선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 얻을 수 있을 것으로 생각한다. 본 연구에서는 단편적 연구로서 일반적으로 방사선 치료에서 가장 높은 에너지로 인식되는 24 MV 선형가속기에 대하여 중성자 에너지분포와 물 흡수선 량에 관한 몬테칼로 계산을 수행하고 결과를 보고하고자 한다. 보다 다양한 선형가속기 에너지와 기하학적 조건에 대한 계산은 본 연구를 기반으로 수행할 계획이다.
- 는 기준점에서 중성자와 광자의 선속의 비 이다. 이 인자는 광자와 중성자의 계산이 동일한 입자 수에 대하여 수행되었기 때문에 계산 결과를 실제 값으로 변환시키기 위하여 사용되었다. RDn의 단위는 mGy/Photon Gy 인데, 이는 광자의 흡수선량에 대한 중성자 흡수선량의 상대적 수치로서, 이러한 표현(또는 gram rad/photon rad 등)은 다른 연구들""-8)에서도 쉽게 발견할 수 있다.
- 본 연구에서는 몬테칼로 계산 및 수치 계산을 통하여 의료용 선형가속기에서 발생하는 중성자에 대하여 고찰하였다. MCNPX 코드를 사용하여 선형가속기 두부의 기준점(SAD=100 cm)에서 중성자 및 광자선의 에너지 분포를 구하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 중성자의 깊이 선량률을 몬테칼로 계산으로 구하였다.
- 5 mGy와 같다. 물 팬텀에 서 깊이에 따른 R)n의 몬테칼로 계산 결과는 본 논문의 결과에 제시한다.
제안 방법
- 보다 다양한 선형가속기 에너지와 기하학적 조건에 대한 계산은 본 연구를 기반으로 수행할 계획이다. 본 연구에서는 먼저 표적(target)으로부터 발생한 X-선이 치료기두 부의 주요 구성품들과 상호작용을 일으키는 모형에 대하여 계산을 수행하고 기준점에서 광자와 중성자의 에너지 분포 를 구하였다. 그리고 얻어진 에너지 분포를 이용하여 물팬텀에서 광자와 중성자의 깊이 선량률을 몬테칼로 계산으로 구하였으며, 상호작용 자료들을 사용하여 전자평형 깊이에서 물 흡수선량을 독립적으로 계산하여 결과를 상호 비교 하였다.
- 본 연구에서 몬테칼로 계산은 MCNPXD)코드를 사용하였으며, 수치 연산은 자체 작성한 포트란 프로그램을 사용하였다. 다음의 재료 및 방법에서는 몬테칼로 계산에서 사용된 주요 물질들에 대하여 광핵 반응의 물리적 요소를 논의하였으며, 상호작용 자료로부터 중성자의 흡수선량을 평가하는 과정을 제시하였다.
- 본 연구에서 몬테칼로 계산은 MCNPXD)코드를 사용하였으며, 수치 연산은 자체 작성한 포트란 프로그램을 사용하였다. 다음의 재료 및 방법에서는 몬테칼로 계산에서 사용된 주요 물질들에 대하여 광핵 반응의 물리적 요소를 논의하였으며, 상호작용 자료로부터 중성자의 흡수선량을 평가하는 과정을 제시하였다. 결과에서는 광자 및 중성자의 에너지 분포와 깊이 선량률의 계산 결과들을 제시하고 다른 연구 결과들과도 비교하였다.
- 다음의 재료 및 방법에서는 몬테칼로 계산에서 사용된 주요 물질들에 대하여 광핵 반응의 물리적 요소를 논의하였으며, 상호작용 자료로부터 중성자의 흡수선량을 평가하는 과정을 제시하였다. 결과에서는 광자 및 중성자의 에너지 분포와 깊이 선량률의 계산 결과들을 제시하고 다른 연구 결과들과도 비교하였다. 결론에서는 계산 결과의 평가 및 연구의 응용방향 등을 제시하였다.
- 결과에서는 광자 및 중성자의 에너지 분포와 깊이 선량률의 계산 결과들을 제시하고 다른 연구 결과들과도 비교하였다. 결론에서는 계산 결과의 평가 및 연구의 응용방향 등을 제시하였다.
