방사선 재난에 대한 대비를 위해 사회 시스템을 종합적으로 진단하기 위한 모델개발이 필요하며, 지속적 평가·운영을 위한 방사선재난시스템 개발에 대한 타당성 분석이 필요함. 연차별 연구개발목표는 아래와 같으며, - 방사선 사고가 국가 인프라시설에 미치는 장기 영향과 이에 따른 국내외 방사선 방호 대응 체계의 취약성과 건강 영향의 종속성 분석 - 방사선 사고가 국가 인프라시설에 해 확산 분석 기술의 국내외 현황 분석 및 국내 적용 타당성 분석 - 방사선 사고에 의한 직간접적 건강 영향 자료 분석 및 수집, 정량적 분석을 위한 활용 가능성 분석 - 방사선 방호에 복원력 개념의 해석 방법 및 기법 도입 타당성 분석 이를 통해 아래와 같은 성과와 효과를 기대할 수 있음 - 사회 기능·시스템 복원관점의 방사선사고 대응력 평가 체계 구축에 활용 가능 - 원자력 사고에 대한 보건학적 복원력 강화를 통해 지속가능한 사회 실현 기여 - 방사선 비상 대응시 방사선 방호 최적화 방안 도출에 활용 (출처 : 최종보고서 초록 4p)

• 연구책임자 : 서경석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 방사선 사고;복원력;복잡계;비상 대응;정량 분석 기법;보건 자료;방사선 감시;사후피폭선량 평가; 2. Radioactive Accident;Resilience;Complexity System;Emergency Preparedness;Qualitative Analysis;Health Implications;Radiation Monitoring;Retrospective Dosimetry;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 UAE 원자력 시설의 핵안전·안보 연계를 위한 생체신호 기반 작업 신뢰도 통합관리시스템의 개발과 이를 전개할 플랫폼 구축 전체 내용 1. 생체신호 기반 작업 신뢰도 기술 고도화 가. 악의적 의도 탐지 및 직무적합도 평가기술의 감지 성능 개선 나. 상용화된 뇌파 및 PPG 측정 장비를 활용한 작업 편의성과 측정 정확도 개선 2. 실시간 종사자 모니터링 시스템 개발 가. 뇌파 기반 실시간 불안전 행동 모니터링 기술 개발 나. 뇌파 기반 거짓 보고 감지 기술 개발 3. 통합 직무 관리 시스템 구축 및 실증 가. 관리기술(직무적합도, 인적 오류, 내부자 위협) 제품 (뇌파 스마트 헬멧) 플랫폼 개발 나. 현장 도입 및 활용을 위한 제품 성능 평가 시행 4. Khalifa University와의 협력을 통한 기술 공동개발 가. KAIST: 실험설계 고도화, 종사자 신뢰도 평가 시스템 구축 나. KU: 공동실험&타당성 검증 연구개발성과 ● 안전과 안보를 연계한 생체신호 기반 종사자 신뢰도 시스템 개념 구현 및 단위 기술 개발 ● 실시간 불안전 행동 감지 시스템 개발 ● 종합 종사자 관리 플랫폼 제품 프로토타입 구축 ● 관련 전문가 자문 및 제안사항 반영 ● 원자력 안전, 안보 분야의 전문 석/박사 인력 배출 ● 학위논문, 학술발표, 국내외 논문게재 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ● 원자력산업의 국제화를 지원할 수 있는 원자력 안전, 안보 전문인력 배출 ● 인적 오류 및 내부자위협 저감, 그리고 직무 적합성 평가를 모두 통합하는 원전작업 종사자 관리 규제체계의 적용 가능성 평가 ● 원전 수출국으로 부상한 대한민국이 세계 원자력 안전 및 안보 체제 유지 및 공고화에 기여 ● Khalifa University와 ENEC 간 상호 협력을 통한 상업화 계획 추진 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임만성
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 원자력 안전·안보 연계;통합 종사자 신뢰도 시스템;생체신호기반 데이터구축;불안전 행동 감지;규제적용성; 2. Nuclear safety-security interface;Integrative worker reliability management system;NPP worker’s bio-signals database;Unsafe Act Detection;Regulatory applicability;

