□ 연구개요 < 필요성 > ○ 두경부암 방사선치료로 인한 침샘 기능 저하 및 삶의 질 저하 - 침샘스캔을 이용하여 침샘 기능을 평가할 수 있으며, 기저상태의 침샘의 섭취 및 침분비 자극후 침샘의 분비양상을 통해 기능이상을 확인함. 방사선 치료 영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가를 위해서는 3차원 SPECT 기법을 사용해야 하나, 기존의 침샘 스캔은 2차원 검사법으로 각 침샘의 부위별 이상 유무 평가에 제한적 임. 최근 개발된 CZT SPECT/CT를 활용하면 실시간 침샘 SPECT 촬영을 통해 방사선 치료영역 및 선량에 따른 침샘 부위별 기능 평가가 가능함. < 연구내용 및 추진전략 > ○ 이종영상 융합 및 영상 분석 ① 방사선 치료 전후의 침샘 기능 변화를 3D SPECT/CT로 분석 - 기능 저하를 보이는 침샘 영역과 방사선 치료영역 및 선량의 연관성 정량적 분석 - 침샘의 부피 및 저선량 영역에 관한 영향 분석 가능 - 침샘 SPECT/CT 영상 parameter의 측정 및 계산 ‣ CT volume, SUVmax, SUVmean; Metabolic volume, uptake/recovery ratio, ejection fraction ‣ 치료전 및 치료후 변화값 ○ 환자군 모집 및 추적 검사 ① 치료후 침샘 기능을 평가할 수 있는 예측인자 발굴 - 치료 전후 및 추적관찰시 침샘 SPECT/CT양상 비교 분석 및 여러 임상적 인자들(ESR, CRP, amylase 등의 혈액학적 인자)을 이용 : 방사선치료전후 침샘기능 설문지 통해 실제 증상과도 비교분석함 ② 기존 연구들과 비교 시 해당 연구는 단기간 및 장기간의 변화를 동시에 추적 관찰하여 그 양상을 비교: 최종적인 침샘 평가를 통해 방사선 유발 침샘기능 저하의 호전 또는 비가역성 등의 만성적 변화를 분석함 ○ 침샘기능 평가 프로그램 구축 ① 해당 연구로 두경부암 환자의 치료 후 침샘 기능 변화 예측 프로그램의 구축 : 딥러닝 기반 침샘 SPECT/CT 학습용 데이터셋 프로그램 구축 - SPECT/CT장비에서 측정된 수치 및 영상데이터를 학습 서버로 전송하여 데이터셋 DB화 - 딥러닝 학습 프레임워크 구현 및 모델 알고리즘 구현 ② 구축된 프로그램을 통한 임상적 검증 및 환자 맞춤형 방사선치료(patient-specific radiation therapy) 가능 □ 연구 목표대비 연구결과 < 정성적 연구개발 결과 > - 이종 영상 융합 시스템의 구축 완료: 방사선 치료시 얻는 모의 영상과 침샘 기능 평가용 침샘 SPECT/CT의 융합 시스템 - 침샘 영향과 연관된 선량 한도의 설정 < 정량적 연구개발 결과 > - 특허 출원 및 등록 1건: 이종 영상 융합 시스템의 분석 방법 및 장치에 대한 특허 등록 완료 (목표성과대비 50% 달성) - 관련 논문 출간 (SCI) 2건 달성 (목표성과대비 100% 달성) 특허 출원을 제외한 나머지 연구 성과는 목표 성과를 충분히 달성함. 또한 특허는 출원을 목표로 하였으나 등록까지 되는 결과를 얻을 수 있었음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ① 의학적 측면 - 3차원 침샘 SPECT/CT의 침샘기능 평가에 대한 임상적 유용성 확보 및 두경부암의 새로운 치료 가이드라인 확보의 기반이 됨. - 해당 연구의 데이터셋 구축 프로그램을 통해 치료 후 침샘 기능 저하의 위험성이 높은 환자를 사전에 예측 가능. - 환자 맞춤형 방사선 치료법 적용을 통해 두경부암의 방사선 치료에 있어 새로운 방향을 제시함. ② 기술적 측면 - 해당 연구의 이종 영상 융합 + 추가적인 의료 데이터와 상관관계 연구. 환자의 혈액학적 샘플과 병리 샘플을 추가한 이종 융합 오믹스 분석을 위한 기틀 마련 ③ 경제·산업적 측면 - 통상적으로 방사선치료 후 발생하는 침샘기능 관련 합병증 감소를 통한 의료비용 및 연관된 사회경제적 비용 감소. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유익동
