Earticle

Conventional (SRS) and fractionated (FSRS) stereotactic radiosurgery necessarily require stringent overall target point accuracy and precision. We determine three‐dimensional intracranial target point deviations (TPDs) in a whole treatment procedure using magnetic resonance image (MRI)‐based polymer‐gel dosimetry, and suggest a technique for overall system tests. TPDs were measured using a custom‐made head phantom and gel dosimetry. We calculated TPDs using a treatment planning system. Then, we compared TPDs using mid bi‐plane and three‐dimensional volume methods with spherical and elliptical targets to determine their inherent analysis errors; finally, we analyzed regional TPDs using the latter method. Average and maximum additive errors for ellipses were 0.62 and 0.69 mm, respectively. Total displacements were 0.92 ± 0.25 and 0.77 ± 0.15 mm for virtual SRS and FSRS, respectively. Average TPDtotal at peripheral regions was greater than that at central regions for both. Overall system accuracy was similar to that reported previously. Our technique could be used as an overall system accuracy test that considers the real radiation field shape.

Mitochondrial DNA (mtDNA) deletion is a well‐known marker for oxidative stress and aging, and contributes to harmful effects in cultured cells and animal tissues. mtDNA biogenesis genes (NRF‐1, TFAM) are essential for the maintenance of mtDNA, as well as the transcription and replication of mitochondrial genomes. Considering that oxidative stress is known to affect mitochondrial biogenesis, we hypothesized that ionizing radiation (IR)‐induced reactive oxygen species (ROS) causes mtDNA deletion by modulating the mitochondrial biogenesis, thereby leading to cellular senescence. Therefore, we examined the effects of IR on ROS levels, cellular senescence, mitochondrial biogenesis, and mtDNA deletion in IMR‐90 human lung fibroblast cells. Young IMR‐90 cells at population doubling (PD) 39 were irradiated at 4 or 8 Gy. Old cells at PD55, and H2O2‐treated young cells at PD 39, were compared as a positive control. The IR increased the intracellular ROS level, senescence‐associated β‐galactosidase (SA‐β‐gal) activity, and mtDNA common deletion (4977 bp), and it decreased the mRNA expression of NRF‐1 and TFAM in IMR‐90 cells. Similar results were also observed in old cells (PD 55) and H2O2‐treated young cells. To confirm that a increase in ROS level is essential for mtDNA deletion and changes of mitochondrial biogenesis in irradiated cells, the effects of N‐acetylcysteine (NAC) were examined. In irradiated and H2O2–treated cells, 5 mM NAC significantly attenuated the increases of ROS, mtDNA deletion, and SA‐β‐gal activity, and recovered from decreased expressions of NRF‐1 and TFAM mRNA. These results suggest that ROS is a key cause of IR‐induced mtDNA deletion, and the suppression of the mitochondrial biogenesis gene may mediate this process.

국제방사선방호위원회에서는 2007년에 방사선방호에 관한 권고(ICRP 103)를 개정하였다. 이에 따라 국제원자력기구에서도 전리방사선 방호에 관한 국제기본안전기준을 개정하고 있으며 국내에서도 신권고의 내용을 국내요건에 반영하기 위한 연구가 진행 중이다. 신권고가 기존 권고에서 크게 변화되지 않았지만 방사선산업의 성장으로 인해 작은 변화에도 큰 영향을 가져올 수 있기 때문에 신권고의 내용을 국내 반영하기 위한 준비가 필요하다. ICRP 103의 주요 특징 중 하나는 기존 권고에 비해 방호최적화를 한 단계 더 강조한 것이다. 이를 위해 계획피폭상황에서 선량제약치를, 기존 및 비상피폭상황에서 참조준위를 사용할 것을 권고하였다. 선량제약치는 전망적이고 선원중심적 제한값으로서 개인에 대한 방호의 기본 수준을 제공하며, 그 선원에 대한 방사선방호 최적화에 상한 선량 역할을 하게 된다. 이에 따라 국내에서도 원자력 및 방사선이용시설에 대해 선량제약치 운영이 요구될 것이다. 규제기관과의 협력과 더불어 직무피폭에 관한 선량제약치를 사업자가 설정하고 운영함으로써 최적화가 더 강조될 수 있을 것으로 예상된다. 선량제약치가 규제도구가 아닌 방사선방호최적화를 위한 절차로 국내 적용되기 위한 방안을 도출하였다.

