Earticle

A simple mathematical model of simultaneous combined action of environmental agents has been proposed to describe the synergistic interaction of microwave and high ambient temperature treatment on animal heating. The model suggests that the synergism is caused by the additional effective damage arising from an interaction of sublesions induced by each agent. These sublesions are considered to be ineffective if each agent is taken individually. The additional damage results in a higher body temperature increment when compared with that expected for an independent action of each agent. The model was adjusted to describe the synergistic interaction, to determine its greatest value and the condition under which it can be achieved. The prediction of the model was shown to be consistent with experimental data on rabbit heating. The model appears to be appropriate and the conclusions are valid.

방사선치료에서 특수한 체형을 갖거나 특별한 자세가 요구되는 환자에게 적용할 수 있으며 환자의 위치결정 및 조사영역 내에서 표적체적의 위치 재현성을 향상시킬 수 있는 고정 장치(Vac-lok)를 제작하고 그 유용성을 검증하였다. EVA 합성수지와 1.5 mm 바이오 비드폼을 이용하여 제작된 Vac-lok의 기능적, 형태적 검사를 시행하고 모형 및 환자의 상대적 재현성을 분석하였다. 전 방사선치료 기간 동안 제작된 Vac-lok의 기능적 검사에서 미소한 진공 압력의 변화는 있었으나 무시할 정도로 작았다. 모형의 상대적 재현성은 기존 상품화된 제품보다 재현성이 향상되었으며 평균 4% 미만의 오차를 보였다. 또한 환자의 상대적 재현성에서 전후 또는 측면방향에서 다소 오차가 증가하였으나 최대 ± 2.3 mm 미만이었다. 결론적으로 방사선치료의 한계 오차를 ± 3 mm 미만이라 할 때 임상적으로 충분하게 사용 가능하였고 재현성의 향상과 특수한 환자에게 맞춤형 고정 장치를 가격이 저렴하면서 신속하게 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

We manufactured the Vac-lok that can be applied to patient of special body shape and need to special set-up position and evaluated the usefulness in the radiation therapy. The manufacture Vac-lok, It was used EVA resin and biobeadform of a diameter 1.5 mm. carried out the test of functionality, structural and analyzed the relative reproducibility of phantoms and patients. During the total period of radiation therapy, Vacuum pressure bring variety to a very small amount in the test of functionality of the manufacture Vac-lok. But It was a negligible quantity. The manufacture Vac-lok improved the relative reproducibility of phantoms than the existing Vac-lok and tolerance has a confidence less than 4% error. Also, relative reproducibility of patient increased error than phantom in the antero-posterior and lateral plan. However, the maximum set-up error was less than ± 2.3 mm. In conclusion, If tolerance set-up error of radiotherapy is less than ± 3 mm, the manufacture Vac-lok was enough possible to use and improvement of reproducibility, considering supply with the Vac-lok made to measure of special patient that produced at a low price and without delay.

보다 정확한 우라늄 농축도 분석은 핵물질 관리를 위하여 중요하다. 본 연구에서는 감마선을 이용한 우라늄 농축도 분석에서 시료와 검출기 사이에 차폐체가 있는 경우와 측정시간 변화에 따른 분석결과에 대한 정확성 평가 및 오차분석을 수행하였다. 우라늄 농축도를 분석하기 위하여 FRAM (Fixed energy Response function Analysis with Multiple efficiencies)을 이용하였다. FRAM에 의한 분석결과의 정확성은 화학 분석 결과와의 비교를 통해 평가되었다. 연구결과 선원과 검출기사이에 차폐체가 존재할 경우 차폐체의 두께변화에 따른 감마선의 세기는 지수함수 형태로 감소하며 감마선에너지 피이크의 반치폭 (FWHM : Full Width at Half Maximum)은 차폐체의 두께에 영향을 거의 받지 않는 것을 보였다. 따라서 시료와 검출기 사이에 차폐체가 있는 경우의 우라늄 농축도 분석에서 FRAM을 이용한 감마선분광분석은 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구 결과는 차폐체 안에 우라늄이 있는 경우 핵물질 분석에 기여할 수 있을 것이 기대된다.

Accurate measurement of uranium enrichment is very important in nuclear material accountability. The analysis uncertainty of the uranium enrichment measurement with gamma-ray analysis was studied in the present work. FRAM (Fixed energy Response function Analysis with Multiple efficiencies) code was used to determine the uranium enrichment. If the shield materials were placed between the detector and the sample, the error was measured and analyzed. Measurement time was varied and the dependency of the analysis uncertainty on the measurement time was studied. Transmitted gamma-ray intensities and FWHMs of the peaks in the energy spectrum were measured as the shield thickness was varied. The transmitted gamma-ray intensity follows shape of the exponential function, and the FWHM　was almost independent of the shield thickness. The uncertainty of FRAM analysis was studied when the thick shield material was placed between the detector and the sample. Our work could be helpful in analysis of the fissile material in uranium sample.

