6 MV 광자빔에 대한 MicroLion 액체이온함의 특성 연구

최상현,허현도,김성훈,지영훈,김금배,김우철,김헌정,신동오,김찬형,Choi, Sang-Hyoun,Huh, Hyun-Do,Kim, Seong-Hoon,Ji, Young-Hoon,Kim, Kum-Bae,Kim, Woo-Chul,Kim, Hun-Jeong,Shin, Dong-Oh,Kim, Chan-Hyeong 한국의학물리학회 2011 의학물리 Vol.22 No.4

최근 PTW사에서는 물등가물질로 구성되어 있고, 측정체적(sensitive volume, $0.002cm^3$)이 매우 작은 MicroLion 액체이온함을 내놓았다. 본 연구의 목적은 외부방사선 치료용 광자빔에 대해 MicroLion 액체이온함의 선량선형성, 선량률의존성, 공간분해능, 그리고 출력인수와 같은 선량측정학적 특성을 조사하는 것이다. 이 결과를 Semiflex 이온함($0.125cm^3$), Pinpoint 이온함($0.015cm^3$), 다이오드 검출기($0.0025mm^3$)의 결과와 비교분석하여 소조사면 측정에 적절한지를 평가하고 자 하였다. Varian clinac 2300 C/D의 6 MV 광자빔에서 측정하였으며, MP3 물팬톰(PTW, Freiburg)을 이용하였다. 공간분해능은 반음영(penumbra)을 측정하여 평가하였으며, $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$까지 다양한 조사면에 대하여 측정하였다. 출력인수는 $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $40{\times}40cm^2$에 대하여 측정하였다. 선량에 따른 MicroLion 액체이온함의 측정값은 선형적인 비례성을 보였다. 그러나 선량률은 100 MU/min와 600 MU/min에 의한 측정값의 차이가 최대 5%의 차이를 보였으며, 선량율이 커질수록 출력선량이 작아지는 결과를 보였다. 공간분해능의 경우 조사면 $0.5{\times}0.5cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$까지의 측방선량분포 비교에서 Semiflex 이온함을 제외한 다른 모든 검출기들의 경우 2% 이내에서 일치하였다. 출력선량은 $2{\times}2cm^2$에서 $10{\times}10cm^2$ 조사면에서 Semiflex 검출기 대비 모든 검출기가 2% 이내에서 잘 일치하였다. 연구 결과 MicroLion 액체이온함은 물등가물질로 이루어져 있으며, 감응 면적이 매우 작기 때문에 소조사면에서 매우 유용할 것으로 사료된다. Recently PTW developed a MicroLion liquid ionization chamber which is water_equivalent and has a small sensitive volume of $0.002cm^3$. The aim of this work is to investigate such dosimetric characteristics as dose linearity, dose rate dependency, spatial resolution, and output factors of the chamber for the external radiotherapy photon beam. The results were compared to those of Semiflex chamber, Pinpoint chamber and Diode chamber with the sensitive volumes of $0.125cm^3$, $0.03cm^3$ and $0.0025cm^3$, respectively and evaluated to be suitable for small fields. This study was performed in the 6MV photon energy from a Varian 2300 C/D linac accelerator and the MP3 water phantom (PTW, Freiburg) was used. Penumbras in the varios field sizes ranged from $0.5{\times}0.5cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ were used to evaluate the spatial resolution. Output factors were measured in the field sizes of $0.5{\times}0.5$ to $40{\times}40cm^2$. Readings of the chamber was linearly proportional to dose. Dose rate dependency was measured from 100 MU/min to 600 MU/min, showed a maximum difference of 5.0%, and outputs decreased with dose rates. The spatial resolutions determined with comparing profiles for the field sizes of $0.5{\times}0.5cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ agreed between every detector except the Semiflex chamber to within 2%. Outputs of detectors were compared to that of Semiflex chamber and showed good agreements within 2% for every chamber. This study shows that MicroLion chamber characterized by a high signal-to-noise ratio and water equivalence could be suitable for the small field dosimetry.