□ 연구개요 420여종 kinase library와 Seesaw2.0 system를 가지고 스크리닝한 인산화 효소가 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고, 이미 스크리닝한 Akt1이 DNA 손상 복구 시스템에 미치는 영향을 확인하고 Akt1에 의한 새로운 DNA 손상 복구 시스템의 기전 제시와 세포와 마우스를 이용하여 1-2차년도 생화학적 기초실험들을 바탕으로 새로운 인산화 효소에 의해 DNA 손상 복구 시스템을 조절 관련된 단백질의 동정 및 조절인자의 분자기전 규명을 이해함으로써 DNA 손상 복구 시스템의 새로운 조절인자들을 타겟으로 DNA 손상에 의한 발암기전에 대한 이해를 확립하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 1. Akt1 억제제에 의한 비상동 말단연결 복구 메커니즘의 영향. - U20S 세포주에서 Fok1 endonulase을 활용하여 DNA 손상에 의한 Akt 억제제의 영향을 확인하기 위한 실험을 수행하였음. Fok1 엔도뉴클레이즈는 DNA의 일부분에 결합하여 절단을 일으킴. 이 방법을 통하여 DNA 손상을 일으킨 후 DNA 손상 부위에 필수적인 인자들의 영향을 관찰하였음. 대표적인 DNA 손상 마커인 gH2AX와 R NF168은 손상 후 Fok1과 같은 위치에서 확인할 수 있었고, 반면에 Akt 억제제인 M K2206을 처리하자 이들이 DNA 손상부위로 모이지 못하는 것을 확인하였음. 2. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 HEK 293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A,인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D , S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 반감기를 확인한 결과, RNF168 인산화가 일어날 수 없는 형태에서 단백질 반감기가 현저히 감소되는 결과를 확인하였음. 이러한 현상이 HE K 293 세포내에서 Akt1 발현을 막았을때와, DNA에 손상이 일어났을 때의 영향을 확인하기 위해 IR (Ionizing radiation) 이온화 방사선을 투과한 후 RNF168 단백질의 반감기를 확인하였음. 그 결과 Akt1 발현을 막았을때 RNF168 단백질의 안정성이 현저히 감소됨을 확인하였음. 3. Akt1에 의한 RNF168 인산화가 RNF168 안정성에 미치는 영향. - Akt1에 의하여 RNF168의 인산화가 RNF168 단백질 안정성에 영향을 미치는 지 확인하기 위하여 HEK293 세포에 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A, 인산화가 이미 일어난 구조를 나타내는 S60D, S60E를 발현시켰음. 이들의 단백질의 안정성을 확인하기 위하여 knock-down 기법을 이용하여 단백질의 유비퀴틴화를 확인하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때, RNF168의 유비퀴틴화를 확인하기 위하여 endogenous 유비퀴틴 항체를 이용하여 실험을 수행하였음. Akt1이 knock-down 되었을 때 GFP-RNF168 본래의 형태와 인산화가 일어날 수 없는 형태인 S60A의 유비퀴틴화를 비교해 보았을 때, GFP-RNF168 본래의 형태의 경우 Akt1 knock-down에 의하여 유비퀴틴화가 증가됨을 확인할 수 있었음. 이를 통해 Akt1에 의하여 RNF168의 유비퀴틴을 통하여 단백질의 안정성을 조절함을 확인하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 생물학적 시스템에서 DNA 손상반응 조절 기전을 분자수준에서 밝힘으로써 생체의 항상성에 대한 시스템간의 이해를 높이고 목표 집약적인 연구를 통하여 국제적으로 DNA 손상 반응 기전 연구의 발전에 공헌과 DNA 손상 반응에 관여하는 조절인자들과 상호작용하는 조절 분자들 간의 인식네트워크를 구축하여 DNA손상 반응 제어를 위한 물질개발과 효능의 검증이 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박희세
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 인산화 효소 Akt1;E3 리가아제 RNF168;DNA 손상 반응;이중가닥절단 복구;상동재조합; 2. Akt1;RNF168;DNA repair system;Double Stand Break Repair;homologous recombination;

