Diagnostic X-ray Spectra Detection by Monte Carlo Simulation

Cheol-Ha Baek(백철하),Seung-Jae Lee(이승재),Daehong Kim(김대홍) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.3

Most diagnostic devices in the medical field use X-ray sources, which emit energy spectra. In radiological diagnosis, the quantitative and qualitative analyses of X-rays are essential for maintaining the image quality and minimizing the radiation dose to patients. This work aims to obtain the X-ray energy spectra used in diagnostic imaging by Monte Carlo simulation. Various X-ray spectra are simulated using a Monte Carlo simulation tool. These spectra are then compared to the reference data obtained with a tungsten anode spectral model using the interpolating polynomial (TASMIP) code. The X-ray tube voltages used are 50, 60, 80, 100, and 110 kV, respectively. CdTe and a-Se detector are used as the detectors for obtaining the X-ray spectra. Simulation results demonstrate that the various X-ray spectra are well matched with the reference data. Based on the simulation results, an appropriate X-ray spectrum, in accordance with the tube voltage, can be selected when generating an image for diagnostic imaging. The dose to be delivered to the patient can be predicted prior to examination in the diagnostic field. 대부분의 진단용 방사선 장치는 엑스선을 사용하며, 엑스선은 다양한 에너지를 갖는 스펙트럼을 갖는다. 진단 영상에서 엑스선의 정량적 및 정성적 분석은 선량을 줄이면서 영상 화질을 유지하는데 필수적이다. 본 연구의 목적은 진단 영상에 사용되는 엑스선 스펙트럼을 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정하는 것이다. 다양한 엑스선 에너지 스펙트럼이 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정되었다. 이 스펙트럼들은 다항식을 보간 한 양극 텅스텐 모델에 의해 계산된 결과와 비교하였다. 엑스선 관전압은 50, 60, 80, 100, 110 kV 였다. 검출기로는 카드뮴 텔루라이드와 비정질 셀레늄 물질을 사용하였다. 엑스선 에너지 스펙트럼의 시뮬레이션 결과는 참조 결과와 일치하였고, NRMSD 값은 최소 1.1%에서 최대 5.7%를 보였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 진단 영상을 획득할 때 적절한 관전압의 선택을 가능하게 할 것이다. 또한, 영상 획득 전 환자에 전달되는 선량을 예측하는데 기여할 것이다.

진단용 X-선 스펙트럼의 몬테칼로 전산모사 측정

백철하 ( Cheol-ha Baek ),이승재 ( Seung-jae Lee ),김대홍 ( Daehong Kim ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.3

대부분의 진단용 방사선 장치는 엑스선을 사용하며, 엑스선은 다양한 에너지를 갖는 스펙트럼을 갖는다. 진단 영상에서 엑스선의 정량적 및 정성적 분석은 선량을 줄이면서 영상 화질을 유지하는데 필수적이다. 본 연구의 목적은 진단 영상에 사용되는 엑스선 스펙트럼을 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정하는 것이다. 다양한 엑스선 에너지 스펙트럼이 몬테칼로 시뮬레이션으로 측정되었다. 이 스펙트럼들은 다항식을 보간 한 양극 텅스텐 모델에 의해 계산된 결과와 비교하였다. 엑스선 관전압은 50, 60, 80, 100, 110 kV 였다. 검출기로는 카드뮴 텔루라이드와 비정질 셀레늄 물질을 사용하였다. 엑스선 에너지 스펙트럼의 시뮬레이션 결과는 참조 결과와 일치하였고, NRMSD 값은 최소 1.1%에서 최대 5.7%를 보였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 진단 영상을 획득할 때 적절한 관전압의 선택을 가능하게 할 것이다. 또한, 영상 획득 전 환자에 전달되는 선량을 예측하는데 기여할 것이다. Most diagnostic devices in the medical field use X-ray sources, which emit energy spectra. In radiological diagnosis, the quantitative and qualitative analyses of X-rays are essential for maintaining the image quality and minimizing the radiation dose to patients. This work aims to obtain the X-ray energy spectra used in diagnostic imaging by Monte Carlo simulation. Various X-ray spectra are simulated using a Monte Carlo simulation tool. These spectra are then compared to the reference data obtained with a tungsten anode spectral model using the interpolating polynomial (TASMIP) code. The X-ray tube voltages used are 50, 60, 80, 100, and 110 kV, respectively. CdTe and a-Se detector are used as the detectors for obtaining the X-ray spectra. Simulation results demonstrate that the various X-ray spectra are well matched with the reference data. Based on the simulation results, an appropriate X-ray spectrum, in accordance with the tube voltage, can be selected when generating an image for diagnostic imaging. The dose to be delivered to the patient can be predicted prior to examination in the diagnostic field.