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 이종의료영상 융합;두경부암;방사선치료;침샘기능;환자맞춤형 치료; 2. integration of heterogeneous medical imaging;head and neck cancer;radiation therapy;salivary gland function;patient-specific radiation therapy;

□ 연구개요 본 연구에서는 위험물 시설의 화재 방호 성능 극대화를 위한 복사열 감쇠 미세물분무 미립화기의 최적화에 대한 연구를 수행하였음. 1차년도에는 자료 및 연구 동향 조사, 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정, 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험장치 구축과 선행 실험 및 선행 전산시뮬레이션을 수행하였음. 2차년도에는 단일 미세물분무 미립화기를 이용하여 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해 분사 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 최적 조건을 도출하였음. 3차년도에는 미세물분무 미립화기 간 상호작용이 복사열 감쇠에 미치는 영향 파악을 위해 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 최적 조건을 도출하였음. 이후 본 연구에서 도출한 최적 조건들을 적용하여 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션을 수행하였고, 미세물분무 미립화기에 의한 위험물 시설의 화재 방호 극대화 방안을 제안하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 - 미세물분무 미립화기 및 복사열 감쇠 성능 관련 자료 및 연구 동향 조사 - 단일(1개) 및 다중(2개 이상) 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정 실험 장치 구축 및 실험 - 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 미세물문부 미립화기의 후보군 선정 - 단일 및 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험 장치 구축 및 선행 실험 - 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 전산시뮬레이션 구축 및 선행 해석 ○ 2차년도 - 단일 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 - 단일 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 미세물분무가 복사열 감쇠 효과에 미치는 영향 검토 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 미세물분무 최적 조건 도출 ○ 3차년도 - 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 미세물분무의 상호작용에 따른 복사열 감쇠성능 평가 실험 - 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 다중 미세물분무 미립화기의 최적 조건 도출 - 도출한 미세물분무 미립화기의 최적 조건을 적용한 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 미세물분무 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 최적 조건 도출 결과는 위험물 시설을 위한 미세물분무 화재 방호 설비의 설계 시 기초 자료로 활용 가능함. ○ 위험물 시설 화재 방호 설비의 화재 및 안전 관련 기준의 개선 및 보완을 위한 자료로 활용 가능함. ○ 전산시뮬레이션 기법의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 화재 및 소방 관련 다양한 현상에 대한 정확한 예측이 가능함. ○ 본 연구 결과는 위험물 시설 이외에 선박, 문화재, 박물관, ESS(energy storage system), 지하주차장, 산불 등 화재 확산 방지를 위해 미세물분무 설비를 적용할 수 있는 다양한 대상물에 활용 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이치영
