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몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 중입자 치료실의 선량분포 추정
Estimation of Dose Distribution on Carbon Ion Therapy Facility using Monte Carlo Simulation 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.11 no.6, 2017년, pp.437 - 442  

송용근 (인제대학교 의용공학부) ,  허승욱 (인제대학교 의용공학부) ,  조규석 (한국원자력의학원 방사선기기부) ,  최상현 (한국원자력의학원 방사선기기부) ,  한무재 (인제대학교 의용공학부) ,  박지군 (한국국제대학교 방사선학과)

초록
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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. 따라서 구축 전 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 치료실 내 선량 분포에 대해 관찰하여 적절한 대비를 하는 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.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Heavy ion therapy has a high cure rate for cancer cell. So many countries are introducing heavy ion therapy facility. When treating a cancer using heavy ion therapy, neutrons and gamma rays are generated and affect electronic equipment. A budget of about KRW 200 billion is needed to build a heavy io...

주제어

#중입자 치료   #방사선 치료   #몬테카를로 시뮬레이션   #플루카  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 중성자 및 감마선에 의한 치료실 내 장비동작 불능상태를 미연에 방지하고자 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 치료실 내 선량 분포를 확인하고자 한다. 본 연구에서 이용할 몬테카를로 시뮬레이션 툴은 FLUKA(FLUktuierende KAskade)[3]로서 유럽원자핵공동연구소(CERN)에서 개발한 것이다.

가설 설정

  • 의료용 중입자 가속기 치료센터의 사용하고자 하는 빔은 탄소 빔으로서 에너지는 150 MeV/n 부터 430 MeV/n 까지 사용할 계획이다. 에너지가 높을수록 고선량과 중성자가 발생할 확률이 높고 중성자에 의한 전자기기의 미치는 영향을 파악하는 것이 본 연구의 목적이므로 최대 에너지 사용을 가정하여 빔 구성을 완료하였다.
  • 의료용 중입자 가속기 치료센터는 모든 치료실이 회전 갠트리(Rotation gantry)가 아닌 고정 빔(Fixed beam) 형태로 설치될 것을 가정하였다. 치료실 1번과 2번은 수평 및 수직 빔, 치료실 3번은 수평 빔으로 구성하였다.
  • 위치 검증 과정을 수행하기 위해서는 치료실 내 X-선 및 CT 촬영을 통해 암 부위를 확인하여야 한다. 치료실 내 Sliding CT가 설치되어 있다는 가정 하에 선량분포를 관찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
꿈의 암치료기라고 불리는 것은 무엇인가? 중입자 치료는 피부 안쪽 깊숙이 자리 잡은 암 세포에 중입자를 발사하여 치료기에서 미리 조절된 깊이에 다다르면 주변 암세포를 파괴하고 사라지는 치료이다. 꿈의 암치료기라고 불리는 중입자치료기는 간암 90%, 전립선암 100%, 폐암 80%, 재발된 암도 약 42% 완치율을 보이고 있다. 중입자치료기는 브래그픽 효과로 인해 암세포 살상력은 높으나 부작용이나 고통이 거의 없는 장점을 가지고 있다.
중입자 치료의 특징은? 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.
중입자 치료시설을 구축하기 전 필요한 것은? 중입자 치료시설을 구축하기 위해서는 약 2,000억 원 가량의 예산이 필요하며 구축기간도 5년 이상 소요된다. 따라서 구축 전 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 치료실 내 선량 분포에 대해 관찰하여 적절한 대비를 하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 몬테카를로 시뮬레이션 툴인 FLUKA를 이용하여 중입자 치료 시 치료실 내 선량분포에 대해 알아보았으며 1분 치료 시 치료실 내에는 약 0.
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참고문헌 (4)

  1. Dieter Schardt, Thilo Elsasser, Daiela Schulz-Ertner, "Heavy-ion tumor therapy: Physical and radiobiological benefits", Reviews of modern physics, vol. 82, No. 1, pp. 383-425, 2010 

    상세보기 crossref

  2. Jun-Kui Xu, You-Wu Su, Wu-Yuan Li, Wei-Wei Yan, Xi-Meng Chen, Wang Mao, Cheng-Guo Pang, "Evaluation of neutron radiation field in carbon ion therapy", Chinese Physics C, Vol. 40, No. 1, 2016 

    상세보기

  3. Stephen F. Kty, Jennifer L. Johnson, R. Allen White, Rebecca M. Howell, Rajat J. Kudchadker, Michael T. Gillin, "Neutron-induced electronic failures around a high-energy linear accelerator", Medical Physics, vol. 38, No. 1, pp. 34-39, 2011 

    상세보기

  4. Pang Cheng-guo, Su You-Wu, Wang Wen-Jun, Luo Xiao-Ming, Xu Jun-Kui, Li Wu-Yuan, Yuan Jiao Yao Ze-En, "Monte Carlo Simulation of carbon ion radiotherapy for the human eye", Chinese Physics C, Vol. 39, No. 1, 2015 

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