사체의 연속절단면 컬러해부영상을 이용한 고해상도 전신 체적소 모델 개발 및 몬테칼로 선량계산에 관한 연구

Abstract

최근 아주대학교 해부학교실에서는 Visible Korean Human (VKH) 연구 과제를 통하여 고해상도의 해부영상자료를 제작하였다. 제작된 VKH 해부영상자료는 해상도 0.2 mm급의 컬러해부영상자료로써 해부구조가 매우 명확하게 구분이 된다는 특징이 있다. 본 연구에서는 VKH 연구과제로 제작된 고해상도 컬러해부영상을 이용하여 장기 및 조직을 명확하게 구분하여, 방사선에 민감한 총 30개의 장기를 포함하는 고해상도의 한국인 성인남성 체적소 모델 VKH-Man을 제작하였다. 제작된 VKH-Man 체적소 모델은 키가 164 cm이고 몸무게가 57.6 kg이며, 체적소 해상도는 1.875 x 1.875 x 2 mm3이다. 그러나 이렇게 제작된 체적소 모델은 한 개인의 자료이므로, 평균적인 한국인의 방사선량을 평가하기 위해서는 적합하지 않다는 문제가 있다. 이러한 이유로 방사선 작업 종사자를 대표할 수 있는 모델을 개발하기 위해서 제작된 체적소 모델(VKH-Man)의 체형 및 장기의 무게를 표준한국인에 맞게 조정하여 고해상도의 표준한국인 성인남성 체적소 모델 HDRK-Man을 제작하였다. 제작된 체적소 모델 HDRK-Man의 키 및 몸무게는 171 cm, 68 kg이며 체적소 해상도가 1.981 x 1.981 x 2.0854 mm3이다. 제작된 VKH-Man 및 HDRK-Man 체적소 모델은 MCNPX2.5 몬테칼로 입자수송 전산코드에 입력하여 다양한 방사선장에서의 장기선량을 계산하여 장기 조정이 선량평가에 미치는 영향을 평가하여 보았으며, 또한 계산된 값은 ICRP-23, VIP-Man, KTMAN-2의 장기선량 및 유효선량과 비교하여 보았다. 평가 결과에 따르면 장기 조정에 따른 장기선량의 차이는 미미하였으며, 반면에 각 모델별 장기선량은 유의할 만한 차이를 보였다. 이를 통하여 장기선량은 장기의 크기 보다는 모델의 외형 및 장기 위치에 따라 차이가 발생함을 알 수 있었다. 유효선량의 경우는 VKH-Man, HDRK-Man 및 각 모델별로 큰 차이가 없었다. 또한 ICRP-60과 2007년 ICRP 신권고에 따라 유효선량을 계산하고 이를 서로 비교하여 보았다. 비교 결과 빔이 후방에서 조사되는 경우(PA)를 제외한 나머지 방향(AP, LLAT, RLAT)에 대해서는 ICRP 신권고에 따른 유효선량이 ICRP-60에 따른 유효선량에 비해 높은 경향을 보였다. 개발된 VKH-Man 및 HDRK-Man 체적소 모델은 내부피폭 및 외부피폭 등 방사선 이용 분야에서 한국인 고유의 방사선 위해도 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 제공하는 광자에 대한 외부피폭 선량환산계수는 서양 자료와 분명히 구별되는 자료로써 국내 방사선 종사자의 장기선량 및 유효선량을 보다 현실적으로 평가하는데 사용될 수 있을 것으로 기대된다.; Ajou University School of Medicine made the serially sectioned anatomical images from the Visible Korean Human (VKH) Project in Korea. The VKH images, which are the high-resolution color photographic images, show the organs and tissues in the human body very clearly at 0.2 mm intervals. In this study, we constructed a high-quality voxel model (VKH-Man) with a total of 30 organs and tissues by manual and automatic segmentation method using the serially sectioned anatomical image data from the Visible Korean Human (VKH) project in Korea. The height and weight of VKH-Man voxel model is 164 cm and 57.6 kg, respectively, and the voxel resolution is 1.875 x 1.875 x 2 mm3. However, this voxel phantom can be used to calculate the organ and tissue doses of only one person. Therefore, in this study, we adjusted the voxel phantom to the 'Reference Korean' data to construct the voxel phantom that represents the radiation workers in Korea. The height and weight of the voxel model (HDRK-Man) that is finally developed are 171 cm and 68 kg, respectively, and the voxel resolution is 1.981×1.981×2.0854 mm3. VKH-Man and HDRK-Man voxel model were implemented in a Monte Carlo particle transport simulation code for calculation of the organ and tissue doses in various irradiation geometries. The calculated values were compared with each other to see the effect of the adjustment and also compared with other computational models (KTMAN-2, ICRP-74 and VIP-Man). According to the results, the adjustment of the voxel model was found hardly affect the dose calculations and most of the organ and tissue equivalent doses showed some differences among the models. These results shows that the difference in figure, and organ topology affects the organ doses more than the organ size. The calculated values of the effective dose from VKH-Man and HDRK-Man according to the ICRP-60 and upcoming ICRP recommendation were compared. For the other radiation geometries (AP, LLAT, RLAT) except for PA radiation geometry, the effective dose according to the upcoming ICRP recommendation was somewhat larger than that according to the ICRP-60. This seems due to change of the tissue weighting factor in the upcoming ICRP recommendation. The developed phantoms (VKH-Man and HDRK-Man) are expected to be used to estimate the radiation risk of only Korean in external and internal dosimetries. Dose conversion coefficients calculated in this study are also expected to be used in radiation protection assessment of Korean since those were distinguished from those of the western