방사선 치료를 받는 환자의 생식선에 대한 피폭 선량을 최소화하기 위한 차폐체의 성능을 MOSFET 측정을 통해 평가하고자 서울대학교 병원 방사선 종양학과에서 4명의 남자 직장암 환자를 대상으로 2009 년 이후로 시행한 생식선 차폐체 선량 측정 결과를 이용하였다. 환자 치료는 Varian 21EX 선형가속기 (LINAC) 에서 방출되는 6 MV 와 15 MV 의 X‐ray 를 이용하였다. 선형가속기의 조준기 (collimator) 등에 의한 산란선 (scattered ray) 뿐만 아니라 방사선조사영역 (radiation field) 내의 치료부위로부터 산란되어 전달되는 산란선을 최소로 하기 위하여 3면이 모두 차폐될 수 있도록 차폐체는 상자 모양으로 제작되었다. 차폐체는 납으로 만든 7.5 cm × 9.5 cm × 5.5 cm 크기의 상자와 9 cm × 9.5 cm × 1 cm 크기의 덮개로 이루어져 있다. 차폐체의 성능 평가를 위한 선량 측정은 MOSFET 을 이용하였다. 생식선 차폐체를 이용한 경우 차폐체 안쪽의 피폭 선량이 바깥쪽에 비해 평균적으로 23.07% 로 감소하였다. 차폐체 안쪽에 전달된 선량은 평균 0.01 Gy (표준편차 0.004 Gy) 로 측정되었다. 차폐체의 성능은 환자들 별로 적게는 18.76% 부터 많게는 38.20% 까지 차이를 보였으나 전달된 절대적 선량은 무정자증 (aspermia) 의 가능성이 있는 0.35 Gy 와, 불임을 초래할 수 있는 2.0 Gy 의 기준치 이하로서, 차폐체의 효과는 충분한 것으로 확인할 수 있다. MOSFET 측정 결과, 생식선 차폐체를 이용하여 환자 생식선에 피폭되는 선량을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 기존의 연구에서 TLD 를 이용한 측정과 비교하여 MOSFET 을 이용하였을 때 보다 실시간으로 정확하게 차폐체에 의한 생식선의 선량 감소 효과를 평가할 수 있음을 확인하였다.

In order to confirm feasibility of MOSFET modality in use of in‐vivo dosimetry, evaluation of gonad shielding in order to minimize gonadal dose of patients undergoing radiotherapy by using MOSFET modality was performed. Gonadal dose of patients undergoing radiotherapy for rectal cancer in the department of radiation oncology of Seoul National University Hospital since 2009 was measured. 6 MV and 15 MV photon beams emitted from Varian 21EX LINAC were used for radiotherapy. In order to minimize exposed dose caused by the scattered ray not only from collimator of LINAC but also from treatment region inside radiation field, we used box‐shaped lead shielding material. The shielding material was made of the lead block and consists of 7.5 cm × 9.5 cm × 5.5 cm sized case and 9 cm × 9.5 cm × 1 cm sized cover. Dosimetry for evaluation of gonad shielding was done with MOSFET modality. By protecting with gonad shielding material, average gonadal dose of patients was decreased by 23.07% compared with reference dose outside of the shielding material. Average delivered gonadal dose inside the shielding material was 0.01 Gy. By the result of MOSFET dosimetry, we verified that gonadal dose was decreased by using gonad shielding material. In compare with TLD dosimetry, we could measure the exposed dose easily and precisely with MOSFET modality.

세기조절방사선치료(Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT)의 정도관리를 위해서 독립적인 방법으로 선량검증을 하는 것은 중요하다. 독립적 선량검증을 위해 팬톰과 이온전리함을 이용한 측정 방법이 보편적으로 이루어지지만 많은 시간과 노력이 요구된다. 본 연구에서는 세기조절방사선치료 시 시간에 따른 다엽콜리메이터의 움직임을 기록한 dynalog 파일을 이용하여 치료계획에서 도출된 총 실제 플루언스와 실제 치료 시의 모니터유닛(monitor unit, MU) 공간분포를 비교함으로써 간편한 세기조절방사선치료 정도관리 기술을 개발하였다. DICOM RT plan 파일로부터 총 실제 플루언스를 추출하고 MATLAB 코드를 이용하여 실제 치료 시 MU 공간분포를 dynalog 파일로부터 계산하였다. 개발된 방법의 효용성을 검증하기 위해 단계별조사기법과 동적조사기법으로 치료 받은 각 5명의 환자 데이터를 후향적으로 분석하였다. 분석 방법은 상용프로그램(Verisoft 3.1, PTW, German)에서 제공하는 감마인덱스를 사용하였다. 분석 결과 실제 치료 시의 MU 공간분포와 치료계획 상의 MU 공간분포 일치도가 평균 97.8±1.33%로 높은 일치도를 나타냈다. MU 공간분포 재구성의 정확도는 동적조사기법보다 단계별조사기법이 평균 1.4% 높았다. 본 연구에서 개발된 기술을 통해 세기조절방사선치료의 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한 분할치료 시 선량보정에 적용함으로써 맞춤형치료(adaptive radiotherapy)를 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

