고 측정 결과는 MCNP4B 전산계산의 결과와 상호 비교하였다. 측정 결과 열중성자속은 물팬텀 10 mm와 20 mm 깊이에서 각각 $1.02E9n/cm^2{\cdot}s$과 $6.07E8n/cm^2{\cdot}s$이었고, 고속중성자선량율은 10 mm 깊이에서 0.11 Gy/hr로 미세하였다. 감마선량률은 물팬텀 20 mm 깊이에서 5.10 Gy/hr로 나타났다. 측정된 중성자와 감마선량값은 MCNP의 결과와 5% 이내로 잘 일치하였고, 열중성자속은 14%의 비교오차를 나타내었다. 이러한 결과들은 중성자 검출의 난이도를 고려할 때 충분히 신뢰할 수 있는 수준이라 판단되며, BNCT 임상 연구를 위한 선량평가 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. A thermal neutron beam facility utilizing a typical tangential beam port for Neutron Capture Therapy was installed at the HANARO, 30 MW multi-purpose research reactor. Mixed beams with different physical characteristics and relative biological effectiveness would be emitted from the BNCT irradiation facility, so a quantitative analysis of each component of the mixed beams should be performed to determine the accurate delivered dose. Thus, various techniques were applied including the use of activation foils, TLDs and ionization chambers. All the dose measurements were perform ed with the water phantom filled with distilled water. The results of the measurement were compared with MCNP4B calculation. The thermal neutron fluxes were $1.02E9n/cm^2{\cdot}s\;and\;6.07E8n/cm^2{\cdot}s$ at 10 and 20 mm depth respectively, and the fast neutron dose rate was insignificant as 0.11 Gy/hr at 10 mm depth in water The gamma-ray dose rate was 5.10 Gy/hr at 20 mm depth in water Good agreement within 5%, has been obtained between the measured dose and the calculated dose using MCNP for neutron and gamma component and discrepancy with 14% for fast neutron flux Considering the difficulty of neutron detection, the current study support the reliability of these results and confirmed the suitability of the thermal neutron beam as a dosimetric data for BNCT clinical trials.

치료방사선량평가를 위한 CCD 기반 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 특성

이재춘,김애란,지영훈,권수일,Lee, Jae Choon,Kim, Ae Ran,Ji, Young Hoon,Kwon, Soo-Il 한국의학물리학회 2016 의학물리 Vol.27 No.2

중합체 겔 선량계의 치료방사선 선량 평가를 위해 CCD 카메라와 LED 광원을 결합하여 소형 광학컴퓨터단층촬영 스캐너를 제작하였다. LED에서 나온 평행 빔은 아쿠아리움, 겔 팬텀, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 후 CCD 카메라로 영상이 수집되었으며, MATLAB을 이용하여 영상을 재구성하였다. 겔 선량계는 구동 모타와 LabVIEW를 이용하여 $0.72^{\circ}$씩 회전시키었으며, 1회전 당 500장의 슬라이스 영상을 얻는데 걸린 시간은 20분 이내였다. 제작한 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 공간주파수 4.5 lp/mm에서 MTF값은 72%이었다. 중합체 겔 선량계의 광학컴퓨터단층촬영 스캐너의 선형상관계수 $r^2$ 값은 0.987이었다. A CCD camera and an LED light source were combined to fabricate a compact optical CT scanner for the therapeutic radiation dose evaluation of a polymer gel dosimeter. After the collimated beam emitted by the LED passed through aquarium, gel phantom, and telecentric lens, an image was collected by the CCD camera and reconstructed using MATLAB. By using a stepping motor and LabVIEW, the gel dosimeter was rotated at every $0.72^{\circ}$, and the time for collecting 500 slice images per a revolution was within 20 min. At a spatial frequency of 4.5 lp/mm of the optical CT scanner, the modulation transfer function value was 72%. The linear correlation coefficient of the optical CT scanner for the polymer gel dosimeter was 0.987.