고감도 MOSFET 선량계 방사선학적 특성 연구

조성구,김찬형,Cho Sung Koo,Kim Chan-Hyeong 한국의학물리학회 2004 의학물리 Vol.15 No.4

MOSFET 선량계는 기존의 선량계들에 비해 여러 가지 장점이 있기 때문에 최근에 방사선 치료뿐만 아니라 방사선 진단 등 기타 여러 분야에서 선량검증을 위해 시도되고 있다. 하지만 이렇게 사용되기 위해서는 중ㆍ저에너지 범위의 광자선에 대한 MOSFET 선량계의 방사선학적 특성파악이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고감도 MOSFET 선량계의 여러가지 방사선학적 특성을 자세하게 연구할 수 있는 3차원 몬테칼로 전산모사 모델을 개발하였다. 고감도 MOSFET 선량계의 검출부위는 매우 얇아서 MCNP에서 기본적으로 제공하는 Tally를 사용하면 검출부위에 흡수된 에너지를 정확하게 결정할 수 없으므로 검출부위에 주어진 에너지를 전자들의 트랙들로부터 직접 계산하는 방법을 채택하였다. 개발된 모델은 에너지 의존도, 전자 기여도, 깊이 의존도 등의 MOSFET 선량계의 방사선학적 특성을 연구하기 위해 사용되었다. 에너지 의존도는 15 keV에서 6 MeV 에너지 범위에서 정량화하였는데 약 40 keV에서 최대 6.6으로 나타났다. 본 연구에서는 PTRAC 파일과 Sabrina 코드를 이용하여 MOSFET 선량계 각 부분에서의 전자 기여도를 조사하였다. 깊이 의존도는 신체 내 평균 깊이를 15 cm로 가정할 때 0.662 MeV의 경우는 교정인자 1.16 그리고 1.25 MeV의 경우는 교정인자 1.11을 사용하여 깊이 의존도에 의한 오차를 줄일 수 있다. Due to their excellence for the high-energy therapy range of photon beams, researchers show increasing interest in applying MOSFET dosimeters to low- and medium-energy applications. In this energy range, however, MOSFET dosimeter is complicated by the fact that the interaction probability of photons shows significant dependence on the atomic number, Z, due to photoelectric effect. The objective of this study is to develop a very detailed 3-dimensional Monte Carlo simulation model of a MOSFET dosimeter for radiological characterizations and calibrations. The sensitive volume of the High-Sensitivity MOSFET dosimeter is very thin (1 ${\mu}{\textrm}{m}$) and the standard MCNP tallies do not accurately determine absorbed dose to the sensitive volume. Therefore, we need to score the energy deposition directly from electrons. The developed model was then used to study various radiological characteristics of the MOSFET dosimeter. the energy dependence was quantified for the energy range 15 keV to 6 MeV; finding maximum dependence of 6.6 at about 40 keV. A commercial computer code, Sabrina, was used to read the particle track information from an MCNP simulation and count the tracks of simulated electrons. The MOSFET dosimeter estimated the calibration factor by 1.16 when the dosimeter was at 15 cm depth in tissue phantom for 662 keV incident photons. Our results showed that the MOSFET dosimeter estimated by 1.11 for 1.25 MeV photons for the same condition.

MCNPX 코드를 이용한 의료용 방사성동위원소 생산을 위한 가속기 시설의 방사선차폐 및 선량 계산

서규석,김찬형,Seo Kyu-Seok,Kim Chan-Hyeong 한국의학물리학회 2004 의학물리 Vol.15 No.4

Since production of radioactive isotope for using PET, a lot of neutrons were produced. The produced neutrons were mainly shielded by concrete facility. Secondary photons are generated and emitted from the concrete shielding wall of the PET cyclotron since the proton-generated neutrons are thermalized and absorbed in the concrete wall and emit secondary radiations, i.e., photons. This study calculated neutron dose and photon dose at outside of the accelerator facility using MCNPX code. As results of the calculation, total dose were calculated less than limited dose by law. PET에 사용되는 조영제는 생산과정 중에 다량의 중성자가 발생한다. 발생된 중성자는 주로 콘크리트 구조물로 차폐를 하게 되며 가속기 시설의 차폐 평가는 구조물 외부로 방출되는 방사선의 선량을 측정하게 된다. 즉 콘크리트를 통과하면서 에너지를 잃은 중성자와 콘크리트를 이루는 물질과 중성자간의 상호작용으로 생성되는 광자의 선량을 측정하여 선량을 평가하게 된다. MCNPX 코드2)를 이용하여 가속기 시설의 콘크리트 구조물 외부로 방출되는 중성자 선량과 광자선량을 계산한 결과, 원자력법에서 정한 법정 제한 선량에 훨씬 못 미치는 것을 알 수 있었다.