- 본계산에서는 X-선 표적과 검출기 사이에서 중성자의 발생에 높은 영향을 줄 수 있는 표적, 일차제한기(primary colli mator), 평탄화 거르개, 이차제한기 (secondary collimator) 만을 고려하도록 하였다. 본계산에서 사용한 선형가속기 두부의 기하학적 구조는 Fig.
- 1. Linac head geometry used in this study.
- MCNPX에서 광핵 반응의 단면적은 LA-150이라는 자료 '2)를 이용하여 계산하는데, 여기에는 텅스텐과납을 포함하여 10종의 원소에 대한 광핵 반응 및 중성자와 양성자생성의 단면적이 수록되어 있다. 계산을 위하여 입력 파일(inp-file)에 먼저 Fig. 1의 기하학적 구조를 입력하였으며, 선원과 상호작용인자 및 검출기인자들을 차례로 입력하였다. 여기서 최초 입사 선원은 운동에너지 24 MeV의 전자이며 표적의 상단에 반경 0.
- 중요도인자는 광자와 중성자의 경우에는 모든 물질 영역으로 하였으며, 전자의 경우에는 표적, 일차 제한기 영역, 평탄화 거르 개로 제한하였다. 입자의 검출을 위한 검출기는 X-선 표적 과 거리 100 cm 지점이며, 이 위치에서 광자 및 중성자의 에너지 분포를 분리하여 검출하도록 하였다.이 때 사용된 출력인자(tally)는 F5:p(광자)와 F5:n(중성자)이며 검출 반경은 2.
- 25 MeV, 중성자의 경우에는 0으로 설정하였다. 이러한 조건에서 천만개의 입사 전자에 대하여 계산을 수행하고 결과를 분석하였다.
- 앞절에서 계산한 광자와 중성자의 에너지 분포를 이용하여 동일 계산코드로 깊이 선량률을 계산하였다. 이때 계산구조는 반경 30 cm인 팬텀에 반경 1.
- 흡수선량의 계산은 광자와 중성자 각각에 대하여 3X106 히스토리 조건에서 수행하였으며, 계산 후 중성자의 선량을 다음과 같이 광자의 최대 선량에 대하여 일반화하였다.
- 본 연구에서는 몬테칼로 계산 및 수치 계산을 통하여 의료용 선형가속기에서 발생하는 중성자에 대하여 고찰하였다. MCNPX 코드를 사용하여 선형가속기 두부의 기준점(SAD=100 cm)에서 중성자 및 광자선의 에너지 분포를 구하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 중성자의 깊이 선량률을 몬테칼로 계산으로 구하였다. 그리고 이와는 독립적으로 중성자 에너지 분포와 상호작용인자들을 사용하여 중성자에 대한 물 흡수선량을 수치로 구하였는데, 전자평형 깊이 근처에서의 몬테칼로 계산 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.
대상 데이터
- 물질의 경우에 표적은 텅스텐으로 설정하였으며 그 외의 일차 제한기 영역, 평탄화 거르개, 이차제한기는 납으로 설정하였다. 따라서 본계산에서 광핵 반 응이 적용되는 물질은 텅스텐과 납이다.
- 1의 기하학적 구조를 입력하였으며, 선원과 상호작용인자 및 검출기인자들을 차례로 입력하였다. 여기서 최초 입사 선원은 운동에너지 24 MeV의 전자이며 표적의 상단에 반경 0.1 cm를 가지고 수직 으로 입사하도록 하였다. 중요도인자는 광자와 중성자의 경우에는 모든 물질 영역으로 하였으며, 전자의 경우에는 표적, 일차 제한기 영역, 평탄화 거르 개로 제한하였다.
데이터처리
- 본 연구에서는 먼저 표적(target)으로부터 발생한 X-선이 치료기두 부의 주요 구성품들과 상호작용을 일으키는 모형에 대하여 계산을 수행하고 기준점에서 광자와 중성자의 에너지 분포 를 구하였다. 그리고 얻어진 에너지 분포를 이용하여 물팬텀에서 광자와 중성자의 깊이 선량률을 몬테칼로 계산으로 구하였으며, 상호작용 자료들을 사용하여 전자평형 깊이에서 물 흡수선량을 독립적으로 계산하여 결과를 상호 비교 하였다.