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 미세물분무;복사열 감쇠;위험물 시설;화재 방호;실규모 화재시뮬레이션; 2. Water mist;Thermal radiation attenuation;Hazardous material facilities;Fire protection;Full-scale fire simulation;

□ 연구개요 근치적(Definitive) 방사선치료(Radiation therapy, RT)를 받는 악성 고형암 환자에서 머신러닝 기반의 조기 치료반응 예측 시스템을 구축하고 이를 방사선민감성(Radiosensitivity)에 따른 보정 방사선치료계획(Adaptive RT planning)에 이용하여 치료지수(Therapeutic index)를 높이는 정밀 방사선치료 구현을 목표로 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 머신러닝 기반 보정 방사선치료 연구를 위한 데이터베이스 및 연구플랫폼 구축 • 연구개시와 함께 토론토의대 연구진과 협력하여 인공지능 연구 클러스터를 벤치 마킹하여 데이터베이스를 구축하였음. 데이터 관리를 위해 전문업체와 협업중임 • 방사선치료 관련 영상 데이터베이스를 활용하여 카이스트, 연세암병원 등과 공동 연구를 진행 중이며 현재 추진중인 다국적 공동연구에 활용 예정임 2) 라디오믹스(Radiomics)를 활용한 조기 치료반응 예측 시스템 구축 및 임상적용 • 식도암 환자대상 texture analysis 연구결과 논문 게재 및 관련 특허 출원 • 자궁경부암 환자 MRI 데이터 분석하여 예후 예측 관련 논문 게재 • 비인두암 환자 방사선치료 정도관리(QA)에 따른 재발률 분석 및 논문 게재 • Distributed learning 기법을 통한 인공지능 모델의 효율성 향상기법 개발하여 논문 submission 하여 리뷰 중 • 원격전이/국소재발 관련 인자 예측 위한 라디오믹스 모델 개발중임 3) 자동 윤곽형성(Auto-segmentation, auto-contouring) 시스템 개발 및 임상 적용 • 기존 딥러닝 모델 중 best 모델 선정하여 두경부 OAR 자동윤곽형성 모델 개발 • OAR 자동 윤곽형성 모델의 clinical acceptability 논문 submission 하여 리뷰중 • OAR 자동 윤곽형성 모델의 유효성 평가 시 바이어스 발생에 대한 논문 작성 중 • 연합학습(federated learning)을 통한 두경부 OAR 자동윤곽형성 모델 개발을 주제로 다국적 연구 추진중 • OAR 자동윤곽형성 모델을 경부림프절 자동윤곽형성에 적용, 후속연구 진행 중 4) 조기 치료반응 예측 및 방사선민감성 유도 보정방사선치료 연구 • 2021년 8월 MR-LINAC 치료 시작하여 2년간 700명 환자 데이터 수집함 • 전립선암 환자의 MR 영상유도 데이터 분석 및 논문 게재 • 간암 대상 전향적 연구 통해 MR 영상데이터 수집 중. 후향적 연구결과 학회보고 • 뇌종양의 MR 영상유도 치료 관련 초기 데이터를 분석, 논문 submission 중 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 본 연구를 통해 개발한 데이터베이스는 방사선치료 관련 (진단용, 방사선치료 설계용, 치료 후 반응평가용) 영상 데이터와 함께 환자의 임상 데이터를 포함하고 있어 다양한 연구에 활용이 가능함. • 환자자료, 조직검사 결과 등을 토대로 근치적 치료 후 치료결과와 예후를 미리 예측하려는 노력은 계속 시도되고 있으며 영상자료를 통한 라디오믹스 연구는 치료 전, 치료 중, 치료 후 영상을 활용할 수 있고 기존 예후인자에 추가하여 분석할 수 있어 데이터의 양과 질을 높이는게 기여할 수 있음 • 방사선치료 설계와 치료전달에 있어 자동 윤곽형성 모델은 치료시간 단축과 variability를 줄이는 효과가 있음. 본 연구를 통해 개발된 자동 윤곽형성 모델은 다국적 후속연구를 통해 외부검증과 임상적용 예정임. • OAR 자동윤곽형성 모델을 경부림프절 구역 자동윤곽형성에 적용하여 새로운 application과 모델을 개발하였음 • 기존의 인공지능 기반 모델은 개발과 검증 단계에서 종료되는 경우가 대부분이었으나 본 연구는 인공지능 모델을 개발하여 임상에 적용하는 연구로 실제 환자 치료에 있어 인공지능 모델의 효율성을 확인하는데 적합한 연구임 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김준원