Co-60 빔에서 액체 전리함의 이온 수집 효율 결정 연구

최상현,김찬형,Choi, Sang Hyoun,Kim, Chan Hyeong 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.1

액체 전리함은 공동 전리함과 달리 감응매질이 물 등가물질로 이루어져 있어서, 감도가 매우 높아서 충분히 작게 만들 수 있기 때문에 기준 조사면 뿐만 아니라 소조사면의 선량 평가에 유용하다는 장점이 있지만, 이온 재결합 손실 계산에 있어 초기 재결합과 일반 재결합을 모두 고려해야 하므로, 사용상에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 연속 빔인 코발트 60 빔에서 PTW사의 microLion 액체 전리함을 이용하여 Greening 이론식과 이선량률법 및 다른 실험을 이용하여 수집효율을 구하고, 비교하는 연구를 수행하였다. 이는 코발트 장비인 Theratron 780과 물팬톰을 이용하여 수행하였으며, 선량률에 따른 microLion 전리함의 전하량을 측정하기 위해 0.6 cc 공동 전리함을 같은 조건에서 동시에 측정하였다. 이때 선량률의 범위는 0.125~0.746 Gy/min이였으며, 각 선량률에서 +400, +600 및 +800 전압에 대하여 액체 전리함을 이용하여 전하량을 측정하였다. 측정된 데이터를 이용하여 세 가지 방법에 따라 계산된 수집효율은 대체로 1% 이내로 일치하였다. 특히 본 연구에서 실험을 통해 구한 수집효율은 가장 낮은 두 선량률을 제외하고는 0.3% 이내로 잘 일치함을 보였다. 이선량률법의 경우 Greening 이론식과 비교하여 대체로 1% 이내의 차이를 보였지만, 두 선량률의 차이가 적을 때 대략 4% 가까운 차이를 보임을 확인하였다. TRS-398 물흡수선량 프로토콜에서 권고하는 표면과 선원간의 거리가 80 cm이고, 깊이 5 cm에서 Greening 이론법과 이선량률법, 본 연구에서 실험을 통해 얻은 방법에 의한 이온 재결합 보정계수는 각각 1.0233, 1.0239, 1.0316으로, 이 조건에서 대략 3%의 이온 재결합에 의한 손실이 발생함을 확인하였다. 본 연구에서 실험을 통해 이온 재결합 손실을 계산하는 방법은 다른 두 선량률에서 액체 전리함의 보정된 전하량을 이용하여 손쉽게 결정할 수 있기 때문에 연속 빔에서 선량 평가 시에 매우 유용하게 사용될 수 있으리라 판단된다. Liquid ionization chamber is filled with liquid equivalent material unlike air filled ionization chamber. The high density material allow very small-volume chamber to be constructed that still have a sufficiently high sensitivity. However liquid ionization chamber should be considered for both initial recombination and general recombination. We, therefore, studied using the Co-60 beam as the continuous beam and the microLion chamber (PTW) for comparing the ion collection efficiency by Greening theory, two-dose rate method and our experiment method. The measurements were carried out using Theratron 780 as the cobalt machine and water phantom and 0.6 cc Farmer type ionization chamber was used with microLion chamber in same condition for measuring the charge of microLion chamber according to the dose rates. Dose rate was in 0.125~0.746 Gy/min and voltages applied to the microLion chamber were +400, +600 and +800 V. As the result, the collection efficiency by three method was generally less than 1%. In particular, our experimental collection efficiency was in good agreement within 0.3% with Greening theory except the lowest two dose rates. The collection efficiency by two-dose rate method also agreed with Greening theory generally less than 1%, but the difference was about 4% when the difference of two dose rates were lower. The ion recombination correction factors by Greening theory, two-dose rate method and our experiment were 1.0233, 1.0239 and 1.0316, respectively, in SSD 80 cm, depth 5 cm recommended by TRS-398 protocol. Therefore we confirmed that the loss by ion recombination was about 3% in this condition. We think that our experiment method for ion recombination correction will be useful tool for radiation dosimetry in continuous beam.

