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      • SCOPUSKCI등재

        Design and Dose Distribution of Docking Applicator for an Intraoperative Radiation Therapy

        추성실,김귀언,노준규,Chu, Sung-Sil,Kim, Gwi-Eon,Loh, John-Kyu The Korean Society for Radiation Oncology 1991 Radiation Oncology Journal Vol.9 No.2

        수술중 방사선치료법 (Intraoperative Radiation Therapy)은 외과적으로 개복된 상태에서 종양이나 장기를 절제한후 비가시적 또한 육안적 암세포를 전자선등으로 직접 조사 치료하는 방법으로서 일시에 다량의 방사선량을종양부위에 집중적으로 조사할 수 있으며 정상장기나 조직을 방사선 조사 범위로부터 차단함으로 방사선 손상을 격감 시킬 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연세암쎈터 치료방사선과에서는 1986년 2월부터 현재까지 십여명의 위암환자를 대상으로 수술중 방사선치료를 시 행하여 좋은 결과를 얻었으나 치료절차상 많은 어려운점 이 야기되어왔다. 그중에서도 방사선치료실(LINAC room)내에서 수술을 시행함에 따른 수술기구, 응급처치 장치, 조명 및 감시장치 등이 완벽하게 준비되여져 야 하며 치료실내를 $2\sim3$일 동안 자외선과 소독약으로 완전히 제독 하여야 함으로 그기간동안 많은 방사선치료 환자들이 한명의 IORT환자를 위하여 치료를 중단하여 야 하는 어려움이 있었다. 본 연세 암쎈터에서는 콜리메터 접속기구(collimator holder)와 투명 조사통(Acrylic cone)으로 구성된 조립형 조사기구(Docking Applicator)를 고안 제작하여 수술과 방사선 치료를 각각 해당 장소에서 시 행할 수 있었다. 즉 tORT 환자의 개복수술은 수술실에서 시 행하되 다만 가볍고 투명하며 외부 공기와 차단된 투명 조사기구(Acrylic cone)를 종양 부위에 조준고정 시켜 봉합하고 방사선 치료실로 이송된후 선형가속기의 방사구에 장착된 콜리메터 접속기와 접합시킴으로서 많은 문제점을 해결할 수 있었다. 조립조사 기구는 치료부위를 잘 관찰할 수 있고 쉽게 결합할 수 있도록 가벼운 아크릴과 Mylafilm으로 구성 제작하였으며 콜리메터 접속기는 종양 부위에 균일한 선량분포와 누출선량을 줄이기 위하여 스텐레스 강철로 구성제작하였다. 직경이 8cm이고 길이가 30cm인 접합형 조사기구를 사용하여 12MeV 전자선을 조사하였을때 $90\%$의 등선량곡선이 5 mm 정도 확장 되었으며 조사통 가장자리의 선량이 약 $6\%$ 증가하였다. 조사 통밖 의 누출 선량은 위치에 따라 출력선량의 $3\sim5\%$가 측정되었고 심부 백분율은 기준조사통에 의한 것과 유사하였다. 조사통의 모양과 크기는 종양범위에 알맞도록 원형, 사각형 또는 오각형 등으로 제작하였으며 $1\sim2$ cm의 금속띠를 이용 조절하므로서 최적한 선량분포를 얻을수 있었고 콜리메터의 차폐 금속편을 이용하여 조사통밖의 누출선량을 최대한으로 줄일 수 있었다. A docking intraoperative electron beam applicator system, which is easily docking in the collimator for a linear accelerator after setting a sterilized transparent cone on the tumor bearing area in the operation room, has been designed to optimize dose distribution and to improve the efficiency of radiation treatment method with linear accelerator. This applicator system consisted of collimator holder with shielded metals and docking cone with transparent acrylic cylinder, A number of technical innovations have been used in the design of this system, this dooking cone gives a improving latral dose coverage at therapeutic volume. The position of $90\%$ isodose curve under suface of 8 cm diameter cone was extended $4\sim7$ mm at 12 MeV electron and the isodose measurements beneath the cone wall showed hot spots as great as $106\%$ for acrylic cone. The leakage radiation dose to tissues outside the cone wall was reduced as $3\sim5\%$ of output dose. A comprehensive set of dosimetric characteristics of the intraoperative radiation therapy applicator system is presented.