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 고형암 방사선치료;예후예측;인공지능;라디오믹스;자동윤곽 형성; 2. Solid tumor radiotherapy;Prognosis prediction;Artificial intelligence;Radiomics;Auto-segmentation;

□ 연구개요 재생의학에 있어서 줄기세포를 세포치료제로 이용하기 위해서는 면역 적합성의 극복이 필요함. 이를 위해 환자의 세포를 추출하여 체세포 핵치환 또는 유도만능줄기세포를 제작하여 다시 환자에게 이식하는 방법이 가장 보편적으로 알려져 있으나, 이는 자신의 세포를 이용해야하기 때문에 세포치료제로서 일부 제한점이 있음. 본 연구의 목표는 기존의 만능공여자 세포주 구축에 따르는 여러 약점을 보완하기 위해 체세포 핵치환 기술을 이용한 만능공여자 세포주를 구축하여, 분화된 면역세포의 면역회피 기전 및 세포치료제로서의 안전성 검증을 통해 체세포복제 만능공여자세포의 전임상 단계 연구적 가치를 입증하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 B2M 유전자를 표적으로하여 HLA class I 분자의 넉아웃을 통해 동종 T세포의 반응을 유도하지 않는 ‘Off-the-shelf’개념의 면역거부회피를 통해 저면역세포치료제를 개발하고자 연구를 진행하였음. 본 연구는 저면역원성 체세포복제 배아줄기세포를 수립하여 NK세포와 γδ T 세포로 분화를 유도하여 B2M 유전자가 소실되어도 정상적인 면역세포로의 분화 가능성을 제시함. 나아가서, 저면역 만능공여자 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 위해 B2M 유전자를 표적으로 하여 HLA class I 분자를 넉아웃하고, 이어서 CIITA유전자를 표적으로 하는 HLA class II transcription factor를 넉아웃 하여, 항생제 처리를 통한 세포주 선발을 진행하였음. 기존의 면역관련 유전자 편집세포주의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 가능성을 높이고자 NMN을 체세포복제배아에 처리하여 배아줄기세포주 수립을 위해 배반포 품질을 향상시키는 연구에 도입하였음. 체세포복제 후 난자에 NMN을 처리하여 각 그룹별로 배반포 갯수, 생성된 배반포의 전체 세포수 및 내부세포괴 갯수의 분석을 통해 체세포복제 배반포 품질을 향상시키는 결과를 획득하였음. 나아가서 기확립된 Class I/II 넉아웃 유전자 편집 세포주를 사용하여 체세포복제시 CD47을 주입하여 다중 유전자 편집 체세포복제 배아줄기세포주 수립을 목표로 연구를 진행하였음. 하지만 의외의 결과로 CD47을 overexpression 시킬 경우 체세포복제 배반포 생성이 높은 효율로 증가되는 것을 확인함. 또한 본 연구의 연장선으로 6주령의 human fetus skin fibroblast cells 분리하여 대량 배양하였으며, 공여자 적합성 평가 완료하였음. 목표대비 결과를 끌어내는 게 순조롭지 않았으나 연구과정 중 의도치 않은 여러 발견을 통해 특허출원을 하고 목표에 가까운 결과를 도출하였음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 면역결핍 체세포복제 배아줄기세포주 수립 기술은 그동안 만능공여자 배아줄기세포주 구축에 따르는 여러약점들을 보완할 수 있으며, 그 외의 많은 유전자 편집 체세포 복제 배아줄기세포 치료제를 개발하는 데 있어 활용가능성을 기대할 수 있음. 기존의 체세포복제 배아줄기세포주 수립의 장애를 극복하기 위해 발굴한 고품질 체세포복제 배반포 생산 효율인자는 각종 체세포복제 배아줄기세포주 세포치료제 개발에 도입하여 낮은 복제배아 효율을 극복할 수 있는 원천기술 개발로의 활용 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이아름