이차원 양성자 선량 분포 확인을 위한 즉발감마선 이차원분포 측정 장치 개발

박종훈,이한림,김찬형,김성훈,김성훈,이세병,Park, Jong Hoon,Lee, Han Rim,Kim, Chan Hyeong,Kim, Sung Hun,Kim, Seonghoon,Lee, Se Byeong 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.1

양성자 치료 시 양성자 빔을 사용하여 정밀한 치료를 수행하고 환자의 안전을 제고하기 위해서는 인체 내 양성자 빔의 선량 분포를 확인하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구팀은 이전 연구에서 1차원 배열형 검출기를 종형으로 배치하여 빔 진행방향으로 이동시켜가면서 2차원적인 즉발감마선 분포를 측정하여 양성자 선량 분포와 유사한 분포를 갖는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 즉발감마선 이차원분포를 실시간으로 측정하기 위해 이차원 평행다공형 집속 장치, 이차원 배열의 NaI(Tl) 섬광체와 MA-PMT로 이루어진 즉발감마선 이차원분포 측정 장치를 개발하였다. 개발한 즉 발감마선 이차원분포 측정 장치의 성능을 평가한 결과 $^{22}Na$ 감마선원의 에너지 분해능은 $10.9%{\pm}0.23p%$ (0.511 MeV)와 $6.4%{\pm}0.24p%$ (1.275 MeV)로 평가되었으며, $^{137}Cs$은 $9.8%{\pm}0.18p%$ (0.662 MeV)로 평가되었다. 고에너지 Am-Be 선원의 double escape 피크인 3.416 MeV의 에너지 분해능은 $11.4%{\pm}3.6p%$로 평가되었다. 본 측정 장치를 이용하여 45 MeV 양성자 빔을 PMMA에 조사하여 발생한 즉발감마선 이차원분포를 측정한 결과 0.5 nA의 세기의 양성자 빔에서 $9{\times}10^9$ 양성자 조사 시 양성자 선량 분포와 유사한 즉발감마선 이차원분포를 측정할 수 있음을 확인하였다. 추가로 측정한 즉발감마선 이차원분포의 프로파일 분포를 이용하여 양성자 빔의 비정을 평가해 본 결과 $17.0{\pm}0.4mm$로 평가되었고, 실제 비정인 17.4 mm과 굉장히 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. In proton therapy, verification of proton dose distribution is important to treat cancer precisely and to enhance patients' safety. To verify proton dose distribution, in a previous study, our team incorporated a vertically-aligned one-dimensional array detection system. We measured 2D prompt-gamma distribution moving the developed detection system in the longitudinal direction and verified similarity between 2D prompt-gamma distribution and 2D proton dose distribution. In the present, we have developed two-dimension prompt-gamma measurement system consisted of a 2D parallel-hole collimator, 2D array-type NaI(Tl) scintillators, and multi-anode PMT (MA-PMT) to measure 2D prompt-gamma distribution in real time. The developed measurement system was tested with $^{22}Na$ (0.511 and 1.275 MeV) and $^{137}Cs$ (0.662 MeV) gamma sources, and the energy resolutions of 0.511, 0.662 and 1.275 MeV were $10.9%{\pm}0.23p%$, $9.8%{\pm}0.18p%$ and $6.4%{\pm}0.24p%$, respectively. Further, the energy resolution of the high gamma energy (3.416 MeV) of double escape peak from Am-Be source was $11.4%{\pm}3.6p%$. To estimate the performance of the developed measurement system, we measured 2D prompt-gamma distribution generated by PMMA phantom irradiated with 45 MeV proton beam of 0.5 nA. As a result of comparing a EBT film result, 2D prompt-gamma distribution measured for $9{\times}10^9$ protons is similar to 2D proton dose distribution. In addition, the 45 MeV estimated beam range by profile distribution of 2D prompt gamma distribution was $17.0{\pm}0.4mm$ and was intimately related with the proton beam range of 17.4 mm.