□ 연구개발 목표 ○ 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화를 통한 글로벌 허브 구축 ○ 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화를 통한 정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진 ○ 협력 기관(조직)과의 국제협력 강화 (국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대) ○ 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 ○ WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업발굴 및 기반 강화 □ 연구개발 내용 ○ (글로벌 허브 구축) 방사선 분야 국제협력 네트워크를 활용한 공동협력사업 강화 가. 국제 협력네트워크 활용 개도국 대상 교육과정 공동 개발 및 운영 - IAEA-WCI 협력(KOICA ODA기금 활용) 교육 개발 및 운영(연 1회) 나. WCI 세계동위원소대회(ICI) 공동개최 - ICI 프로그램 공동 개발, 홍보 등 컨트롤타워 역할 수행 및 차기 ICI 공동개최 - 2022년 ICI 개최 기관 공모, 평가 및 선정 ○ (정보교류기반 확충 및 정보교류 촉진) 온/오프라인 정보교류 기반 고도화 및 활성화 가. 온라인 정보교류 채널 품질 개선 및 활성화 - 온라인 정보시스템(WCI 홈페이지/커뮤니티) 고도화 및 이용 확대 방안 마련/운영 나. 동위원소 분야 세계 최신 정보 교류 기반 고도화 및 활성화 - 월간 영문 정보지(WCI 뉴스레터) 품질 개선 및 전 세계 1천여명 이상의 전문가 대상 배포(월 1회) - 동위원소 최신 정보 수집 배포를 통한 한국의 선진 과학기술 홍보 다. 전 세계 최신 연구정보 수집 및 국내 확산 - 세계 방사성동위원소 이용, 정책, R&D 등 정보 확산 - 한국방사선진흥협회 및 한국원자력산업협회 소식지 통한 국내 전문가 2차 배포 ○ (협력기관(조직)과의 국제협력 강화) 국가/지역별 전문기관과 국제협력 확대 가. WCI-한ᆞ중ᆞ일 동위원소 다자간 협력 채널 활성화 - WCI-한ᆞ중ᆞ일(CJK) 협력회의/실무그룹 회의 개최 나. WCI-한(KARA), 중(CIRA), 일(JRIA), 인도(NAARRI) 등 양자 협력채널 활성화 - 전문가회의, 세미나, 포럼, 등 공동개최/참석 및 정보/인력교류 촉진 ○ (기업의 해외진출 지원) 방사선 및 동위원소 분야 우리 기업의 해외진출 지원 가. WCI 교육과정 참여국가/기관별 우리 기업의 해외진출 가능성 타진 및 지원방안 모색 - IAEA-WCI 협력 교육과정 참여자 대상으로 설문 조사를 통해 기본 정보 수집 - KOICA ODA 자금을 활용한 우리 기업의 해외 진출 가능성 타진 및 지원 방안 마련 나. 해외 연구자/바이어/공급자 발굴 및 초청 세미나, 기술상담회 등 운영 ○ (운영기반 강화) WCI 사무국의 안정적 운영을 위한 사업 발굴 및 운영 가. WCI 회원 확대 프로그램 개발 및 운영 - 세계 동위원소 유관 기관 광고, 국제회의 홍보 등 회원 유치 활동 나. WCI의 안정적 운영을 위한 중장기 프로그램 개발 - 재정위원회 주기적 개최 및 프로그램 개발 다. WCI 사무국 운영 - WCI 규정 개정, 단체/개인 회원과 홈페이지 관리, 주요 위원회 관리 등 □ 활용계획 및 기대효과 ○ WCI 정보교류 활성화를 통하여 수집된 해외정보는 국내 기업의 현지시장정보로 활용 가능 ○ 국제사회 방사선기술 분야에서 우리나라 국제협력 위상 제고 및 리더십 확보 ○ 개도국 방사선기술 지원 활동을 통해 잠재적 수출대상국 확보 및 기업과 직접 교류기회 제공 ○ 기업의 유망시장 파악 및 국내 방사성동위원소 발전 중장기 전략수립 자료로 활용 가능 (출처 : 요약문 3p)

• 연구책임자 : 송우근
• 주관연구기관 : 한국방사선진흥협회
• 발행년도 : 20220100
• Keyword : 1. 세계동위원소기구;세계동위원소대회;방사성동위원소;국제협력;정보교류;방사선기술 지원;방사선기술 이용확대;해외진출; 2. WCI;ICI;Radioisotope;International Cooperation;Information Exchange;Radiation Technology Support;Radiation Technology Promotion;Export;

□ 연구개요 Probably all galaxies host supermassive black holes in their centers, which have masses from a few million to a few billion Suns. In some cases, these black holes accrete interstellar gas which leads to the emission of large amounts (brighter than billions of Suns) of electromagnetic radiation - an 'active galactic nucleus' (AGN) is formed. Some AGN eject a small fraction of the accreted gas in the form of relativistic plasma jets. Despite substantial efforts by the global astrophysics