      • KCI등재

        연령 확산 이론에 의한 전자선의 조직내 선량분포 평가

        추성실 한국의학물리학회 1993 의학물리 Vol.4 No.1

        고에너지 전자선은 방사선치료에서 중요한 역할을 담당하고 있으나 전하를 갖인 입자로서 인체조직과 상호작용이 복잡하여 조직내 전자선량분포를 정확히 표현하기에는 매우 어렵다. 전자선분포를 계산하는 데는 심부율과 평면분포율등 여러방법이 제시되고 있었으나 수학적 모형을 이용하는 것이 가장 신속하고 다양한 계산을 수행할수 있는 수단으로 알려져 왔으며 컴퓨터의 발달과 병행하여 실요화 되고 있다. 저자들은 연령확산방정식을 기초로한 수식적 모델을 도입하고 연세암센터에 설치된 선형가속기에서 측정된 전자선의 분포를 이용하여 실험식의 상수인자를 결정 삽입하므로서 조직내 어떤 깊이 어느 지점에서도 정확한 선량이 계산될 수 있는 실험식을 완성하였다. 사용자는 연령확산 실험식에서 전자선의 에너지와 조사면 그리고 선원간의 거리만 입력하면 조직내 전자선의 심부율과 등선량곡선을 정확히 예측할 수가 있고 고선량부위에서는 위축되고 저선량부위에서는 확산되는 등선량곡선의 모양을 정확히 기술할 수 있으며 컴퓨터에 의한 선량계획은 어떤 입상상태에서도 간단하고 신속하게 표시할 수 있었다. 전자선의 에너지 6-20MeV 에서 심부율의 정확도는 섬부율 50%이상일 때는 2% 이내이며 낮은 심부율 부위에서는 5%의 오차를 가졌고 조사면 6$\times$6$cm^2$에서 25$\times$25$cm^2$에 대한 심부율 오차는 3% 이내이며 확산오차는 3mm 이하로서 정확성이 비교적 높았다. Electron beams have found unique and complementary used in the treatment of cancer, but it's very difficult to delineate dose distribution, because of multi-collisions. Numerical solution is more usefull to describe electron distributed in tissue. A semi-empirical eqution is given for the dose at any point at various depths in water. This equation is a modificated model which was based on solutions of a general age diffusion equation. Parameters have been calulated from electron beams data with energies 6~18MeV form a LINAC for use in computerised dosimetry calculations. The depth doses and isodose curves are predicted as a function of the practical range, source skin distance and field size. Depth dose accuracy have been achieved 2% above 50% depth dose and 5% at lower doses, relative to maximum dose. Also, the shape of the isodose curves with the constrictions at higher dose and bulging ot lower values are accurately predicted. Computer calculated beams have been used to generate ever isodose distribution for certain clinical situations.

      • KCI등재

        암치료를 위한 고주파 온열장치의 개발과 가온특성

        추성실,김귀언 대한의용생체공학회 1987 의공학회지 Vol.8 No.1

        The biological effects for the use of hypertherinla to treat malignant tumors has been well studied and encouraging clinical results have been reported. However, the engineering and technical aspects of hyperthermia for the deepseated tumors has not been satisfactory. We have developed the FF capacitive hyperthermia device(GHT RF8)by cooporation with Yonsei Cancer Center and Green Cross Medical Equipment Corporation. It was composed with 8.10 MHz RF generator, capacitive electrode, matching system, cooling system, temperature measuring thermocouples and control PC computer. We have measured the temperature and thermal distribution in agar phantom, animals and human tumors.

