꿈의 암치료기라고 불리는 중입자 치료는 환자의 암세포에 입사하여 암세포만을 사멸하고 사라지는데 이때 중성자 및 감마선이 발생되어 치료실 내 영상장비, 그 밖의 전자장비에 영향을 미치게 된다. 중입자 치료시설을 구축하기 위해서는 약 2,000억 원 가량의 예산이 필요하며 구축기간도 5년 이상 소요된다. 따 라서 구축 전 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 치료실 내 선량 분포에 대해 관찰하여 적절한 대비를 하 는 것이 중요하다. 본 연구에서는 몬테카를로 시뮬레이션 툴인 FLUKA를 이용하여 중입자 치료 시 치료실 내 선량분포에 대해 알아보았으며 1분 치료 시 치료실 내에는 약 0.1 mSv에서 2 pSv 정도의 영향이 있을 것으로 파악되었다.

In order to increase the therapeutic effect of radiation, there has been an increase in the use of conventional photon therapy. The intensive care unit should pay more attention to the radiation safety evaluation due to the higher energy and the larger facility compared to the existing Photon treatment. These radiation safety evaluations are mainly performed by using Monte Carlo simulation, and the first thing to be done is geometric modeling. The Heavy-ion treatment facility uses synchrotron as the accelerating device, which is difficult to precisely model geometrically and is mostly modeled briefly. This study investigated the effect of simplification and precise implementation of Dipole magnet among the components of synchrotron acceleration device on the radiation safety evaluation. The results show that the simplified geometric model is overestimated with the precisely implemented geometric model. Therefore, it is considered that the radiological safety evaluation results in more reliable results of the precise geometric modeling.

본 연구에서 제안된 질감특징분석 알고리즘은 뇌출혈환자의 CT영상을 이용하여 정상영상과 질환영상으로 구분하여, 고유영상 및 실험영상을 생성하고 제안된 컴퓨터보조진단 시스템에 적용하여 6개의 파라메타로 정량적 분석을 통해 뇌출혈 CT영상의 인식률을 도출하고 평가하였다. 결과로 뇌출혈 CT영상 40증례 중에서 각각의 질감 특징값에 대한 인식률은 평균밝기의 경우 100%, 평균대조도의 경우 100%, 평탄도의 경우 100%, 왜곡도의 경우 100%로 높게 나타났고, 균일도의 경우 95%, 엔트로피의 경우 87.5%로 다소 낮은 질환 인식률을 보였다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 의료영상의 컴퓨터보조진단 시스템으로 발전된 프로그램을 구현한다면 뇌출혈 CT영상의 질환부위 자동검출 및 정량적 진단이 가능해 컴퓨터보조진단 자료로서 활용이 가능할 것으로 판단되며 최종판독에서 정확성과 판독시간 단축에 유용하게 사용 될 것으로 사료된다.