community however, the launching, collimation, and propagation of AGN jets is only partially understood. We executed a dedicated long-term study of the physics of AGN jets and of the black holes from which they originate. □ 연구 목표대비 연구결과 We used several Korean and multinational radio interferometric arrays to study the structure, kinematics, brightness variations, and magnetic fields of AGN jets. By using multi-wavelength (radio to gamma-rays) observations, we were able to constrain the mechanisms responsible for launching AGN jets. This largely corresponds to our initial research goals; we estimate that we fulfilled 100% of our goals. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Since our project was a basic science project (in the field of astrophysics), our activity is mostly expressed in peer-reviewed journal articles. We published, or contributed to, 26 journal papers in total. One group member (the PI) was awarded a share of the 2020 Breakthrough Prize in Fundamental Physics. Two group members received PhD degrees and moved on to postdoctoral position and leading international research institutions. (source : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : Sascha Trippe
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 블랙홀;활동성 은하;플라즈마 제트;전파 천문학;편광; 2. Black holes;Active galaxies;plasma jets;radio astronomy;polarization;

□ 연구개요 본 연구는 항암 및 방사선 치료 저항성을 갖는 난치성 두경부암에 대한 새로운 치료 방법을 구축하기 위해 치료 저항성을 증가시키는 것으로 알려진 Nrf2의 두경부암에서의 치료 저항성에서의 역할을 규명하고, Nrf2의 발현 조절 및 이에 영향 받는 관련 기전을 분석하여, 연구결과를 기반으로 Nrf2 조절을 통한 두경부암 치료저항성을 극복하고자 함 □ 연구 목표대비 연구결과 1. 항암 및 방사선 치료 저항성 두경부암에서의 Nrf2 기전확인 Nrf2 inhibitor 인 ML385 의 두경부암에서 항암효과를 확인 ● ML385 (Nrf2 inhibitor)에 의해 두경부암 세포주 YD9, snu1076 에서 cell death 및 migration 저하가 일어나고, apoptosis가 증가함, ● ML385 에 의해서 ROS증가를 확인함. NAC에 의해 ROS증가는 저하됨. ROS 증가에 의한 apoptosis 임을 추론 가능함. ● ML385 와 cisplatin을 병합하여 치료하였을 때 cell death apoptosis 가 더 많이 발생한 것을 확인하고 병합요법시 migration, invasion 감소한 것 확인.또한 ROS 증가와 함께 apoptosis 증가하고 NAC처리와 함께 apoptosis 가 감소하는 것 확인. 2. 두경부암의 줄기세포에서 Nrf2의 역할 및 저항성 규명 두경부암의 암줄기세포 제작 및 Nrf2의 역할 연구 ● 두경부암 세포주 SNU899에서 CD44⁺MACS beads를 이용한 두경부암 줄기세포를 제작함 ● 두경부암 줄기세포에서 Nfr2 발현양을 확인 및 ML385에 의해 apoptosis 가 증가함을 확인함. ● EMT signaling을 통한 ML385에 의한 기전을 밝힘 3. 항암 저항성 두경부암 및 암줄기세포에서 Nrf2 억제효과확인 저항성 두경부암에서 ML385 의 항암효과를 확인 ● cisplatin 약물저항성 두경부암에서의 ML385 약물의 암세포 증식이 줄어드는 것을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 두경부암에서의 치료저항성을 증가시키는 Nrf2f를 막는 ML385약물의 항암효과 검증 - 두경부암줄기세포에서의 항암효과 및 신호 전달경로 네트워크 규명 - 치료저항성 두경부암에서의 약물 검증 및 항암효과 확인 - 두경부암 치료 기술의 이론적 배경제공 및 두경부암의 재발 및 전이암 치료에 적용 - 다양한 지적 재산권 (특허, 기술이전) 확보를 통한 의료용 약물 치료기술 개발로 새로운 의료산업 창출 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김연수