소동물 전용 양전자방출단층시스템의 섬광체 배열에 따른 특성 평가

백철하(Cheol-Ha Baek) 한국콘텐츠학회 2015 한국콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.4

본 연구의 목적은 몬테칼로 모사방법을 이용하여 소동물 전용 양전자방출단층촬영 시스템의 모듈 내 섬광체 배열 수에 따른 특성평가를 하는 것이다. 이 연구에서 제안한 소 동물 전용 양전자방출단층촬영 시스템은 모듈 내 섬광체 수를 1 ∼ 8개로 구성하였으며, 섬광체 크기는 2.0 × 2.0 × 10.0 ㎣ 크기의 LSO 섬광결정을 사용하였고 스캐너의 직경은 100 mm로 설계하였다. 몬테칼로 시뮬레이션 방법중에 하나인 GATE 코드를 이용하여 선원은 511 keV 점선원을 이용하였으며 동시계수 측정된 좌표값을 이용하여 민감도 및 사이노그램을 획득하였다. 모듈 내 섬광체 수가 적을수록 모듈 별 틈새가 줄어들어 민감도가 향상되는 결과를 보였으며, 사이노그램 결과에서도 불완전한 데이터(missing data)가 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 모듈 안 섬광체 수가 적을수록 민감도 향상 및 불완전한 데이터 획득이 줄어드는 것을 증명함으로써, 소동물 전용 양전자방출단층촬영 시스템의 성능 개선을 위한 새로운 접근법을 제시한다. The aim of this study is to perform simulations to design the detector module with crystal array by Monte Carlo simulation. For this purpose, a small animal PET scanner, employing module with 1∼8 crystal array discrimination scheme, was designed. The proposed scanner has an inner diameter of 100 mm with detector modules in crystal array. Each module is composed of a 5.0 mm LSO crystal with a 2.0 × 2.0 ㎟ sensitive area with a pitch 2.1 mm and 10.0 mm thickness. The LSO crystals are attached to the SiPM which has a dimension of 2.0 × 2.0 ㎟. The detector module with crystal array of the designed PET detector was simulated using the Monte Carlo code GATE(Geant4 Application for Tomographic Emission). The detector is enough compensation for the loss of data in sinogram due to gaps between modules. The results showed that the high sensitivity and effectively reduced the problem about the missing data were greatly improved by using the detector module with 1 crystal array.

단일처리전 장일처리 기간이 온실재배 스프레이 절화국의 건물생산과 절화품질에 미치는 영향

백철기(Baek Cheol Ki),이정현(Jeong Hyun Lee),안규빈(Kyu Bin Ahn),한태호(Tae Ho Han),정순주(Soon Ju Chung) (사)한국생물환경조절학회 2003 시설원예‧식물공장 Vol.12 No.1

소동물 영상화 및 환경 방사선 검출을 위한 감마카메라 개발

백철하(Cheol-Ha Baek) 한국콘텐츠학회 2014 한국콘텐츠학회논문지 Vol.14 No.2

이 연구의 목적은 감마선 검출 시스템을 개발하여 평행구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용하여, 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경 방사선 검출 영상을 획득하는 것이다. 본 연구에서는 크기가 50 × 50 mm 이며, 6 mm 두께의 CsI(Tl) 섬광체와 50 × 50 mm 크기의 Hamamatsu H8500C 위치민감형 광전 자증배관, 저항분배회로, 전치증폭기, 성형증폭기, NIM 모듈 및 아날로그 디지털 변환기로 구성된 감마카메라를 개발하였다. 또한. 바늘구멍 감마카메라와 전하결합소자 카메라를 결합하여 환경모니터링에 적용할 수 있는 장비를 개발하였다. 본 연구 결과는 평행 구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용한 감마카메라를 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경방사선 측정에 적용 할 수 있음을 보여주었다. 이 시스템은 소 동물 전용 감마카메라와 환경방사선 측정 시스템으로 활용 될 수 있을 것이다. The aim of this work was to develop the gamma camera system for small animal gamma imaging and environmental radiation monitoring imaging using a parallel hole collimator and pinhole collimator. The small gamma camera system consists of a CsI(Tl) scintillation crystal with 6 mm in thickness and 50 × 50 mm in area coupled with a Hamamatsu H8500C PSPMT, are resistive charge divider, pre-amplifiers, charge amplifiers, nuclear instrument modules (NIMs), an analog to digital converter and a computer for control and display. We have developed a radiation monitoring system composed of a combined pinhole gamma camera and a charge-coupled devices (CCD) camera. The results demonstrated that the parallel hole collimator and pinhole collimator gamma camera designed in this study could be utilized to perform small animal imaging and environmental radiation monitoring system. Consequently in this paper, we proved that our gamma detector system is reliable for a gamma camera which can be used as small animal imaging and environmental radiation monitoring system.