The measurement-based verification for intensity modulated radiation therapy (IMRT) is a time-and labor-consuming procedure. Instead, this study aims to develop a MU fluence reconstruction method for IMRT QA. Total actual fluences from treatment planning system (TPS, Eclipse 8.6, Varian) were selected as a reference. Delivered leaf positions according to MU were extracted by the dynalog file generated after IMRT delivery. An in-house software was develop to reconstruct MU fluence from the acquired delivered leaf position data using MATLAB. We investigated five patient's plans delivered by both step-and-shoot IMRT and sliding window technologies. The total actual fluence was compared with the MU fluence reconstructed by using commercial software (Verisoft 3.1, PTW) and gamma analysis method (criteria: 3%/3 ㎜ and 2%/1 ㎜). Gamma pass rates were 91.8±1.33% and the reconstructed fluence was shown good agreement with RTP-based actual fluence. The fluence from step and shoot IMRT was shown slightly higher agreement with the actual fluence than that from sliding window IMRT. If moving from IMRT QA measurements toward independent computer calculations, the developed method can be used for IMRT QA. A point dose calculation method from reconstructed fluences is under development for the routine IMRT QA purpose.

The PHENIX Experiment is the largest of the four experiments that have taken data at the Relativistic Heavy Ion Collider. PHENIX, the Pioneering High Energy Nuclear Interaction eXperiment, is designed specifically to measure direct probes of the collisions such as electrons, muons, and photons. The primary goal of PHENIX is to discover and study a new state of matter called the Quark-Gluon Plasma. Among many particles, muons coming from W-boson decay gives us key information to analyze the spin of proton. Resistive plate chambers are proposed as a suitable solution as a muon trigger because of their fast response and good time resolution, flexibility in signal readout, robustness and the relatively low cost of production. The RPC detectors for upgrade were assembled and their performances were evaluated. The procedure to make the detectors better was optimized and described in detail in this thesis. The code based on ROOT was written and by using this the performance of the detectors made was evaluated, and all of the modules for north muon arm met the criteria and installation at PHENIX completed in November 2009. As RPC detectors that we made showed fast response, capacity of covering wide area with a resonable price and good spatial resolution , this will give the opportunity for applications, such as diagnosis and customs inspection system.

원자력발전소, 의료용 가속기 등 고선량 지역 및 능동형 열중성자 검출기를 사용하기 힘든 환경에서는 방사화 포일 기반 보너구 스펙트로메터를 사용하여 중성자 에너지 스펙트럼 측정을 수행한다. 중성자 방사화 포일을 보너구의 열중성자 검출기로 사용하는 경우, 중성자 방사화 포일의 위치 변동에 따른 보너구 반응도의 변화 및 중성자 방사화 포일의 질량과 반응도 사이의 상관관계 등 특성연구가 선행되어야만 한다. 본 연구에서는 MCNPX 모사계산을 통하여 중성자 방사화 포일 면에 수직입사하는 경우 중성자 방사화 포일의 위치 의존성이 크다는 사실과 중성자 방사화 포일의 질량과 반응도 사이에 선형관계가 없음을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 중성자 방사화 포일 기반 보너구의 반응함수 계산 방법 및 중성자 방사화 포일 위치 및 질량 차이에 따른 반응도 변화를 연구함으로써 중성자 방사화 포일 기반 보너구의 반응함수 결정방법을 확립하였다. 본 연구결과를 바탕으로 보너구 반응함수를 계산하여 추후 중성자 방사화 포일 기반 보너구 스펙트로메트리에 적용할 예정이다.

Activation foil-based Bonner sphere spheres are used to obtain neutron energy spectra of nuclear power plants or accelerator-produced neutrons. The position and the foil mass dependence of response functions should be studied carefully before measurement of Bonner spheres. This study showed that the normal incidence to the foil surface made a large shift of responses while parallel and isotropic incidence made no position dependence. The correlation between foil mass and response was not linear. Therefore, the response functions of activation-foil based Bonner spheres should be calculated for every different foil mass and the direction of Bonner spheres for parallel incidence will be preferred for radioactive neutron source or accelerator target produced neutrons.