• 주관연구기관 : 차의과학대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 체세포복제;만능공여자세포;배아줄기세포;면역세포분화;면역세포치료제; 2. Somatic Cell Nuclear Transfer;Universal Donor Cells;HLA class I;HLA class II;Immune Cells;

◻ 연구개요 사구체 특이적 lamin B1 cKO 마우스를 이용하여 노화, lamin B1, 사구체 기능으로 이어지는 유전적 경로의 상호 인과관계를 마우스의 개체수준에서 증명하고 lamin B1의 상위 신호전달경로 및 조절 기전을 규명함 ◻ 연구 목표대비 연구결과 ❍ 과제 계획서에서 제시한 연구목표 중 lamin B1에 의한 신기능 저하를 마우스와 초파리의 개체수준에서 분석하고자 하는 연구목표를 대부분 달성함 ❍ 구체적으로 성공적으로 진행한 연구는 다음과 같음 √ 마우스 사구체 각 세포의 노화에 따른 lamin B1 변화 측정 √ 사구체 특이적 lamin B1 KO 마우스의 생산 및 기본 분석 √ 사구체 특이적 lamin B1 KO 마우스의 분석을 통한 lamin과 신기능 간의 인과관계 확인 √ 초파리를 이용한 lamin B1의 신기능에서의 역할 및 상위 조절경로 규명 ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ❍ 연구과제의 활용 계획 √ 다양한 노인성 질환의 제어를 위한 새로운 모델 제시 √ 본 연구에서 사용된 실험모델을 활용한 다양한 공동연구 추진 √ 당뇨병성 신증 등 유사 신장 질환에 확대적용 ❍ 기대효과 √ 노인성 신기능 저하에 대한 lamin을 매개로 새로운 연구방법 활성화 √ Lamin B1 상위 조절 경로의 연구를 통해 신장 질환 치료 후보물질 발굴 √ 사회 전체의 노령화로 인해 급격히 증가하는 의료비 부담 완화 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김영조
• 주관연구기관 : 순천향대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 노화;핵막;라민 비1;사구체;족세포; 2. aging;nuclear envelope;lamin B1;glomerulus;podocyte;

□ 연구개요 본 연구의 목표는 토모테라피 치료계획에 사용되는 여러 매개변수와 DQA 결과의 상관관계 분석 및 Dosiomics를 통한 선량분포와 DQA 결과의 상관관계를 분석하고 이에 따른 feature들로 복합적인 머신러닝을 구성하여 DQA 결과를 예측하고 치료계획 시 조정이 필요한 매개변수를 제시하는 인공지능기반 시스템을 구축하는 것임. 최종적으로 토모테라피 치료 정확도 및 안정성 향상을 위한 인공지능 기반 방사선 치료계획 보조 시스템(RTP assistant system)을 구현하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 가톨릭 중앙의료원 산하 병원에서 수집한 다양한 토모테라피 시스템 기반 암환자의 치료계획 및 DQA 결과 데이터를 기반으로 다양한 환자 집단의 데이터를 확보함. - 수집된 데이터를 기반으로 방사선 치료계획과 DQA 결과 간의 상관관계를 분석하고 특정 치료계획 매개변수가 DQA 결과에 미치는 영향을 확인함. - 연구에서 개발된 다양한 회귀, 분류, 앙상블 모델을 비교 분석한 결과 Voting Classifier와 Stacking Classifier가 가장 높은 성능을 보임. - 토모테라피 치료계획의 매개변수 조정과 선량분포의 변화가 DQA 결과에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 인공지능 모델 성능 향상 및 최적화 - 모든 모델에 최적화 된 하이퍼 파라미터들을 적용하여 임상 현장 활용을 위한 예측 성능 평가를 수행함. - 도출된 파라미터들을 재계획에 반영 후, Pass rate 평가를 통해 인공지능 기반 토모테라피 방사선 치료계획 보조 시스템을 구축함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) [연구과제의 활용계획] － 본 연구를 통해 토모테라피 DQA 결과를 예측하는 모델을 개발함으로써 DQA 측정 전에 실패할 가능성이 있는 치료계획을 미리 확인할 수 있음. 