연구에서는 기존의 납을 대체할 수 있는 의료 방사선 차폐제품 적용을 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 바륨화합물의 두께별 차폐능을 모의 추정하였다. 차폐재 물질로는 황산바륨(BaSO4)을 이용하였고, 시편의 면적은 15 × 15 ㎠, 황산바륨의 밀도는 4.5 g/㎤ , 납의 밀도 11.34 g/㎤를 적용하여 차폐재 시편의 두께를 0.1 ㎜부터 5 ㎜까지 시뮬레이션 하였다. 입력 선원은 연속 X-ray 에너지 스펙트럼(40 kVp ∼ 120 kVp)에서 10kVp Step으로 시뮬레이션하였다. 40 kVp ∼ 60 kVp에서의 흡수확률은 3 ㎜ ∼ 5 ㎜ 두께에서는 납과 동일한 차폐능을 나타내었으나, 2 ㎜ 이하에서는 차폐능이 기존 납 차폐재에 비해 다소 차폐능이 떨어지는 결과로 나타났다. 또한 70 kVp ∼ 120 kVp 에너지대역에서의 차폐능은 기존 납 차폐재와 유사한 성능을 보였지만, 0.5 ㎜ 이하에서는 다소 낮은 차폐능으로 모의 추정되었다. 본 연구는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 의료용 엑스선 에너지 대역에 대한 두께 함수로써 바륨화합물의 차폐능을 추정하여 기존의 납과 비교 분석하였다. 또한 순수한 황산바륨의 의료용 방사선 차폐제품 적용가능성을 검증하고자 하였다. 그 결과 의료 방사선 에너지 대역 70 kVp ∼ 120 kVp 에서 최소 2 ㎜ 이상의 바륨화합물 두께에서 기존납 1.5mm 대비 95% 이상의 차폐효과가 있는 것으로 추정되었으며, 본 결과는 의료용 방사선 차폐제품의 경량화 제작에 기초 자료로 제공될 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 일반 촬영 검사 부위 중 조사 조건이 가장 높은 요추 검사에서, 최적의 조사 조건에 대하여 알아보고 자 하였다. 이를 위해 통계적으로 많이 이용하고 있는 조사 조건을 기준으로 선정하였고, 선량 변화 인자를 적용한 실 험군을 선정하였으며, 환자선량 권고량을 활용하여 임상에 적합한 실험군을 선별하였다. 블라인드 테스트는 전문의 및 방사선사 10명에 의해 수행되었고, 결과 최적화된 조사 조건에서, 전후 방향 검사의 경우 2.09 mGy, 측방향 검사의 경우 4.42 mGy, 사방향 검사의 경우 3.65 mGy 만큼의 선량 저감화가 가능할 것으로 사료된다. 차후에는 환자의 상태 에 따른 조사 조건의 최적화 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 해부학적 영상 획득에 중추적인 역할을 담당함에 따라 전 세계적으로 검사빈도가 증가하고 있다. 하 지만, 환자가 받는 방사선량이 상대적으로 높아 적절한 관리가 이루어지지 않으면 과도하거나 불필요한 방사선 피폭으 로 환자선량을 증가시킬 수 있다. 이를 위해 특수의료장비로 지정하여 안전관리를 시행하고 있는 전산화 단층촬영용 장치의 항구성 시험 IEC 60601-2-44의 개정판에 대하여 문헌 조사하였다. 그리고 비교 및 분석을 통하여 새로운 요 구 사항에 대하여 알아보고자 하였다. 문헌 조사 결과 개정된 3판(3rd Ed)에서는 명확하고 강화된 기준값을 적용하고 있고, 2판에서(2nd Ed)의 한계점을 해결하기 위하여 합리적으로 개정되었다. 그러므로 현재 국내에서 적용하고 있는 IEC 60601-2-44 2판을 개정된 IEC 60601-2-44 3판으로 적용한다면 부적합한 의료장비로 인한 환자의 위해를 막 을 수 있을 것으로 사료된다.

심혈관 질환의 위험도를 조기에 발견해 예방하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있는 데 질환자를 대상으로 한 많은 연구를 통해 관상동맥 석회화의 판정기준이 마련되었으나 수치가 100 이상이 되어야 진행의 흐름을 예상할 수 있었다. 이에 본 연구는 자각증상이 없는 일반인을 대상으로 칼슘 수치와 체성분 분석, 혈중지질 수치의 상관관계를 수 치화하여 기존 연구와 비교분석하여 칼슘 수치가 낮을 때에도 잠재적인 심혈관 질환의 위험성을 나타낼 수 있을지에 대한 평가를 해 보았다. 연구 결과 체성분 분석에서 칼슘수치가 0-10일 때 와 칼슘수치가 11-100일 때 유의한 상관 관계가 있는 BMI와 WHR을 살펴보면 정상범위의 빈도수가 많아 평균값이 정상범위에 머물렀으나 21%의 상대적인 위 험률이 도출되었으며 지질검사에서도 유의한 상관관계가 있는 HDL과 TG를 살펴보면 정상범위의 빈도수가 많아 평균 값이 정상범위에 머물렀으나 21-40%의 상대적인 위험률이 도출되었다. 또한 상관관계가 없는 BFM과 BMR에서는 표 준이상에서 빈도수가 높아 평균값도 높게 나타났으며 상대적 위험도가 31-93%로 도출되었으며 지질검사에서 상관관 계가 없는 TC가 200 mg/dl이상으로 죽상동맥경화증의 발생이 급격히 증가하여 LDL값이 높게 나타났으며 죽상경화증 의 발생을 억제하기 위해 이미 생긴 죽종에서 콜레스테롤을 제거하는 작용을 하는 HDL의 값도 동시에 증가한 것으로 보인다. 이 때의 상대적 위험률은 43-50%로 도출되었다. 즉 칼슘 수치가 낮을 때에도 심혈관 질환의 발생률이 내재되 어 있음을 알 수 있었다.