충주시 토지이용형태별 미세먼지 농도와 가로수의 생리적 변화에 관한 연구

백철종 ( Cheol Jung Baek ),윤용한 ( Yong Han Yoon ),박봉주 ( Bong Ju Park ),김원태 ( Won Tae Kim ) 한국녹지환경디자인학회 2007 녹지환경학회지 Vol.3 No.2

This study measured the physiological variation of roadside tree and fine paticle concentration according to variation land-use types(commercial districts, residential districts, greenspace) of Chungju and obtained the following results. 1. To recognize how the variation of daily fine particle in Chungju affects the land-use types, this study compared and examined the variation of density in commercial districts, residential districts, greenspace. As a result, density of fine particle was high in the order of commercial districts>residential districts>greenspace and daily average density of fine particle in commercial districts for 2005 was found to exceed over 2 times of National Environmental Standard(50μg/m3), requiring measures against this. 2. With regard to seasonal density feature of fine particle, commercial districts recorded 74.3μg/m3 at spring, 31.2μg/m3 at summer, 40.7μg/m3 at fall and 44.7μg/m3 at winter; residential districts recorded average density of 66.2μg/m3 at spring, 27.7μg/m3 at summer, 38.0μg/m3 at fall and 37.5μg/m3 at winter. Greenspace recorded 40.5μg/m3 at spring, 17.8μg/m3 at summer, 26.8μg/m3 at fall and 27.2μg/m3 at winter. In terms of season, density was highest at spring, followed by winter, fall and summer. 3. With regard to variation in density of fine particle per wind direction, wind from north(N) recorded the highest density, followed by wind from west-north-west(WNW), wind from south-west(SW) or west-south-west(WSW), demonstrating that relatively high density was measured mainly at wind from northwest or southwest. It is determined that northwest or southwest direction plays a main role in pollution by fine particle in Chungju. 4. With regard to variation in density of fine particle according to wind velocity, density increases gradually up to wind velocity of about 2.5m/s and no more change was found over that. 5. As a result of analyzing photosynthesis ability and contents of chlorophyll to clarify effects of air pollution at Chungju downtown on plants, it was found about that photosynthesis ability and contents of chlorophyll of Ginkgo biloba at parks were found to be higher than those at commercial districts. With regard to stomatal conductance its decrease in commercial districts showed similar tendency as that of photosynthesis, showing positive correlation between speed of photosynthesis and stomatal conductance.

단일처리 시기가 스프레이 절화국의 작물생육 및 개화품질에 미치는 영향

백철기(Cheol-ki Baek),이정현(Jeong-Hyun Lee),서범석(Beom-Seok Seo),정순주(Soon-Ju Chung) 한국원예학회 2001 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2001 No.5

GATE 시뮬레이션 프로그램을 이용한 I-131의 영상 특성의 타당성에 관한 연구

백철하(Cheol-Ha Baek),김대호(Dae Ho Kim),이용구(Yong-Gu Lee),이영진(Youngjin Lee) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.5

단일처리전 장일처리 기간이 온실재배 스프레이 절화국의 영양생장에 미치는 영향

Cheol Ki Baek(백철기),Kyung Cheol Cho(조경철),Jeong Hyun Lee(이정현),Tae Ho Ham(한태호),Soon Ju Chung(정순주) (사)한국생물환경조절학회 2002 생물환경조절학회지 Vol.11 No.4

서울고층건물관

백철,Baek, Cheol 대한건축사협회 1971 建築士 Vol.1971 No.1