In 2007, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) published Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Accordingly IAEA safety standards committees have reviewed and revised the BSS. The process of the implementation of the ICRP 103 into Korean radiation protection regulations has been continued. Although the new recommendations retain the fundamental protection principles, the impact of the new ICRP recommendations will necessarily be greater than ever before. ICRP recommends the application of dose constraint in planned situations and reference level in existing & emergency situations for strengthening of the principle of optimization. Dose constraints and reference level play a criterion on the level of individual dose as prospective and source-related values. Therefore it is necessary to apply dose constraints and reference levels to all nuclear and RI&RG facilities in Rep. of Korea. Dose constraints and reference level of occupational exposure will be set-up by the stakeholder itself with the cooperation of regulatory body. In this study, the implementation method was discussed to apply the dose constraints and reference level as the procedure for the optimization, not the tool of the regulation.

본 연구에서는 핵물리학 실험에 활용할 목적으로 기존의 안개상자 실험 장치를 개선하여 펠티에 소자를 이용한 새로운 안개상자 실험 장치를 개발하였다. 개발된 안개상자 실험 장치와 캠코더를 활용한 실험을 통해 우주선 비적을 관찰하고 측정된 자료를 비교 ․ 분석하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 기존의 안개상자 실험 장치는 우주선 비적이 발생되는 빈도가 낮고 따라서 발생된 우주선 비적을 육안으로 관찰하기가 매우 어려웠다. 그러나 본 연구에서 새로 개발한 안개상자 실험 장치는 우주선 비적이 발생되는 빈도가 높고, 실험에 캠코더를 함께 활용하면 발생된 우주선 비적을 편리하고 뚜렷하게 관찰할 수 있었다. 둘째, 본 연구에서 개발한 안개상자 실험 장치를 이용한 실험에서 이소프로판올 1.04×10-5 ㎖․㎜-3 이상을 사용하고, 안개상자내의 냉각플레이트 상부 1 ㎜ 지점의 온도가 5℃ 이하가 될 때 우주선 비적이 잘 발생되는 최적조건임을 확인하였다. 셋째, 본 연구에서 개발한 안개상자 실험 장치에서 안개상자내의 냉각플레이트의 온도를 전류의 세기에 의해 자동으로 제어할 수 있는 시스템이 개발된다면 더 정확하고 개선된 안개상자 실험 장치를 만들 수 있을 것이며, 그 결과 핵물리학 실험 또는 방사선 종사자 교육에서 개발된 안개상자 실험장치가 쉽게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

In this research, we developed the newly cloud chamber apparatus by using Peltier device to apply nuclear physics experiment in high school or university. We observed the cosmic rays track by using the developed apparatus and a camcorder. And we compared and analyzed the acquired data. From the results, we acquired the following conclusions and suggestions : First, it is very difficult to observe the cosmic rays track in the typical cloud chamber because of the low frequency of it. But in the newly developed cloud chamber we can observe easily the cosmic rays track owing to the high frequency of it. Second, when we do the experiment with the newly developed apparatus, we found that the cosmic rays track happens well under the condition that the temperature of the upper place of cooling plate must be below 5℃ with more than isopropanol 1.04×10-5 ㎖․㎜-3. Third, the newly developed apparatus will be improved to have better precision by controling the temperature of cooling plate in the cloud chamber by current intensity. Therefore we think that it is very useful to use the newly developed apparatus in the nuclear physics experiment in highschool or university.