1895년에 발견된 X-ray는 현재 의료 분야 뿐 아니라 광범위한 분야에 이용되고 있다. 방사선의 발견 이 후 사람들은 방사선피폭의 위험성을 인식하게 되었고 방사선 피폭을 낮추기 위한 노력의 일환으로 방사선 방어에 관한 원칙을 권고하였다. 이 권고안에서는 모든 불필요한 피폭은 방지되어야 하고, 모든 선량은 적용 가능한 한 낮게 유지해야 한다는두 가지의 방사선 방어 기본 개념을 포함하고 있다. 현재 임상의 일반검사실에서는 차폐를 위하여 납(Pb)을 사용하고있지만 인체에 치명적인 납 중독의 문제점을 가지고 있어 대체 물질이 제시되었고 그 중에 텅스텐이란 물질이 제시되었다. 이에 본 연구에서는 인체에 유해하지 않는 텅스텐의 연속 X선 에너지 영역에서 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 모의 추정하였고, 납의 흡수 스펙트럼과 비교하고자 하였다. 모의 추정을 한 결과 납 보다텅스텐이 전체적인 영역에서 흡수 확률이 더 높은 것으로 확인하였으며, 특히 70 keV ～ 90 keV에서는 텅스텐이 납보다 탁월하게 높은 흡수효율을 보여 텅스텐이 고에너지 진단 영역의 X-ray 에너지 차폐에 더 유용할 것으로 사료된다.

현재 의료기관은 의학 기술의 발전과 더불어 건강에 대한 관심이 고조됨에 따라 방사선 발생장치의 이용이 급증하고 있다. 방사선으로 인해 환자가 받는 직접적인 피폭을 가능한한 줄이는 목적도 중요하지만 촬영시 공간 내에서 받을수 있는 간접적인 피폭을 줄여 의료업에 종사하는 의료인, 방사선 작업종사자 및 보호자의 피폭을 줄여야 한다. 엑스선촬영실에서는 방사선작업종사자 및 보호자에게 방호복의 착용을 권고하고 있으나 불가피하게 방사선작업종사자 및 보호자가 환자의 촬영 보조를 할 경우, 방호복 착용에 의한 중량감 및 불편함 때문에 방호복 착용이 등한시 되고 있다.이에 본 연구에서는 방호복 유무에 따라 공간산란선량을 측정하고 거리, 가로면 각도 및 높이에 따라 측정함으로써 방호복 착용의 중요성을 알아보고자 하였다.

최근 디지털 방사선 영상획득을 위한 평판형 X선 검출기에 이용되는 광도전체(a-Se, HgI2, PbO, CdTe, PbI2 등)에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 입자침전법 적용이 가능한 광도전 물질을 이용하여 X선 영상 검출기 적용을 위한 필름층을 제작하여 평가하였다. 먼저, X선 영상에서 일반적으로 사용되는 에너지대역인 70 kVp 의 연속 X선에 대한 필름 두께별 양자효율을 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 조사하였다. 평가결과, 현재 상용화된 500 μm 두께의 a-Se 필름에 대한 양자효율인 64 %와 유사한 HgI2의 필름의 두께는 180 μm 정도였으며, 240 μm 두께에서 74 %의높은 양자효율을 보였다. 입자침전법을 이용하여 제작된 239 μm 필름에 대한 전기적 측정결과, 10 pA/mm2 이하의 매우 낮은 암전류를 보였으며, X선 민감도는 1 V/μm의 인가전압에서 19.8 mC/mR-sec의 높은 감도를 보였다. 영상의대조도에 영향을 미치는 신호 대 잡음비 평가결과 0.8 V/μm의 낮은 동작전압에서 3,125의 높은 값을 보였으며, 전기장의 세기가 높아질수록 암전류의 급격한 증가에 의해 SNR 값이 지수적으로 감소하였다. 이러한 결과는 종래의 a-Se을 이용하는 평판형 검출기를 입자 침전법으로 제작 가능한 필름으로 대체하여 저가형 고성능 영상검출기 개발이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 II-IV 족 화합물 반도체인 CdS를 이용한 액정광변조 방식의 X-ray 검출 시스템을 제안하였다. 제안 된 시스템은 검출부, 신호처리부, 액정 구동 및 투과량 측정부, 마이크로컨트롤러부, 입출력부로 구성되었으며, 소형화 및 휴대형에 적합하게 제작되었다. 또한, 검출 범위 선택을 통하여 광범위한 조건에서 측정이 가능하도록 구성하였다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 조사선량 변화에 따른 CdS 센서의 출력 특성을 확인하였으며, 우수한 상관 관계를 확인할 수 있었다. 또한, 인가전압에 따른 액정의 변화를 관찰하여 인가 전압에 따른 광투과율을 측정하였으며, 높은 상관관계와 우수한 재현성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 본 연구에서 제안된 액정 광변조 방식의 특징인 우수한 재현성과 노이즈 내성 특성을 확인할 수 있었으며, 본 연구를 통하여 제안된 CdS 셀 기반 광변조 방식 의 휴대형 X선 검출 시스템이 소형, 저가형, 휴대형 시스템으로 적용이 가능할 것으로 판단되었다.