모사된 컴프턴 카메라 투사데이터의 재구성을 위한 OSEM 알고리즘의 부분집합 구성법 비교 연구

김수미 ( Soo Mee Kim ),이재성 ( Jae Sung Lee ),이미노 ( Mi No Leee ),이주한 ( Ju Hahn Lee ),김중현 ( Joong Hyun Kim ),김찬형 ( Chan Hyeong Kim ),이춘식 ( Chun Sik Lee ),이동수 ( Dong Soo Lee ),이수진 ( Soo Jin Lee ) 대한핵의학회 2007 핵의학 분자영상 Vol.41 No.3

방사선치료용 선형가속기를 이용한 Gated Cone-Beam CT의 유용성 연구

서정민(Seo, Jeong-Min),김찬형(Kim, Chan-Hyeong),박병석(Park, Byoung-Suk),박철수(Park, Cheol-Soo),장현철(Jang, Hyon-Chol),김정대(Kim, Joung-Dae) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.10

환자의 호흡은 방사선치료에서 중요한 인자로 작용한다. 종양을 치료하는 방사선 치료용 선형가속기에서 시행하는 기존의 cone-beam CT에서는 호흡에 의한 움직임이 반영되지 않아 영상에 왜곡이 발생하여 정확하지 못한 영상 정보를 획득 하였다. 본 연구는 호흡에 의한 움직임을 고려하고 특정 순간을 포착한 gating을 적용하여 획득한 back projection 영상을 이용 하여 cone-beam CT 영상으로 재구성하였으며 기존의 방법과 비교하였다. 기존의 방법은 영상 왜곡도가 400%에 달하였으나, 본 연구에서 시행한 gating을 적용한 cone-beam CT는 약 2%에 불과하였다. 이에 본 연구는 호흡의 움직임을 반영한 영상유도 방사선치료의 방향과 평가 방법을 제시하였다. The respiration is one of important factor in the radiation therapy. The existing commercial method of cone-beam computed tomography on LINAC does not consider respiratory motion of patient hence the images are both distorted and inaccurate. In this study, the cone-beam computed tomography images have been reconstructed from back projection radiography of specific phase on breathing cycle which concerned about respiratory movement in radiation therapy. This study investigated how different between cone-beam CT images with and without gating respiratory movement, and this paper provides that guide and implementation of gated cone-beam CT on radiation therapeutic equipment.

고에너지 광자선을 이용한 방사선 치료 시 소조사면에서의 흡수선량평가에 관한 연구

정해선,한영이,금오연,김찬형,Jeong, Hae-Sun,Han, Young-Yih,Kum, O-Yeon,Kim, Chan-Hyeong 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.4