- 따라서 (2)식에서 분자는 물질 속 전자평형 조건에서 중성자의 커마와 같으며 분모는 광자의 흡수선량과 같다.”) 본 연구에서는 수치연산을 통하여 (2)식을 계산하고 흡수선량의 계산 결과와 비교하였다. 이때 플루언스는 앞절에서 계산한 에너지 분포 를 이용하였으며, F는 Chadwick"이 발표한 자료 (払/°)는 Johns-Cunningham*)의 자료를 이용하였다.
이론/모형
- ”) 본 연구에서는 수치연산을 통하여 (2)식을 계산하고 흡수선량의 계산 결과와 비교하였다. 이때 플루언스는 앞절에서 계산한 에너지 분포 를 이용하였으며, F는 Chadwick"이 발표한 자료 (払/°)는 Johns-Cunningham*)의 자료를 이용하였다. Fig.
성능/효과
- 90 MeV로 계산된다. 이 계산 결과의 통계적 불확정성(uncertainty)은 전체 선속의 약 97%에 해당하는 15 MeV까지 ±2% 이내를 보였으며 그 이상의 에너지에서는 ±2~7%를 보였다.
- 4(a)에 표시된 바와 같다. 이 결과에서 계산의 불확정성은 중에너지 영역의 경우에 약 ±25%, 고에너지 영역에서는 5 MeV까지 ±4.1% 이내를 보였으며 그 이상의 에너지에서는 ±4.5~20% 범위를 보였다. 이때 불확정성이 높은 10 keV 이하와 5 MeV 이상의 중성자선속의 값들은 전체 중성자선속의 1% 미만으로 계산되므로 선량평가에 그다지 영향을 주지 못할 것으로 생각한다.
- 3과 4의 결과에서 중 에너지 구간에서 중성자의 선속은 고에너지 구간에 비하여 약 1/100~1/1, 000의 값을 가지며 열중성자의 경우에는 이보다 더 낮음을 알 수 있다. 따라서 24 MV 선형 가속기에서 발생되는 중성자는 대부분 고에너지 중 성자들임을 알 수 있으며, 특히 5 MeV 이하의 중성자선 선속이 전체의 99% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.
- 중성자의 평균 에너지는 전체 에너지 분포에 대하여 계산한 결과 약 1.7 MeV로 나타났는데, Facure 등成의 25 MV에 대한 계산값 1-46 MeV보다 높으며, AAPM TG-2기»어서 중성자 계측을 위하여 권고하는 25 MV 선형 가속기의 평균 에 너지 2.2 MeV보다는 낮다.
- RDn의 계산 결과, 물의 표면에서 RDn=0.66 mGy/photon Gy로 나타났으며, 깊이 2, 4, 10, 15, 20 cm에서 0.54, 0.41, 0.17, 0.09, 0.04 mGy/photon Gy로서, 깊이에 따라 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 그리고 ⑵식을 이용하여 계산한 결과는 RDn=0.
- 04 mGy/photon Gy로서, 깊이에 따라 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 그리고 ⑵식을 이용하여 계산한 결과는 RDn=0.52 mGy/photon Gy로 나타났는데 몬테칼로 계산 결과에서 깊이 2와 4 cm사이의 값을 가짐을 알 수 있다. 이는 ⑵식의 경우에 전자평형 조건에 대하여 성립하므로 수치 계산의 결과가 근사적으로 최대선량 깊이의 값과 일치함을 보여주는 결과이다.
- 이 표에서 나타난 바와 같이 중성자에 대하여 평가되는 값들은 다양한 범위를 가지므로 본 결과를 정확히 평가할 수는 없으나, Gut 등 또는 Nath 등7)의 연구 결과와 근사적으로 일치함을 알 수 있다. 따라서 본 연구의 방법은 단순하지만 측정이 어려운 중성자에 대하여 일반적 결과를 얻을 수 있음을 보여준다. 한편, 결과들로부터 중성자의 흡수선량은 광자의 에너지, 조사면, 등에 다양하게 의존함을 알 수 있는데, 일반적으로 광자의 에너지와 조사면 크기의 증가에 따라 증가함을 알 수 있다.