이는 임상 적용 시 DQA 시간과 비용을 줄일 수 있으며 치료계획의 정확도를 보장할 수 있음 － 가톨릭 중앙의료원 산하 병원 데이터를 이용함으로 Tomotherapy Hi-art, Radixact X7, Radixact X9 등 모든 토모테라피 시스템에 적용할 수 있음. － 개발한 시스템을 기반으로 토모테라피 포함 다양한 방사선치료 장비를 이용한 IMRT, SBRT, SRS 등의 다양한 치료기법의 방사선 치료계획 데이터를 수집 및 연구하여 인공지능 기반 통합 DQA 분석 프로그램을 개발할 수 있으며, 인공지능 기반 방사선치료 보조 시스템으로써 고정밀 방사선치료의 정확도를 향상시킬 수 있음. [기대효과] 1. 기술적 측면 - 본 연구기관에서는 다양한 토모테라피 장비(Hi-Art, TomoHD, Radixact X7, Radixact X9)와 치료방식(Tomo-helical & Direct)이 가능하여 광범위한 환자 데이터 수집 가능함. 이러한 환자 데이터들을 학습시킴으로써 한 가지 조건에 국한하지 않고 범용적으로 토모테라피 치료에 적용 가능함. - 본 기관에서는 상기 내용과 같이 다량의 축적된 데이터를 수집 및 학습시킬 수 있는 환경이 조성되어 있기 때문에 결과 예측 모델에 대한 높은 정확성을 기대할 수 있음. 2. 경제적 ․ 산업적 측면 - DQA를 실시했을 때 결과를 기준으로 허용범위 이내면 치료를 진행하지만, 벗어나는 경우 재치료 계획을 시행해야 함. 본 연구를 통해 결과에 영향을 미치는 치료계획 매개변수를 미리 파악하고 이를 고려한 치료계획을 진행한다면 방사선치료를 위한 준비 시간이 단축될 것이며, 단축된 시간만큼 치료 시간을 확보할 수 있음. - 방사선치료 수요가 증가함에 따라 방사선치료 기술에 대한 시장성이 큰 현단계에서 개발한 시스템에 대한 전략을 세워 독보적인 위치를 확보한다면, 시장 선점에 따른 수입대체 및 수출로 인한 국부 증대가 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강영남
• 주관연구기관 : 가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 토모테라피;환자별 선량전달 정도관리;인공지능;방사선치료계획 매개변수;정도관리 통과율 결과 예측; 2. Tomotherapy;Patient-specific Delivery Quality Assurance;Artificial Intelligence;Radiation Treatment Plan Parameter;Prediction of Quality Assurance Passing Rate;

□ 연구개요 섬광검출기 기반의 투과형 검출기 (Transmission detector) 개발로 방사선(X-ray, Proton) 치료전 품질보증 (Quality Assurance)과 치료빔 온라인 분석을 통해 방사선 치료의 오류를 거의 실시간으로 검출하고 선량 검증할 수 있는 방사선 치료 품질 보증 시스템을 구축한다. 그리고 이를 통하여 방사선치료의 오류 가능성을 제거하고 치료품질 향상에 최적화된 품질보증 원천기술을 확보한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 섬광검출기에서의 X-ray빔, Proton 빔 측정 타당성 확인 • Linac 6MV, 10MV에서 Beam Profile 및 Transmission factor 확인 • Proton beam 대표에너지 (70 MeV, 110 MeV, 150 MeV등) 에서의 Beam Profile 및 Transmission factor 확인 ■ 선형가속기용 투과형 검출기 제작 및 치료환자QA 적용 • 선형가속기용 시스템 개발 및 환자 QA시의 섬광 이미지 분석 • 치료빔 온라인 분석 및 비교 기능 구현 • 비교 후 임상적용 가능성 도출 ■ 양성자치료기용 투과형 검출기 제작과 환자 QA 적용 • 양성자 치료기 Snout 부착 가능한 투과형 검출 시스템 개발 • Patient-specific QA Image (position, intensity) 분석 • Beam Online-monitoring 기능 개발 ■ 투과형 검출기 시스템을 이용한 온라인 분석 및 선량 검증 시스템 구축 • 선형가속기용과 양성자치료기용 투과형 검출기의 온라인 모니터링 시스템 통합 개발 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구 결과는 방사선치료 온라인 검증 시스템 개발 결과로 방사선 (X-ray, Proton) 치료 전 품질보증 (Quality Assurance)과 치료빔 온라인 분석을 통해 방사선 치료의 오류를 검출하고 온라인으로 선량 검증할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다는 중요성이 있다. 