고에너지 광자선 기반의 소조사면을 이용한 방사선 치료 시, 조사면의 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 전자의 비평형상태, 검출기의 체적 효과 및 검출기와 팬텀 물질과의 불균질성 등으로 인하여 정확한 선량 측정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 선량 측정을 위해 널리 사용되는 전리함, 다이오드 검출기 및 물과 등가인 재질로 이루어져 측정 시 오차 유발 요인이 적은 것으로 알려진 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름을 이용하여 팬텀 내 소조사면에서의 흡수선량을 측정하고, 각 검출기들의 특성 및 EBT 필름의 유용성을 평가하였다. 각 검출기는 팬텀 표면으로부터 10 cm 깊이에 장착, 선원과의 거리(SAD)를 100 cm로 하였으며, 6 MV X-선 빔을 6개 조사면($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ 및 $0.5{\times}0.5\;cm^2$)으로 팬텀에 조사하였다. $5{\times}5\;cm^2{\sim}1.5{\times}1.5\;cm^2$ 조사면의 경우, 모든 검출기들의 선량값이 1% 이내로 정확하게 일치하였으나, $1{\times}1\;cm^2$ 이하 조사면에서는 전리함을 이용한 측정결과가 타 검출기들에 비해 선량값을 매우 낮게 평가하는 것으로 확인되었다. 이는 검출기 체적효과가 매우 큰 오차요인으로 작용한 것으로 예측되어, 이를 제거하기 위해 제적 효과를 보정하는 컨볼루션 이론을 적용하여 측정된 선량값을 보정하였다. 그 결과, 다이오드 검출기의 경우 $1{\times}1\;cm^2$의 조사면에서는 EBT 필름의 흡수선량보다 약 3%가 높게, 전리함은 약 1% 낮게 측정되었다. $0.5{\times}0.5\;cm^2$ 조사면에서 다이오드 검출기는 약 1% 높은 값을, 전리함은 7% 낮은 선량값을 나타내었다. 결론적으로 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름의 소조사면 선량측정기로서의 유용성을 확인하였으며, 몬테카를로 전산모사를 이용한 추가 검증이 수행될 예정이다. In case of radiation treatment using small field high-energy photon beams, an accurate dosimetry is a challenging task because of dosimetrically unfavorable phenomena such as dramatic changes of the dose at the field boundaries, dis-equilibrium of the electrons, and non-uniformity between the detector and the phantom materials. In this study, the absorbed dose in the phantom was measured by using an ion chamber and a diode detector widely used in clinics. $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT films composed of water equivalent materials was also evaluated as a small field detector and compared with ionchamber and diode detectors. The output factors at 10 cm depth of a solid phantom located 100 cm from the 6 MV linear accelerator (Varian, 6 EX) source were measured for 6 field sizes ($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ and $0.5{\times}0.5\;cm^2$). As a result, from $5{\times}5\;cm^2$ to $1.5{\times}1.5\;cm^2$ field sizes, absorbed doses from three detectors were accurately identified within 1%. Wheres, the ion chamber underestimated dose compared to other detectors in the field sizes less than $1{\times}1\;cm^2$. In order to correct the observed underestimation, a convolution method was employed to eliminate the volume averaging effect of an ion chamber. Finally, in $1{\times}1\;cm^2$ field the absorbed dose with a diode detector was about 3% higher than that with the EBT film while the dose with the ion chamber after volume correction was 1% lower. For $0.5{\times}0.5\;cm^2$ field, the dose with the diode detector was 1% larger than that with the EBT film while dose with volume corrected ionization chamber was 7% lower. In conclusion, the possibility of $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT film as an small field dosimeter was tested and further investigation will be proceed using Monte Calro simulation.

고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용한 한국인 성인여성 복셀팬텀 VKH-Woman 개발

정종휘,염연수,한민철,김찬형,함보경,황성배,김성훈,이동명,Jeong, Jong Hwi,Yeom, Yoen Soo,Han, Min Cheol,Kim, Chan Hyeong,Ham, Bo Kyoung,Hwang, Sung Bae,Kim, Seong Hoon,Lee, Dong-Myung 한국의학물리학회 2012 의학물리 Vol.23 No.3

전신에 대해 방사선에 민감한 주요장기가 미리 정의된 인체 전산팬텀(compuational human phantom)은 의료분야에서 방사선 치료에 의한 이차암 위험도 평가 및 진단방사선에 의한 유효선량 평가 등에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 한국인 여성사체에 대한 고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용하여 장기 및 조직을 전신에 걸쳐 약 2 mm 간격으로 정밀하게 분할하였고, 이를 이용하여 몬테칼로 전산모사에 사용될 수 있는 VHK-Woman 복셀팬텀을 개발하였다. VKH-Woman 복셀팬텀은 키 160 cm, 몸무게 52.72 kg으로 한국인 여성의 표준체형에 가까우며, 유효선량을 계산할 수 있도록 ICRP 103에 제시된 27개 장기 및 기타 관심장기 12개를 포함한다. VKH-Woman의 복셀 해상도는 $1.976{\times}1.976{\times}2.0619mm^3$이며 복셀행렬의 크기는 $261{\times}109{\times}825$이고, 몬테칼로 코드에 입력하여 사용될 수 있도록 이진파일과 ASCII 파일 형식으로 데이터화되었다. The computational human phantom including major radiation sensitive organs at risk (OARs) can be used in the field of radiotherapy, such as the variation of secondary cancer risks caused by the radiation therapy and the effective dose evaluation in diagnostic radiology. The present study developed a Korean adult female voxel phantom, VKH-Woman, based on serially sectioned color slice images of Korean female cadaver. The height and weight of the developed female voxel phantom are 160 cm and 52.72 kg, respectively that are virtually close to those of reference Korean female (161 cm and 54 kg). The female phantom consists of a total of 39 organs, including 27 organs recommended in the ICRP 103 publication for the effective dose calculations. The female phantom composes of $261{\times}109{\times}825$ voxels (=23,470,425 voxels) and the voxel resolution is $1.976{\times}1.976{\times}2.0619mm^3$ in the x, y, and z directions. The VHK-Woman is provided as both ASCII and Binary data formats to be conveniently implemented in Monte Carlo codes.