- MCNPX 코드를 사용하여 선형가속기 두부의 기준점(SAD=100 cm)에서 중성자 및 광자선의 에너지 분포를 구하였으며, 이를 이용하여 물팬텀에서 중성자의 깊이 선량률을 몬테칼로 계산으로 구하였다. 그리고 이와는 독립적으로 중성자 에너지 분포와 상호작용인자들을 사용하여 중성자에 대한 물 흡수선량을 수치로 구하였는데, 전자평형 깊이 근처에서의 몬테칼로 계산 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다. 본계산에서 구한 중성자의 흡수선량을 다른 유사한 조건에서 수행된 연구결과들과 비교하는 경우에 근사적으로 일치함을 알 수 있었다.
- 그리고 이와는 독립적으로 중성자 에너지 분포와 상호작용인자들을 사용하여 중성자에 대한 물 흡수선량을 수치로 구하였는데, 전자평형 깊이 근처에서의 몬테칼로 계산 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다. 본계산에서 구한 중성자의 흡수선량을 다른 유사한 조건에서 수행된 연구결과들과 비교하는 경우에 근사적으로 일치함을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 선형가속기 기하학적 구조를 단순화하여 광자와 중성자의 에너지분포(Fig. 3, 4)와 깊이선량률(Fig. 5)을 얻었는데, 이 결과들의 정확성을 평가하기는 어렵지만 모든 결과가 빔의 중심축에 대한 값으로서 기하학적 구조에 대한 의존성이 낮을 것으로 생각한다. 따라서 본 연구에서 취한 단순한 기하학적 구조는 본계산결과에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보이며, 만약 빔 축과 벗어난 위치에 대하여 흡수선량을 평가하거나 (예: 빔 측면도 등), 중심축이 아닌 임의 방향으로 누설되는 빔을 계산하는 경우(예: 콜리메이터 누설 등)에는 보다 정확한 기하학적 구조를 대상으로 해야 할 것이다.
- ')이러한 중성자의 발생 과정은 굉-핵반응(photonuclear reaction)으로 알려져 있으며 :) 중성자뿐만 아니라 양성자, 알파입자, 중수소 등 도 발생할 수 있음이 보고되어 있다.3) 이러한 이차입자들 중 가장 투과력이 높은 중성자의 영향은 X-선 흡수선량에 약 0.5% 정도 기여하는 것으로 알려져 있는데, 이는 방사선 치료의 측면에서 무시할 수 있지만, 치료실의 차폐 또는 선형가속기 두부(head)의 구성품들의 방사화와 같은 방사선 방어 의 측면에서는 중요하다. 이와 관련하여 보고된 연구결과들로부터 선형가속기에서 발생되는 입자의 종류와 에너지 및 선량 등에 대한 근사적 정보를 얻을 수 있다.
- 74 MeV이다. 임계에너지 이상에서 광핵 반응의 발생 확률은 서서히 증가하다가 약 10 MeV 이상에서 급격히 증가하는 경향을 보이며, 약 14 MeV 근처에서 최대값을 가진 후 감소하는 경향을 보인다. 광핵반응의 단면적 과 일반적 상호작용(광전효과, 컴프턴산란, 쌍생성)의 단면적15)을 비교하면, 광자에너지 10 MeV에서 광핵반응은 텅스텐의 경우에 약 1/483, 납의 경우에 약 1/214 정도임을 알 수 있다.
후속연구
- 본 연구에서는 단편적 연구로서 일반적으로 방사선 치료에서 가장 높은 에너지로 인식되는 24 MV 선형가속기에 대하여 중성자 에너지분포와 물 흡수선 량에 관한 몬테칼로 계산을 수행하고 결과를 보고하고자 한다. 보다 다양한 선형가속기 에너지와 기하학적 조건에 대한 계산은 본 연구를 기반으로 수행할 계획이다. 본 연구에서는 먼저 표적(target)으로부터 발생한 X-선이 치료기두 부의 주요 구성품들과 상호작용을 일으키는 모형에 대하여 계산을 수행하고 기준점에서 광자와 중성자의 에너지 분포 를 구하였다.