      • KCI등재

        방사선 입체조형치료에 대한 종양치유확율과 정상조직손상확율에 관한 연구

        추성실 한국의학물리학회 1998 의학물리 Vol.9 No.4

        방사선치료 성과의 기준을 정량적으로 평가할 수 있는 종양치유확율 (Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)의 수학적 관계식을 유도하여 방사선업체조형치료 (3-D conformal radiotherapy) 효과를 평가하며 간단한 동물실험과 임상결과를 참고하여 종양치료성적의 예측과 종양선량의 증가 및 치료의 질적상황을 정량적 척도로 평가하고져한다. 방사선량과 체적크기에 민감한 병렬반응구조 (Parallel architecture)로 구성된 장기중 발생빈도가 많은 간종양을 대상으로 업체조형치료방법에 따른 체적선량분포도 (Dose Volume Histogram)를 3차원 방사선치료계획 컴퓨터(ADAC-Pinnacle #3)를 이용하여 계산하고 각 선량에 대한 체적분포를 판별이 쉽도록 도표화하였다. 종양치유확율(Tumor Control Probability)과 정상조직 손상확율(Normal Tissue complication Probability)은 방사선량에 대한 세포생존곡선의 오차함수 (error function)를 기본수식으로하고 선량 체적인자를 삽입한 반실험식으로 구성되었으며 실효선량 또는 실효체적에 따라 각각 계산하였다. 정상간의 실질적 손상을 관찰하기 위하여 방사선치료를 받은 환자의 통계와 계획적 연구를 위하여 황구를 이용하였다. 방사선조사방법은 대항2문, 쐐기 3문, 4문 회전업체치료와 비회전축 5문입체조형치료로 구분하였으며 업체조형치료는 컴퓨터 조종형 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)와 다엽콜리메이터(Multi Leaf Collimator, MLC-52LS)를 이용하였다. 방사선조사방법에 따른 체적선량분포 (DVH)는 종양과 주위건강조직에대한 체적과 방사선량을 직관적으로 판단할수있었다. 간종양의 방사선치료에서 TCP와 NTCP 의 체적인자는 0.32를 이용하였고 대항2문 입체치료 및 5문입체치료에서 종양중심선량 50Gy일 때 종양의 TCP는 각각 0.763과 0.793 이였으며 정상간의 NTCP는 각각 0.156와 0.008로서 수치상 완전 구별이 가능하였고 종양 투여 선량이 70Gy 일 때 종양의 TCP 는 각각 0.982 와 0.995로서 종양치유에 충분한 선량이며 정상간의 NTCP 는 각각 0.725 와 0.142로서 현저한 차이가 있었다. 간손상은 간염유발을 기준으로 하였으며 간손상정도와 NTCP의 관계는 상호비례하였고 일정한 발기점(Threshold value)을 구할수 있었다. DVH 와 확율적 수학식인 TCP, NTCP 동은 방사선치료성과를 판단할 수 있는 정량적분석방법으로 가능성이 있다고 생각된다. 또한 건강조직을 최대한 보호하고 종양에 집중 방사선을 조사할 수 있는 입체조형치료는 간, 폐, 신장등 방사선 병렬반응장기에 적합하며 DVH와 TCP, NTCP등 수학적 척도를 이용하여 평가함으로서 치료성과의 예측, 종양선량의 증가(Dose escalation), 방사선수술의 지표 및 방사선치료의 질적상황을 정량적 숫치로 평가할 수 있어 방사선치료성과 향상에 기여 할 수 있다고 생각한다. A most appropriate model of 3-D conformal radiotherapy has been induced by clinical evaluation and animal study, and therapeutic gains were evaluated by numerical equation of tumor control probability(TCP) and normal tissue complication probability (NTCP). The radiation dose to the tumor and the adjacent normal organs was accurately evaluated and compared using the dose volume histogram(DVH). The TCP and NTCP was derived from the distribution of given dosage and irradiated volume, and these numbers were used as the biological index for the assessment of the treatment effects. Ten patients with liver disease have been evaluated and 3 dogs were sacrificed for this study. Based on the 3-D images of the tumor and adjacent organs, the optimum radiation dose and the projection direction which could maximize the radiation effect while minimizing the effects to the adjacent organs could be decided. 3). The most effective collimation for the normal adjacent organs was made through the beams eye view with the use of multileaf collimator. When the dose was increased from 50Gy to 70Gy, the TCP for the conventional 2-port radiation and the 5-port multidimensional therapy was 0.982 and 0.995 respectively, while the NTCP was 0.725 and 0.142 respectively, suggesting that the 3-D conformal radiotherapy might be the appropriate therapy to apply sufficient radiation dose to the tumor while minimizing the damages to the normal areas of the liver. Positive correlation was observed between the NTCP and the actual complication of the normal liver in the animal study. The present study suggest that the use of 3-D conformal radiotherapy and the application of the mathematical models of TCP and NTCP may provide the improvements in the treatment of hepatoma with enhanced results.