방사선 치료위치 검증을 위한 다이오드 검출기의 특성에 관한 연구

이동훈(Dong-Hoon Lee),김윤종(Yoon-Jong Kim),지영훈(Young-Hoon Ji),이동한(Dong-Han Lee),홍승홍(Seung-Hong Hong) 대한전자공학회 2000 대한전자공학회 학술대회 Vol.2000 No.6

영상기반 방사성동위원소 흡수선량 평가

박용성,이용진,김욱,지영훈,김근배,강주현,임상무,우상근,Park, Yong Sung,Lee, Yong Jin,Kim, Wook,Ji, Young Hoon,Kim, Kum Bae,Kang, Joo Hyun,Lim, Sang Moo,Woo, Sang-Keun 한국의학물리학회 2016 의학물리 Vol.27 No.2

디지털 팬텀을 사용한 선량평가 방법은 일반화된 장기에 대해서만 평가가 가능하여 종양에 대한 선량평가가 불가능하다. 이에 본 연구에서는 몸통 팬텀에 방사성동위원소를 주입하고 실제 측정된 CT 영상을 기반으로 장기와 종양에 대하여 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 S-value를 계산함으로써 장기와 종양에 대한 흡수선량을 평가하고자 하였다. 몸통 팬텀은 폐, 간, 척추, 실린더로 구성되어 있으며 구 모형 팬텀을 이용하여 종양을 모사하였다. 방사성동위원소의 실제 선량 측정은 방사성동위원소 Cu-64 73.85 MBq 주입된 몸통 팬텀에 유리선량계(glass dosimeter)를 삽입하여 방사성동위원소의 선량을 측정하였다. 몬테카를로 시뮬레이션을 위한 몸통 팬텀의 각 영역 정보는 Cu-64가 주입된 몸통 팬텀을 이용하여 PET/CT 영상을 획득하고 CT영상의 해부학적 정보를 우선으로 평균값과 매뉴얼로 각 장기 및 종양을 영역별로 분할하여 제공하였다. 방사성동위원소의 영역별 잔류시간은 PET 영상에서 분할된 영역을 기반으로 시간변화에 따라 Cu-64 방사능량을 측정하여 계산하였다. 각 영역의 S-value는 몬테카를로 시뮬레이션에 입력된 공간상의 좌표, 복셀 크기, 밀도정보를 사용하여 계산하였다. 흡수선량 평가는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 선량분포를 계산하였으며 각 영역별로 미치는 S-value와 잔류시간을 이용하여 계산하였다. 각 영역에서의 흡수선량은 간에서 4.52E-02 mGy/MBq, 종양1에서 4.61E-02 mGy/MBq, 그리고 종양2에서 5.98E-02 mGy/MBq으로 평가되었다. 유리선량계로 측정된 선량 값과 시뮬레이션을 통해 계산된 선량 값의 차이는 평균 12.3% 이내의 차이를 보였다. 본 연구결과는 다양한 크기와 위치에 대하여 영상기반 선량평가의 적용가능성을 제시하였다. An absorbed dose calculation method using a digital phantom is implemented in normal organs. This method cannot be employed for calculating the absorbed dose of tumor. In this study, we measure the S-value for calculating the absorbed dose of each organ and tumor. We inject a radioisotope into a torso phantom and perform Monte Carlo simulation based on the CT data. The torso phantom has lung, liver, spinal, cylinder, and tumor simulated using a spherical phantom. The radioactivity of the actual absorbed dose is measured using the injected dose of the radioisotope, which is Cu-64 73.85 MBq, and detected using a glass dosimeter in the torso phantom. To perform the Monte Carlo simulation, the information on each organ and tumor acquired using the PET/CT and CT data provides anatomical information. The anatomical information is offered above mean value and manually segmented for each organ and tumor. The residence time of the radioisotope in each organ and tumor is calculated using the time activity curve of Cu-64 radioactivity. The S-values of each organ and tumor are calculated based on the Monte Carlo simulation data using the spatial coordinate, voxel size, and density information. The absorbed dose is evaluated using that obtained through the Monte Carlo simulation and the S-value and the residence time in each organ and tumor. The absorbed dose in liver, tumor1, and tumor2 is 4.52E-02, 4.61E-02, and 5.98E-02 mGy/MBq, respectively. The difference in the absorbed dose measured using the glass dosimeter and that obtained through the Monte Carlo simulation data is within 12.3%. The result of this study is that the absorbed dose obtained using an image can evaluate each difference region and size of a region of interest.