- 본 연구에서 선형가속기에서 방출되는 중성자에 대해서만 계산하였으므로 차폐 계산 등에 응용하기 위해서는 선형가속기실 내벽으로부터 산란되는 중성자와 조사면 외부로 누설되는 중성자를 추가로 고려해야 한다. 따라서 이를 직접 평가하기 위해서는 치료 실 형태를 포함하는 넓은 기하학적 구조에 대한 계산이 필요하며 추후에 시도할 예정이다.
- 본 연구에서 선형가속기에서 방출되는 중성자에 대해서만 계산하였으므로 차폐 계산 등에 응용하기 위해서는 선형가속기실 내벽으로부터 산란되는 중성자와 조사면 외부로 누설되는 중성자를 추가로 고려해야 한다. 따라서 이를 직접 평가하기 위해서는 치료 실 형태를 포함하는 넓은 기하학적 구조에 대한 계산이 필요하며 추후에 시도할 예정이다. 그렇지만, 이에 앞서 보다 다른 에너지 선형 가속기 및 조사면에 대해서도 연구를 수행하여 결과를 비교하고 평가하는 것이 보다 중요하다.
- 본 연구에서는 에너지 분포가 주어지는 경우에 물 표면 근처에서 중성자의 흡수선량을 상호작용 자료만으로 계산할 수 있음을 보였는데, 이 방법은 측정이 어려운 이차중성자 의 흡수선량을 복잡한 몬테칼로 계산에 의하지 않고 근사적으로 계산하는 데 응용될 수 있다고 생각한다. 그렇지만 중성자의 에너지 분포가 주어져야 하므로 현재로서는 실용적이지 못하다.
- 5)을 얻었는데, 이 결과들의 정확성을 평가하기는 어렵지만 모든 결과가 빔의 중심축에 대한 값으로서 기하학적 구조에 대한 의존성이 낮을 것으로 생각한다. 따라서 본 연구에서 취한 단순한 기하학적 구조는 본계산결과에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보이며, 만약 빔 축과 벗어난 위치에 대하여 흡수선량을 평가하거나 (예: 빔 측면도 등), 중심축이 아닌 임의 방향으로 누설되는 빔을 계산하는 경우(예: 콜리메이터 누설 등)에는 보다 정확한 기하학적 구조를 대상으로 해야 할 것이다. 본 연구에서 계산한 광자선의 에너지 분 포와 깊이 선량률은 향후 BEAM 코드 계산 결과 또는 전리함을 이용한 측정 결과와 비교해 볼 예정이다.
- 따라서 본 연구에서 취한 단순한 기하학적 구조는 본계산결과에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보이며, 만약 빔 축과 벗어난 위치에 대하여 흡수선량을 평가하거나 (예: 빔 측면도 등), 중심축이 아닌 임의 방향으로 누설되는 빔을 계산하는 경우(예: 콜리메이터 누설 등)에는 보다 정확한 기하학적 구조를 대상으로 해야 할 것이다. 본 연구에서 계산한 광자선의 에너지 분 포와 깊이 선량률은 향후 BEAM 코드 계산 결과 또는 전리함을 이용한 측정 결과와 비교해 볼 예정이다. 그렇지만, 중성자의 에너지 분포와 흡수선량의 계산 결과는 현재 검증할 적절한 자료나 도구가 없기 때문에 향후 이에 관한 평 가 방법이 연구되어야 할 것이다.
- 본 연구에서 계산한 광자선의 에너지 분 포와 깊이 선량률은 향후 BEAM 코드 계산 결과 또는 전리함을 이용한 측정 결과와 비교해 볼 예정이다. 그렇지만, 중성자의 에너지 분포와 흡수선량의 계산 결과는 현재 검증할 적절한 자료나 도구가 없기 때문에 향후 이에 관한 평 가 방법이 연구되어야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.