PET-CT 사용에 따른 피폭선량을 감소시키기 위한 행위적, 환경적 요인을 구체화하여 국내 실정에 맞는 방사선안전관리에 대한 가이드라인을 개발하고자 하였다. 연구방법론적 설계는 질적조사와 양적조사를 병행한 다단계-다방법론적 접근으로 선행연구 분석, 전문가 자문, 설문조사를 수행하였다. 분석대상은 대한핵의학회(2010년) 기준, 국내 설치된 109대 PET-CT 담당 방사선종사자의 응답지 139부이다. 연구도구는 설문지이고 크론바하 알파(Cronbach's α)계수는 “방사선방어 환경구비 및 설치의 필요성” 0.818, “방사선방어 행위의 필요성” 0.916, “방사선방어 환경구비 및 설치수준” 0.722, “방사선방어 행위수준” 0.885로 모두 높게 나타났다. 환경 및 행위 중심의 방사선안전관리 가이드라인으로 도출된 점검항목은 방사선방어 환경점검으로 환자 5항목, 보호자 4항목, 방사선사 3항목, 공통적으로 적용되는 8항목으로 총 20항목이 구성되었고, 방사선방어 행위점검으로 환자 12항목, 보호자 1항목, 방사선사 7항목, 공통적으로 적용되는 6항목으로 총 26항목으로 구성되었다. 구체적인 점검목록은 <표 5-6>에 나타나 있다. 국내에서는 PET-CT사용에 따른 방사선피폭을 감소하기 위한 자체적인 안전관리 가이드라인이 부재한 상태이므로 본 연구에서 개발된 가이드라인은 국내 실정에 맞고 개입이 가능한 환경과 행위측면에 대해 각 피폭 대상별로 구체적인 점검내용으로 구성한 것에 의의가 있다고 본다.

Our purpose is to specify behavior and environmental factors aimed at reducing the exposed dosage caused by PET-CT and to develop radiation safety management guidelines adequate for domestic circumstances. We have used a multistep-multimethod as the methodological approach to design and to carry out the research both in quality and quantity, including an analysis on previous studies, professional consultations and a survey. The survey includes responses from 139 practitioners in charged of 109 PET-CTs installed throughout Korea(reported by the Korean Society of Nuclear Medicine, 2010). The research use 156 questions using Cronbach's α(alpha) coefficients which were: 0.818 for "the necessity of setting and installing the radiation protective environment"; 0.916 for "the necessity of radiation protection", "setting and installing the radiation protective environment"; and 0.885 for "radiation protection". The check list, derived from the radiation safety management guidelines focused on behavior and environment, was composed of 20 items for the radiation protective environment: including 5 items for the patient; 4 items for the guardian; 3 items for the radiologist; and 8 items applied to everyone involved; for a total of 26 items for the radiation protective behavior including: 12 items for the patient; 1 item for the guardian, 7 items for the radiologist; and 6 items applied to everyone involved. The specific check list is shown in(Table 5-6). Since our country has no safety management guidelines of its own to reduce the exposed dosage caused by PET-CTs, we believe the guidelines developed through this study means great deal to the field as it is not only appropriate for domestic circumstances, but also contains specific check lists for each target who may be exposed to radiation in regards to behavior and environment.

국제원자력기구(IAEA)에서 주관하는 국제비교프로그램 EMRAS-2(Environmental Modelling for RAdiation Safety, Phase 2) 내 도시오염평가분과에서 설계한 가상 방사능오염 시나리오에 대해 국내모델 METRO-K를 사용하여 도시환경을 구성하는 오염표면의 선량률에 대한 중요도를 분석하였다. 선량률에 대한 오염표면의 기여는 평가위치와 사건 발생 후 시간에 따라 뚜렷이 다른 차이를 나타냈다. 또한 사건이 발생한 당시 강우의 유무와 강우의 강도에 따라서도 오염표면의 기여는 뚜렷한 차이를 나타냈다. 결과적으로 만일 원자력발전소의 사고나 방사능분산장치의 폭발 등과 같은 불의의 사건이 발생하여 도시지역을 오염시킬 경우 방사능피폭에 따른 인체 위해 뿐 아니라 경제적‧사회적 영향을 최소화하기 위해서는 해당 환경을 구성하고 있는 표면의 특성을 고려하여 적절한 대응행위를 선택하는 것이 중요하다는 사실을 알 수 있었다.