또한 기존 상업적으로 사용하던 Ion Chamber나 Diode detector 기반의 투과형 검출기가 가지는 공간분해능의 단점을 해결함과 동시에 섬광판과 카메라로 구성되는 저비용 시스템으로 치료 방사선 모니터링과 그 품질보증 원천기술을 최초로 확보할 수 있어서 본 연구의 파급효과와 잠재성은 매우 크다고 할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안성환
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사선치료;X-ray 치료;양성자 치료;섬광검출기;투과형검출기; 2. Radiation Therapy;X-ray Therapy;Proton Therapy;Scintillator Detector;Transmission Detector;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김광섭
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 나노구조체;그래핀;태양 복사에너지;능동제어;전기차; 2. Nanostructure;Graphene;Solar Radiative Energy;Active Control;Electric Vehicle;

□ 연구개요 본 연구는 선행 연구로부터 입증된 플라즈마 쌍극자 진동 (PDO)의 전자기파 발생 기작이 랩-우주 플라즈마 분야 중 우주 플라즈마 환경의 라디오 폭발 발생 기작(SBR, FBR)과 매우 유사한 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 PDO를 유력한 SBR, FBR등의 라디오 폭발 메커니즘으로 정립하고자 하였고 동시에 PDO의 전자기파 방출 효율 극대화 연구를 진행하여 차세대 테라헤르츠 광원으로서 개발하는 것을 목표로 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 새로운 편광 전자기파 발견 - 외부자기장이 걸리지 않은 경우는 평행 편광파만 발생하였으나, 외부자기장이 걸렸을 때 평행 편광 파뿐만 아니라 수직 편광파도 발생함. ● 새로운 배광곡선 패턴 발견 - 평행 편광 파의 경우 자기장이 걸리지 않은 경우와 같이 쌍극자 배광곡선 패턴을 나타내었으나, 수직 편광 파는 사중극자 배광곡선 패턴을 나타냄. ● 필드 이온화를 통한 PDO 생성을 2차원 전산모사로 수행하여 중성 기체에서도 PDO가 생성됨을 확인함. ● PDO가 약하게 자화되면 H-mode가, 강하게 자화되면 X-mode cut-off가 발생됨을 알 수 있었음. ● 강한 PDO와 약한 PDO 간의 라디에이션 트랜스포트가 발생함을 2차원 전산 모사를 통해 확인함. Double PDO 간의 커플링으로 인해 플라즈마 주파수의 기본 모드가 split 되는 것을 확인하였음. ● 1차년도에 구축한 고차 멀티플 이론과 전산 모사 결과를 비교하여 이론과 잘 일치함을 확인함. 이를 통해 우주 플라즈마 환경에서 상대론적인 세기의 PDO가 2^nd harmonics 및 3^rd harmonic이 충분히 결맞은 전자기파를 발생시킴을 알 수가 있었음. ● PDO의 방출 효율 극대화 연구를 수행하여 기존의 10^-3 에 머물러 있던 방출 효율을 2~3배 높인 0.26% 정도의 효율을 얻었다. 이는 보편적인 레이저-플라즈마 기반의 테라헤르츠 광원 대비 높은 효율이라고 할 수 있음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구개발성과를 잘 활용한다면 앞으로 서서히 부상하고 있는 연구 분야인 랩-우주플라즈마 분야를 선점할 수 있을 것으로 보며, 특히 레이저 펄스 충돌을 이용한 랩 스페이스 연구는 기존에 없던 새로운 랩 스페이스 연구의 방법론으로 부각될 수 있다. 또한 기존 목표의 부산물로 PDO의 라디에이션의 효율을 극대화하는 연구가 같이 수반되어 높은 전환 효율을 얻어 낼 수 있다면 이를 활용하여 차세대 레이저-플라즈마 기반의 테라헤르츠 광원으로도 활용이 가능할 것으로 본다. 기존의 레이저-플라즈마 기반의 테라헤르츠 광원은 플라즈마 내부에서 빠져나오는 라디에이션 에너지가 낮고 광대역 스펙트럼이 대다수였으나, PDO의 경우는 협대역이면서 동시에 고출력의 테라헤르츠 펄스 에너지를 뿜어낼 수 있다. 이러한 PDO의 특성은 펌프-프로브 실험 및 테라헤르츠 가속기 분야에 매우 적합하며 활용도가 높을 것으로 전망한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허민섭