본 연구는 고해상도 디지털 X선 영상 검출기 적용을 위해 미세 Gd2O2S:Tb 형광체 분말을 저온 액상법을 이용하여 합성하였다. 제조된 형광체 분말을 이용하여 입자침전법을 이용하여 형광체 필름을 제작하여 발광특성을 조사하였다. 측정결과, Tb 첨가농도에 따른 상대적인 발광량 측정결과 5 wt%의 첨가농도에서 가장 높은 발광효율을 보였으며, 첨 가농도가 증가할수록 소광현상에 의한 발광강도가 급격히 감소하는 경향을 보였다. 또한 270 ㎛ 두께의 Gd2O2S:Tb에 서 2945 pC/cm2/mR의 발광 강도를 가졌으며, 발광 강도가 거의 포화되는 것을 관찰할 수 있었다. 끝으로 제조된 형광 체의 영상획득 성능을 평가하기 위해 상용화된 CMOS 센서를 이용하여 X선 영상을 획득하여 MTF, NPS를 측정하여 DQE 평가를 수행하였다. 측정결과, DQE(0)의 값은 37%로 다소 낮은 값을 보였다. 향후 필름 제조 공정상의 문제점 을 해결한다면, DQE를 개선할 수 있을 것으며, 고해상도 의료 방사선 영상 시스템 적용에 유용하게 적용 가능할 것으 로 판단된다.

In this study, the basic research verifying possibility of applications as radiology image sensor in Digital Radiography was performed, the radiology image sensor was fabricated using double layer technique tio decrease dark current. High efficiency material in substitution for a-Se have been studied as a direct method of imaging detector in Digital Radiography to decrease dark current by using Hetero junction already used as solar cell, semiconductor. Particle-In-Binder method is used to fabricate radiology image sensor because it has a lot of advantages such as fabrication convenient, high yield, suitability for large area sensor. But high leakage current is one of main problem in PIB method. To make up for the weak points, double layer technique is used, and it is considered that high efficient digital radiation sensor can be fabricated with easy and convenient process. In this study, electrical properties such as leakage current, sensitivity is measured to evaluate double layer radiation sensor material.

progressing in widely. Among of theses photoconductor materials, mercuric iodide compound than amorphous selenium has excellent absorption and sensitivity of high energy radiation. Also, the detection efficiency of signal generated in photoconductor film varies by electric filed and geometric distribution according to top-bottom electrode size. Therefore, in this work, the x-ray detection characteristics are investigated about the size of top electrode in HgI photoconductor film. For sample fabrication, to solve the problem that is difficult to make a large area film, we used the spatial paste screen-print method. And the sample thickness is 150μm and an film area size is 3cm×3cm on ITO-coated glass substrate. ITO(Indium-Tin-Oxide) electrode was used as top electrode using a magnetron sputtering system and each area is 3cm×3cm, 2cm×2cm and 1cm×1cm. From experimental measurement, the dark current, sensitivity and SNR of the HgI film are obtained from I-V test. From the experimental results, it shows that the sensitivity increases in accordance with the area of the electrode but the SNR is decreased because of the high dark current. Therefore, the optimized size of electrode is importance for the development of photoconductor based x-ray imaging detector.