EMRAS-2 (Environmental Modelling for RAdiation Safety, Phase 2) is an international comparison program, which is organized by the International Atomic Energy Agency (IAEA), in order to harmonize the modelling of radionuclide behavior in the environment. To do so, the urban contamination working group within EMRAS-2 has designed the hypothetical scenarios for a specified urban area. In this study, the importance of contaminated surfaces composing an urban environment was analyzed in terms of dose rate using METRO-K, which has been developed to take a Korean urban environment into account. The contribution of contaminated surfaces to exposure dose rate showed distinctly a great difference as a function of specified locations and time following a hypothetical event. Moreover, it showed a distinct difference according to the existence of precipitation, and its intensity. Therefore, if an urban area is contaminated radioactively by any unexpected incidents such as an accident of nuclear power plants or an explosion of radioactive dispersion devices (RDDs), appropriate measures should be taken with consideration of the type of surface composing the contaminated environment in order to minimize not only radiation-induced health detriment but also economic and social impacts.

국내 원전에서는 고 방사선량율 또는 고피폭 예상 방사선작업에 종사자의 가슴과 등에 두 개의 개인선량계를 패용하여 피폭방사선량을 평가하고 있다. 이러한 Two-Dosimeter Algorithm (TDA)으로 현장시험과 심층검토를 통해 NCRP (55:50) TDA를 최적 알고리즘으로 최종적으로 선정하였고, 2006년 이후 원전 종사자의 피폭방사선량 평가 실무에 적용 중에 있다. 한편, 2007년 국제방사선방호위원회(ICRP)는 간행물 ICRP 103을 통해 방사선가중계수 및 조직가중계수와 기준 인체모형팬텀(Reference phantom) 등을 일부 변경한 유효선량 평가방법을 제시하였다. 이에 따라 본 논문에서는 국내원전에서 적용되고 있는 NCRP (55:50) TDA에 대해 ICRP 103 방사선방호 체계 하에서의 계속 적용 타당성을 분석하였다. 그 결과, NCRP (55:50) TDA를 계속 사용하더라도 ICRP 103의 유효선량을 신뢰성 있게 평가할 수 있는 것으로 판단되었다.

To evaluate the radiation exposure of workers participating in task where high radiation exposure is expected, two-dosimeter is typically provided radiation workers, one on the chest and the other on the back, at Korean nuclear power plants (NPPs). In a previous study, the NCRP (55:50) algorithm was selected as the optimal two-dosimeter algorithm (TDA) with various field tests and this TDA has been applied to all Korean NPPs since 2006. In 2007, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) published the new ICRP recommendation, ICRP 103, which provides the revised weighting factors for both radiation and tissues and the new reference phantom. In this study, the applicability of current NCRP (55:50) algorithm at Korean NPPs for ICRP 103 was analyzed. As a result, it was found that the NCRP (55:50) algorithm is still effective to estimate the effective dose of workers under ICRP 103.