• 주관연구기관 : 건양대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 항암치료저항성;방사선치료저항성;두경부암; 2. Chemoresistance;Radioresistance;Head and neck cancer;nfr2;

□ 연구개요 본 과제의 최종 연구 목표는 Ran/TC4 small G-protein이 어떠한 방식으로 전사인자 등 주요 신호전달 매개 단백질의 핵 내 이동을 조절하여 호르몬의 활성, 특히 살리실산에 의한 노화를 조율하는지를 밝히는 것이다. 이를 위해서는 첫째, 단백질의 핵 내이동을 조절하는 Ran-GTP/-GDP의 영향과 함께, 이들 과발현체의 식물 노화, 호르몬 관련 표현형을 유전적 교배체를 통해 분자 생리학적으로 분석하였다. 둘째, Ran-GDP/Ran-GTP 특이적 전사체(RNAseq 활용) 및 표적유전자 프로모터의 cismotif 조사하여 호르몬 상호 간 협업을 매개하는 주요 단백질을 동정하고 그들의 transcription regulon을 확립하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 잎의 노화는 다양한 요인으로 인해 조절되고, 특히 호르몬이나 빛이 중요 촉발 조절요인이다. 우리는 이번 연구에서 Ran1-GTP의 과발현은 잎의 노화를 효과적으로 유도한다는 것을 밝혀내었고, 이와 함께 이러한 Ran1의 작용이 살리실산 신호를 매개하는 TGA2와 NPR1 전사인자의 핵 내 축적을 유도하여 달성된다는 것을 증명했다. RNAseq을 활용한 전사체 분석 결과, Ran1-GTP 과발현체에서는 노화 촉진 관련 유전자의 발현이 증가하였고 엽록체나 엽록소 생산에 관련된 유전자의 발현은 억제되었다. 또한 노화 촉진 호르몬 표적유전자의 발현도 증가하였는데, 특히 살리실산 신호전달 관련 표적유전자의 발현이 TGA2와 NPR1의 핵내 축적의 결과로 급격하게 증가하였다. 우리 연구진은 이러한 결론을 유전학적으로 확인하기 위해 다양한 Ran1점돌연변이 과발현체를 살리실산 신호전달이 저해된 npr1 기능소실돌연변이체, 살리실산 생합성 돌연변이체 sid2, 그리고 에틸렌신호전달 결핍돌연변이체 ein3eil1과 교배하여 이중 또는 삼중 돌연변이체를 확보한 후 이들의 age-dependent leaf senescence 와 dark-induced leaf senescence 표현형을 비교 분석하였다. 분석 결과 npr1이나 sid2 genetic background에서는 Ran1-GTP 과발현에 의한 잎의 노화촉진이 심각하게 방해받아 둔화되었으나, ein3eil1 식물체에서는 Ran1-GTP/-GDP 발현 여부에 관계없이 이미 노화가 충분하게 진행되었다. 이와 같은 사실은 Ran1-GTP/-GDP가 매개하는 잎의 노화 조절은 살리실산 특이적으로 작용하고 EIN3와 EIL1이 매개하는 에틸렌 신호전달과는 연관이 없다는 것을 증명한다. 연구 결과는 2022년에 Plant physiology (IF 8.3) 논문으로 출간하였다. 이에 따라 본 연구는 최초의 연구 목표의 상당 부분을 달성하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Ran/TC4 small G-protein은 생물계를 통해 그 서열이나 기능이 잘 보존되어 있으므로 노화/발달 등에 대한 식물호르몬 협업기작을 규명하는 본 연구의 결과물은 동물의 발달 생물학 분야에서도 아주 중요하다고 할 수 있겠다. 특히나 본 과제의 수행 결과 얻어지는 노화 조절에 대한 정보는 농업적으로도 작물의 빛 이용 효율을 제고하기 위한 노력에 효과적으로 응용될 수 있을 것이다. Ran과 그 결합단백질들의 활동은 단백질이동, RNA의 processing 과 이동, 세포주기 진행조절 등 세포의 필수적인 활동에 매우 중요한 단백질 군이다. 또한 이러한 단백질들이 gene silencing이나 agrobacterium- mediated gene transformation에 관련되는 단백질들의 기능에도 미친다는 사실은 Ran과 그 결합단백질에 대한 연구가 유전체 전달을 위한 생물기반기술 개발로도 바로 응용될 수 있음을 보여준다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김수환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 브라시노스테로이드;에틸렌;살리신산;노화; 2. Brassinosteroid;Ethylene;Salycylic acid;Ran small G-protein;Senescence;