최근 의료영상분야에서 형광체와 광도전체 물질을 이용한 디지털 평판형 X선 영상검출기가 폭넓게 이용되고 있다. 본 연구는 CsI:Na 형광체층과 광민감도가 우수한 비정질 셀레늄(a-Se)층의 이중 접합구조로 구성된 변환구조 설계를 위한 몬테카를로 시뮬레이션과 X선에 대한 광학적 및 전기적 반응특성을 조사하였다. 먼저 CsI:Na의 발광스펙트럼과 a-Se의 광흡수 스펙트럼을 측정하여 X선에 의한 신호 변환특성을 분석하였다. 또한, 인가전기장의 함수에 따른 X선 민감도을 측 정하여 상용화된 a-Se(500㎛)의 직접변환 검출기와 비교 평가하였다. 측정결과로부터, 10 V/μm에서 CsI:Na(180 ㎛)/a-Se(30㎛) 변환센서의 X선 민감도는 7.31 nC/mR-cm2 이고, a-Se(500㎛) 검출기는 3.95nC/mR-cm2로 약 2배 정 도 높은 값을 보였다.

최근 디지털 방사선 영상획득을 위한 평판형 X선 검출기에 이용되는 광도전체(a-Se, HgI2, PbO, CdTe, PbI2 등)에 대 한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 HgI2 와 a-Se 필름 변환체에 대해 X선에 대한 전기적 신호검출 특성을 조사하였 다. 수백 마이크로의 두꺼운 광도전체 필름 제작을 위해 HgI2는 입자침전방법을 이용하였고, a-Se은 종래의 진공열증착법 을 이용하였다. 제작된 시편에 대한 전기적 특성 실험은 누설전류, 신호응답 특성, 민감도 등을 측정하였다. 실험결과로부 터, HgI2는 상용화된 a-Se에 비해 낮은 동작전압특성과 우수한 신호 발생율을 보임을 알 수 있었다.

본 연구에서는 디지털 엑스레이 검출기의 직접 방식 다결정 lead oxide(PbO)를 이용하여 고효율 방사선 검출 센서를 제작하였다. 나노 크기의 PbO 입자들은 높은 효율을 가지기 위하여 액상법에 의한 합성법을 통하여 제작되었다. 제작된 나노 크기의 PbO 입자를 이용하여 실온에서 200㎛ 두께의 후막을 PIB(particle-in-binder) 방법으로 다양한 온도에서 ITO(Induim Tin Oxide) 유리 위에 도포되었다. 제작된 PbO 후막은 누설전류, 엑스레이 감도, 신호 대 노이즈 비(SNR)을 통해 전기학적 특성이 분석되었다. 이로서 후막의 전기적 특성이 열처리 온도에 따라 많은 영향을 미치는 것을 발견하였고 산소 분위기에서 500℃의 온도로 열처리과정을 거친 후막이 엑스레이 검출 센서로서의 효율이 가장 높다는 결론을 도출할 수 있었다.

본 연구에서는 적층 구조를 이용하여 누설전류를 저감 시키는 기술을 적용하여 PIB(Particle-In-Binder) 법을 이용한 방사선 영상 센서의 변환 물질을 개발하였다. 이는 디지털 방사선 영상 검출기의 두 가지 방식 중 하나인 직접방식에 사용 되는 핵심 소자로 기존의 a-Se을 대체하여 더욱 효율이 높은 후보 물질들이 연구되어지는 가운데 태양전지와 반도체 분 야에서 이미 많이 사용되어온 이종접합을 이용해 누설 전류를 저감 시키는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 사용되는 PIB 제작 방법은 검출 물질 제작이 용이하고 높은 수율과 대면적의 검출기 제작에 적합하나 높은 누설 전류가 의료 영상에 있 어서 문제가 되어 오고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 적층 구조를 이용하여 누설 전류를 저감시킨다면 PIB법을 이용 하여 간편하게 향상된 효율의 디지털 방사선 검출기를 제작 할 수 있다고 사료 되어 진다. 본 연구에서는 누설 전류와 민 감도에 대한 전기적 신호를 측정하여 제작된 적층 구조의 방사선 검출 물질의 특성 평가가 이루어 졌다.