본 연구는 두경부 방사선치료에서 산란판(beam spoiler)과 볼루스(bolus)를 사용함에 따라 깊이가 다른 원발종양과 림프절 전이성 종양의 선량 변화를 이온함과 광자극발광선량계(optically stimulated luminescence detectors. OSLDs)를 이용하여 치료계획검증 방법으로 교차 비교하였다. 치료계획검증은 치료계획시스템에서 얻은 동일 조사 조건을 검출기가 삽입 가능한 고체 팬텀에 모사하는 방법으로 산란판과 0.5, 1 cm 볼루스를 비교하였으며 두 선량계의 교차 비교는 측정 오차가 ±2% 미만일 때 신뢰성이 있다고 판단하였다. 연구 결과 0.5 cm 두께의 산란판과 피부간 거리가 10 cm 일 때 최적의 선량분포를 얻을 수 있었으며 볼루스에 비하여 피부선량이 작고 중심부 원발종양 선량의 감소가 작았다. 또한 두 선량계의 교차 비교는 ±1% 이내로 유의한 결과를 보였다. 두경부 종양의 방사선치료시 산란판을 사용함으로써 피부 부작용을 줄이면서 종양에 최적의 선량분포를 달성할 수 있다고 판단되었으며 향후 임상에 적용하기 위한 연구가 시행되어야 할 것이다.

This study conducts cross-comparison through verification of treatment planning of using beam spoiler and bolus, according to the dose variation of different tumor bed and metastatic lymph node cancers, against ionization and optically stimulated luminescence detectors(OSLDs), in head and neck radiotherapy. Verification of treatment planning examined the feasibility of inserting detectors through simulated solid dry water slabs under identical irradiated conditions from treatment planning system to measure beam spoiler and 0.5, 1 cm bolus. In addition, two detectors were cross-compared for verification of treatment planning accuracy and reliability within ±2%. The study found that, given a beam spoiler thickness of 0.5 cm and beam spoiler-to-skin distance of 10 cm subjected to optimal dose distribution given for metastatic lymph node cancers, the bolus low-level skin dose was less, and the tumor bed dose reduced slightly. Additionally, two detectors were cross-compared for accuracy within ±1%. Accordingly, The use of beam spoiler was determined that reduces skin side effects and can deliver an optimal dose distribution for tumor, and to apply to future clinical studies should be performed.

본 연구는 조사통(electron cone)에 삽입되는 전자선 차폐물의 제작방법에 따른 X-선과 전자선의 인접 조사면의 선량분포 특성을 알아보고자 하였다. 차폐물의 제작은 전자선속 퍼짐현상을 고려한 차폐물(divergency block)과 고려하지 않은 차폐물(straight block)을 구분하여 제작하였다. 6 MV X-선과 10 MeV 전자선을 대상으로 표면에서 X-선과 전자선의 조사면을 인접시키고 측정 깊이 0, 1, 2, 3 cm에서 빔 측면도(beam profile)를 측정하였다. 측정 결과 인접 조사면의 선량분포는 straight block의 경우, 기준 투여선량의 5%를 초과하는 고선량 영역과 인접 조사면에서 급격한 선량분포를 형성하였으나 divergency block의 경우, 측방산란효과가 감소함으로서 고선량 영역이 현저하게 감소하였으며 인접 조사면에서 균일한 선량분포를 보였다. 따라서 전자선속 퍼짐을 고려한 경우 선량학적 이점을 제공하였고 이를 임상에 적용하기 위하여 전자선의 차폐물 제작방법에 따른 선량측정을 신중하게 고려해야 할 것이다.

This study investigated characteristics of dose distribution at junction field of X-ray and electron beams according to the method for fabricating the insert block on the electron cone. Insert block were fabricated to the divergency cutout block and the straight cutout block. For the 6 MV X-ray and 10 MeV nominal energy of electron beam, we was adjacent to the light field of X-ray and electron beam at a surface of matrix chamber and measured to beam profile of abutted field in the 0, 1, 2, 3 cm measurement depth. As a result, characteristics of dose distribution at junction field, straight block was existent that over dose area exceed the give dose more than 5% and under dose area with a rapid change in dose distribution. However, divergency block had remarkably decreased the over dose area caused by the lateral scattering effects of decrease, and being existed uniformity dose distribution in the junction field. Therefore, divergency block were the benefits of radiation dose delivery, in order to applied the clinical, measurement of electron beams according to the fabrication method of the block should be considered carefully.