      • SCOPUSKCI등재
      • KCI등재
      • KCI등재

        방사선 입체조형치료를 위한 동적쐐기여과판의 고안과 조직내 선량분포 특성

        추성실 한국의학물리학회 1998 의학물리 Vol.9 No.2

        쐐기형 선량분포는 임상에 많이 응용하고 있으며 고정쐐기여과판은 선질의 강화와 조사면 주위 의 산란선 증가, 등선량 각도의 불일치, 여과판의 장착 및 취급이 부정확하고 어려우며 입체조형 방사선 치료시 많은 조사면을 입체방향으로 중첩시킴으로서 발생되는 선량의 불균질을 방지하고 동적입체방사선조형치료(dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조절치료(intensity modulation radiotherapy)를 가능케 하는 동적쐐기여과판을 고안 제작한다. 동적쐐기여과판은 콜리메이터를 움직이면서 선량율을 변화시켜서 최적한 쐐기각의 등량곡선을 얻을 수 있도록 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 유도하며 표준형의 STT를 컴퓨터에 입력시킨다. STT에 의하여 생성되는 동적쐐기여과판의 특성과 조직내 선량분포를 쐐기각, 조사변의 크기, 조사선량율둥 여러 조건하에서 측정 분석함으로서 방사선 감수성이 높은 장기 내의 종양과 저항성 이 강한 악성종양치료에 도움을 주며 전반적인 방사선치료 성과를 향상시키고자 한다. 연세암센터에서 가동되는 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)를 이용하여 6MV 와 10MV 광자선과 쐐기각이 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$, 60$^{\circ}$이고 정사각형 조사면의 한변이 4cm 부터 20cm 범위를 0.5cm 간격으로 콜리메이터를 움직이면서 선량 변동량을 표시하는 미분치료표 (STT)를 작성하였다. 쐐기투과선량인자 (wedge transmission factor) 는 표준 물팬텀내에 표준전리함을 장치하고 열린조사면과 미분치료표에 의한 쐐기조사면의 선량비료서 결정하였다. 쐐기여과판에 의한 조직내선량분포와 등량곡선 및 프로파일은 필름으로 측정하고 영상선량측정기로 작성하였다. 수식으로 유도한 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 은 쐐기여과판의 쐐기각과 일치하였으며 쐐기투과선량인자는 쐬기각이 클수록 감소하였으며 조사변이 클수록 적어졌고 조사면 크기와의 관계는 비선형적이었다. 동적쐐기여과판에 의한 등량곡선의 쐐기 기울기는 고형여과판보다 더욱 일치된 경사각을 유지하였다. 심부선량백율은 열린조사면에 의한 것과 거의 비슷하였으며 고형쐐기여과판의 심부율보다 약간 줄어들었다. 동적쐐기여과판은 고형쐐기여과판보다 사용상, 선량측정 및 선량분포에 서 장점이 많으며 피부와 여과판사이의 길이가 길어서 침대에 부딪치는 일이 없고 피부의 산란선 오염이 감소되어 치료효과를 상승시킬 수 있다. 동적쐐기조사방법을 개발함으로서 지금까지 방사선 후유증과 종양의 불균일한 선량배열로 치료의 어려움이 있었던 분야를 개척할 수 있으며 동적입체 방사선조형치료 (dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조정치료 (intensity modulation radiotherapy)를 가능하게 함으로서 방사선치료성과를 향상시킬 수 있다. Wedge shaped isodoses are desired in a number of clinical situations. Hard wedge filters have provided nominal angled isodoses with dosimetric consequences of beam hardening, increased peripheral dosing, nonidealized gradients at deep depths along with the practical consequendes of filter handling and placement problems. Dynamic wedging uses a combination of a moving collimator and changing monitor dose to achieve angled isodoses. The segmented treatment tables(STT) that monitor unit setting by every distance of moving collimator, was induced by numerical formular. The characteristics of dynamic wedge by STT compared with real dosimetry. Methods and Materials : The accelerator CLINAC 2100C/D at Yonsei Cancer Center has two photon energies (6MV and 10MV), currently with dynamic wedge angles of 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$ and 60$^{\circ}$. The segmented treatment tables(STT) that drive the collimator in concert with a changing monitor unit are unique for field sizes ranging from 4.0cm to 20.0cm in 0.5cm steps. Transmission wedge factors were measured for each STT with an standard ion chamber. Isodose profiles, isodose curves, percentage depth dose for dynamic wedge filters were measured with film dosimetry. Dynamic wedge angle by STT was well coincident with film dosimetry. Percent depth doses were found to be closer to open field but more shallow than hard wedge filter. The wedge transmission factor were decreased by increased the wedge angle and more higher than hard wedge filters. Dynamic wedging probided more consistent gradients across the field compared with hard wedge filters. Dynamic wedging has practical and dosimetric advantages over hard filters for rapid setup and keeping from table collisions. Dynamic wedge filters are positive replacement for hard filters and introduction of dynamic conformal radiotherapy and intensity modulation radiotherapy in a future.