Compton Imaging Simulator를 이용한 다층 구조 컴프턴 카메라 성능평가 예비 연구

이세형,박성호,서희,박진형,김찬형,이주한,이춘식,이재성,Lee, Se-Hyung,Park, Sung-Ho,Seo, Hee,Park, Jin-Hyung,Kim, Chan-Hyeong,Lee, Ju-Hahn,Lee, Chun-Sik,Lee, Jae-Sung 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.2

컴프턴 카메라는 컴프턴 산란현상의 기하학적 해석을 통해 감마선원의 3차원적 위치분포를 고정된 위치에서 찾아내는 신개념의 감마선 영상장치이다. 기존의 감마선 영상장치에서는 필수적으로 사용되는 기계적 집속기를 사용하지 않기 때문에 높은 영상 감도를 제공할 수 있으며, 다중 추적자 기능을 제공한다는 장점이 있어 차세대 감마선 영상장치로서 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 Geant4 몬테칼로 전산모사 툴키트를 이용하여 사용자 친화형의 컴프턴 카메라 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터의 정확성을 검증하기 위하여 한양대학교에서 개발 중인 이중 산란형 컴프턴 카메라의 실험 결과와 비교하였다. 영상 해상도의 경우 선원의 에너지가 높아짐에 따라 해상도가 향상되는 동일한 경향을 보였으나, 시뮬레이터 결과에서 약 1 mm 정도 우수하게 평가되었다. 영상 감도의 경우 실험에서 2~3배 정도 높게 평가되었다. 이러한 결과들은 우연 동시반응에 기인한 것으로, 실험에서 획득한 유효반응들은 전산모사와는 달리 우연한 동시계수에의한 데이터가 상당수 포함되어 있기 때문에 영상 해상도는 상대적으로 저조하고, 영상 감도는 높게 나타난 것으로 판단된다. 개발된 시뮬레이터를 이용하여 새로운 구조의 컴프턴 카메라에 대한 성능을 평가하였다. 단일 산란형 컴프턴 카메라의 경우 산란부를 다층 구조로 개발할 때 4대의 산란부 검출기를 사용하는 것이 최상의 성능을 보이는 것으로 평가되었고, 그 이상 사용할 경우 성능이 오히려 저하됨을 확인하였다. A Compton camera, which is based on the geometrical interpretation of Compton scattering, is a very promising gamma-ray imaging device considering its several advantages over the conventional gamma-ray imaging devices: high imaging sensitivity, 3-D imaging capability from a fixed position, multi-tracing functionality, and almost no limitation in photon energy. In the present study, a Monte Carlo-based, user-friendly Compton imaging simulator was developed in the form of a graphical user interface (GUI) based on Geant4 and $MATLAB^{TM}$. The simulator was tested against the experimental result of the double-scattering Compton camera, which is under development at Hanyang University in Korea. The imaging resolution of the simulated Compton image well agreed with that of the measured image. The imaging sensitivity of the measured data was 2~3 times higher than that of the simulated data, which is due to the fact that the measured data contains the random coincidence events. The performance of a stacking-structure type Compton camera was evaluated by using the simulator. The result shows that the Compton camera shows its highest performance when it uses 4 layers of scatterer detectors.