초록 ▼

◦ 현재의 의료용 가속기 시설 차폐현장에서는 보수적 관점에서 BPE 판 뒤에 또다른 납 또는 철판 벽을 추가하는 방법으로 차폐하고 있다. 암치료용 가속기실 주변에는 환자의 보호자 및 방사선치료기사 등 일반인의 출입이 잦은 곳으로, 의료용 가속기 시설 방사선 차폐에 있어 가장 중요하게 고려되는 지점이 출입구 영역이 며, 따라서 출입문의 차폐 설계가 매우 중요해 진다.
◦ 다층퍼셉트론의 비선형 활성함수로서 시그모이드(sigmoid)형 함수를 적용한 오류역전파(Error Back-Propagation) 학습 방법에 기초하여 신경회로

◦ 현재의 의료용 가속기 시설 차폐현장에서는 보수적 관점에서 BPE 판 뒤에 또다른 납 또는 철판 벽을 추가하는 방법으로 차폐하고 있다. 암치료용 가속기실 주변에는 환자의 보호자 및 방사선치료기사 등 일반인의 출입이 잦은 곳으로, 의료용 가속기 시설 방사선 차폐에 있어 가장 중요하게 고려되는 지점이 출입구 영역이 며, 따라서 출입문의 차폐 설계가 매우 중요해 진다.
◦ 다층퍼셉트론의 비선형 활성함수로서 시그모이드(sigmoid)형 함수를 적용한 오류역전파(Error Back-Propagation) 학습 방법에 기초하여 신경회로망을 구성, 광중성자 차폐를 위한 적층 구조의 차폐 선량 추정 성능을 평가하였다.
◦ 다층퍼셉트론의 비선형 활성함수로서 시그모이드(sigmoid)형 함수를 적용할 경우, 결정 영역이 통상 직선이 아닌 완만한 곡선으로 경계지어지므로, 행위의 분석이 약간 복잡하지만 미분가능하므로 오히려 은닉층의 학습을 가속화할 수 있는 오류역전파(Error Back-Propagation) 학습 방법을 수행할 수 있다. 기초 특성 조사를 위하여 단순화 모델링한 균질 매질에 대한 신경망 학습 결과 출력을 보여주고 있다. 목표 출력 분포인 동시에 학습 기초 자료로서의 선량 분포가 조사야 내부 영역에서 상당히 평탄함에도 불구하고, 신경망 계산 결과는 상당한 오차를 유발하였다.
◦ 위치 좌표와 밀도를 입력으로 선량을 목표 출력으로 하는 신경망 알고리즘의 실질적인 물리 현상에 대한 대응 여부를 고찰 하였다. 선량 구배가 극심한 비균질 팬텀의 경우, 극심한 비균질성을 학습하지 못한 결과를 음미해 보았다. 부언하면, 서로 이웃한 점의 상관 관계 혹은 함수의 유사성이 급격히 감소하는 경우 오차가 유발하는 것으로 볼 수 있다. 이 경우, 이웃한 지점의 목표 출력 간 함수가 크게 달라지는 영역을 따로 분리하여 지각할 수 있는 인공지능으로서의 신경회로망에 대한 기대를 할 수 있다. 특이 지점을 나누어 주기 위하여, 해당 영역에서의 서로 상이한 함수를 인지할 수 있는 학습 인자로서의 입력 하나를 추가하는 과정을 고안하였다. 즉, Dummy Variable을 신경망의 입력으로 추가하여 신경망을 새로이 구성하였다. 평가 결과, 이웃한 비균질 영역의 목표 출력 간 함수가 크게 달라지는 영역을 따로 분리하여 지각할 수 있는 인공 지능으로서, 서로 상이한 함수를 인지할 수 있는 학습 인자로서의Dummy Variable을 신경망의 입력으로 추가함으로써, 선량 구배의 극심한 비균질성 문제의 해결 실마리 탐색에 성공함으로써, 적층 구조의 격한 선량 구배의 차폐 계산에의 신경망 적용 가능성을 확보하였다.
◦ 미지 밀도 영역의 선량 보간 능력 테스트에 앞서 차폐 설계의 주요 변수인 심부 선량 곡선에 대한 학습 능력을 테스트 하였다. 매질 밀도 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2의 경우를 가정한 해석적 함수로서의 심부선량곡선을 학습 성능 평가 결과 신경망의 보간에 의한 선량 추정이 허용 한계 이내로 유효한 것으로 평가되었다.
◦ 의료용 가속기 실의 광중성자 차폐 최적화에의 응용을 위하여, 18MeV 에너지의 전자에 의해 생성되는 광중성자와 광자 플루언스를 추정하였다. 중성자와 광자의 선량당량과 플루언스를 치료실 내부와 출입문 외부 주요 지점에서 계산하였다. 차폐체 BPE(borated polyethylene)와 납의 차폐성능을 평가하였다. 다양한 차폐체 두께에 대한 중성자와 광자 플루언스 감쇄 계산은 물론 BPE와 납과의 상호작용에 의해 생성된 2차 방사선 모사하였다. 중성자와 광자 차폐체 납과 BPE의 최적 배열을 결정하기 위해, BPE와 납의 배열 순서에 따른 차폐성능을 평가하였다. 미로 입구에서 중성자 선량당량은 광자보다 약 10배 이상이었다. BPE 두께가 40mm인 경우, 중성자와 차폐체 반응에 의해 추가적으로 생성된 광자는 중성자 선원 쪽 표면과 선원 반대 쪽에서 각각 중성자 플루언스의 6.58%, 29.8%로 계산되었으며, 이는 경우에 따라 추가적인 감마선 차폐체가 필요함을 의미한다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• III. 연구성과 ... 8