      • KCI등재

        코발트 60 점선원에 대한 자궁강내의 선량분포

        추성실 대한영상의학회 1980 대한영상의학회지 Vol.16 No.1

        According to the remarkable progress of high energy medical radioation apparatuses, the part of the teletheraphy using linear accelerator and telecobalt is now occupying almost the whole portion of cancer therapy in the field of radiation treatment. However, even in the present days, inserting sealed small source theraphy applied interstitially and intracavitry shows better results in some kinds of tumors just as the tumors of the tongue and those of the uterine cervix, especially, high dose rate sources are more effective for it. On the technic of these inserting theraphy, the dose calculations in the tumor are the most troublesome procedures to determine the therapy technic, and its technic must be doing under accurate dose distribution, dosimetry and localization. The high dose rate remotely controlled after loading apparatus, Toshibal RAL 303 , was installed in Yonsei Cancer Center in 1979. We applicated the computer technique to the dose computation and enabled to improve the accuracy of intracavitary irradiation for the cervix cancer. To obtain the exact localization of applications in the uterine cervix. We fabricated the simulating scaler and metallic o-ring contacting in tandem. Optimum standard arrangements of radiation sources were confirmed as 10 types, according to statistical evaluation of patients who had received brachtheraphy.

      • KCI등재

        방사선 치료 침대에 의한 조사선량의 변화

        추성실 대한영상의학회 1977 대한영상의학회지 Vol.13 No.1

        The perturbation of dose distribution and attenuation by back plate and metal frame of treatment couch in cobalt-60 teletherapy unit, Toshiba RCA-120-1. 4,000 Ci, was measured by various detectors and industrial film and prevented by using the styrofoam bed during irradiation as full rotation or four portal oblique technique. 1. Shielding the primary gamma ray beam by metal frame of treatment couch, the irradiated radiation dose was attenuated about 40-70%. 2. The tumor center dose due to shielding with back plate of treatment couch during irradiation as fur portal oblique combination was attenuated 20-50% according to patients thickness. 3. The dose attenuation by 1cm acryl plate was about 3% and the back skin surface get to the build up equilibrium state by secondary radiation from acryl plate, therefor the advantage of skin sparing effect from high energy photon irradiation could not expected. 4. Situated the treatment couch between the source and tumor center, about 10-20% attenuation of full rotation dose was occured. 5. Using the styrofoam-bad, air equivalent material, physical density, $\rho$=0.0015 and half value layer for cobalt-60 gamma ray, HVL=1.2$\times$104cm, the attenuation of irradiated dose due to shielding of back plate and metal frame from treatment couch was completely prevented during rotation or four portal oblique irradiation.

      • KCI등재

        전자선 도차폐통의 재료별 선량분포와 제작에 대하여

        추성실 대한영상의학회 1975 대한영상의학회지 Vol.11 No.1

        Electron beams, because of their sharp dose fall-off and rapid dose build up, have come to be used frequently for radiation therapy, however, have defects that their constriction of isodose curve at depth. These defects of electron beams would be some compensated by electron cones which were made of the most adequate scattering materials according to field sizes and electron energy. We observed the scattering distribution and radiation absorption of various materials; ie., lead, brass, acryl, steel, aluminium, copper etc, for 8, 10, 12 MeV electron beams. By these data, we designed and made of election cones which would be delivered the most useful dose distribution in tissue according to electron energy and field sizes. The features of new developmental electron cone would be summarized as follows, 1) Shielding plates, consisted of 1cm Al, 5mm Pb, 5mm Al and 1cm Acryl, absorbed of 12 MeV electron beam completly and were very effective to minimized of bremsstrahlung. 2) Electi n cones which their walls were composed of 1g/$\textrm{cm}^2$ thickness of transparent materials were convenient to set up and collimate on tumor fields. 3) In small field sizes (10~50$\textrm{cm}^2$), they have favourable dose distribution to use combinded wall materials as acryl and Al plates. 4) In medium field sizes (50~200$\textrm{cm}^2$), the dose distribution of electron cones, nothing to do with their composed materials, were relativly satisfactory as 2~5% flatness ratio. 5) Designed the cones of 200$\textrm{cm}^2$ fields above, it has better dose disibution to make with brass then acryl plates. 6) It was no good to use the lead plate with relatively large bremsstrahlung and materials contained elements to be radioactivated. 7) For increasing of surface dose without energy loss, the 40~60mesh wire netting attached to cone edge are widly used. 8) The materials used in electron cones such as lead, acryl, aluminium, brass etc., were easy to acquire with reasonable price and tractable.

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