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 플라즈마진동자;결맞은 전자기파;랩우주플라즈마 물리;라디오폭발;플라즈마; 2. Plasma dipole oscillator;Coherent radiation;lab space physics;Radio Burst;Plasma;

□ 연구개요 본 연구는 자연적으로 발생한 악성 종양 환자에서 뇌, 두경부, 척수, 비뇨기, 생식기 등 다양한 악성 종양의 관류 데이터를 CT관류검사, MR 관류검사, 조영증강 초음파검사로 평가하여 종양의 관류를 바탕으로 방사선 치료에 대한 조직 반응을 조기에 평가하여 종양의 크기 변화를 바탕으로 평가하는 기존의 방법을 대체할 조기 진단기준을 제시함 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구는 『방사선치료 후 종양조직의 관류를 조영증강 초음파검사 및 관류CT검사로 정성/정량 분석하여 종양조직내 혈관 밀도의 감소와 관류저하를 바탕으로 종양의 크기 변화가 나타나기 전 방사선치료에 대한 치료반응을 조기에 진단함으로써 추가적인 항암요법 등 치료계획 수립과 환자 예후를 평가할 수 있는 관류 기준을 제시하는 것』을 목표로 함. [1] 1차년도 연구목표:악성 종양 예측을 위한 혈관신생 정도 및 관류지표 제시 조영증강 초음파검사 및 관류CT검사를 통해 종양 혈관신생 및 관류지표를 정량적으로 분석한 후 조직검사로 확인한 종양내 혈관신생 및 분포와 비교하여 종양의 악성도를 예측할 수 있는 비침습적이고 정량적인 관류지표를 제시함 [2] 2차년도 연구목표: 방사선치료에 대한 종양 관류평가 기준 확립 1차년도에서 도출된 악성종양의 관류지표를 이용해 방사선치료 전/후의 종양조직의 혈관 밀도 및 관류량의 변화를 측정한 후 조직검사 결과 및 방사선치료 평가의 국제표준으로 이용되고 있는 ‘고형암 반응평가 기준’과 비교하여 관류평가 기준이 종양의 방사선 치료 반응을 조기에 예측할 수 있는지 규명하고, 데이터 수집함 [3] 3차년도 연구목표: 고주파온열치료 병행시 종양에 대한 영향을 관류평가 규명 방사선치료 후 나타나는 종양의 관류저하를 보완할 수 있는 고주파온열치료를 병행한 후, 두 치료가 종양 미세혈류에 미치는 영향을 평가함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구를 통해 자연적으로 발생한 악성 종양에서 뇌, 두경부, 척수, 비뇨기, 생식기, 부신 등의 복강 장기에 걸쳐 광범위한 관류 데이터를 CT 관류검사, MR 관류검사, 조영증강 초음파검사로 평가하여 제시하였음. 이러한 관류 데이터를 바탕으로 방사선 치료 후 종양의 반응을 조기에 예측하여 환자 생존과 삶의 질에 기여하고, 즉각적인 임상적용이 가능함 - 또한, 기존의 고형암 평가 기준에 비해 방사선 치료 종료 후 60일 이내 변화가 나타나 치료 반응을 조기 평가한 후 추가 병행 치료를 적용할 수 있음 - 악성 종양에 적용할 수 있는 면역 요법이나 전기항암치료 등 새로 도입되는 다양한 치료에 대한 반응 평가 연구에도 적용가능해 폭넓은 후속연구 진행이 기대됨 - 본 연구를 통해 2명의 박사과정생을 양성하고 있으며, 6명의 석사과정생이 배출되어 관류분석에 대한 전문 지식을 갖춘 학문후속세대를 양성하는데 기여하고 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 최지혜
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 악성 종양;방사선 치료;관류;조영증강;CT 관류검사; 2. malignancy;radiotherapy;perfusion;contrast enhancement;CT perfusion;