□ 연구개요 ○ 방사선 치료 전 위치 확인을 위해 촬영하는 콘빔 CT (CBCT)는 기기의 구조적 한계로 환자에 따라 다양한 아티팩트가 발생하며, 치료의 정확도를 저하시킴. ○ CBCT 영상의 통합적 품질개선시스템을 개발하여, 보다 안전하고 정확한 방사선 치료에 기여함. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 아티팩트 모사를 위한 플러그 제작 및 연구 프로토콜 - 알루미늄, 티타늄이 삽입된 플러그를 인체팬텀에 삽입하여 아티팩트를 모사함. - Varian사의 Trilogy™ 선형가속기의 on-board imager를 사용하고, 촬영 부위는 Head이며 stadard dose head (SDH)와 high-quality head (HQH)에 대한 평가를 수행함. - 진단용 CT에서 활용이 대두되는 주석 부가필터를 0.2mm, 0.4mm, 0.6mm로 제작하여 Bow-tie 필터 전면부에 부착하여 아티팩트 저감, 기타 영상품질지수, 선량지수를 확인함. - 임상 사용 프로토콜인 SDH를 기준으로 하였을 때, HQH와 주석 0.4mm 부가필터를 사용하였을 시, 아티팩트는 효과적으로 저감함과 동시에 25% 가량의 선량 저감효과를 확인함. ○ 광자극 발광 선량계의 민감도 향상 - 5 kGy 방사선 고조사를 수행하여 deep electron/hole trap이 채워진 OSLD_exp의 경우 채워지지 않은 OSLD_cont에 비하여 75, 80, 90, 95, 100, 105 kVp에서 각각 12.7%, 14.0%, 15.0%, 10.2%, 18.0%, 17.9%, 17.3%의 민감도 향상을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 치료 전 CBCT 품질 개선을 통한 환자치료의 위치 정확도 개선 → 고정밀 방사선치료에 기여 ○ 방사선 치료 시, CBCT 선량의 최소화 및 영상품질 최적화로 방사선에 민감한 국민의식 개선. → “안전하고 효과적인 방사선 치료”의 의식재고 ○ 조사야 크기가 작고, 높은 선량을 1회 분할치료에 조사하는 정위적방사선치료에서 종양위치가 정확하지 않을 경우, 종양에는 처방선량이 전달되지 않고 정상조직에만 고선량이 피폭되어 방사선 사고에 이를 수 있음. → 본 연구의 결과는 CBCT의 아티패트 저감에 기여함으로써 환자의 셋업위치 정확도 향상 및 보다 효과적인 방사선 치료에 기여. ○ CBCT 영상의 아티팩트가 빈번히 발생하는 환자군을 선별하여 이에 대한 임상시험 수행 → 환자의 전체 치료시간을 증가시키지 않으며 품질 향상이 가능함. → 임상시험 완료 이후 임상 활용이 가능하며, 이에 따라 환자의 셋업위치 정확도 향상 및 보다 효과적인 방사선 치료에 기여할 수 있음. ○ CBCT 아티팩트 정량화 기법 → 본 연구에서는 PIU, FFT, SD 등 아티팩트 정량화 기법을 제안하고 CBCT 영상 아티팩트를 평가함. → CBCT 뿐만 아니라, 일반 진단용 CT, 나아가 기타 영상 장비의 아티팩트 평가에 활용이 가능함. ○ 광자극발광선량계의 kV 영역대 임상 셋업 → kV 영역에서의 절대선량 측정 프로토콜 셋업과 광자극발광선량계의 교차교정계수를 확보함. → 방사선 치료 전 시뮬레이션 CT에서의 선량 측정으로 활용 → 방사선 치료 전 셋업용 CBCT에서의 선량 측정으로 활용 → 기타 X-ray 기반 영상 장비에서 선량 측정으로 활용 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 전민수
• 주관연구기관 : 중앙대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 콘빔CT;영상품질;물리적 여과;방사선 계측;방사선량; 2. Cone-beam CT;Image quality;Physical filter;Radiation dosimetry;Radiation dose;

□ 연구개요 원자의 화학적 환경에 따라 달라지는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 분석적해(analytic gradient)로 구할 수 있는 퍼텐셜 모델을 개발하고, 이를 동역학 시뮬레이션에 접목하여 실제 용매 환경에서 발생하는 화학 반응의 동역학적 변화를 예측한다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 반데르발스 힘을 구하는 수학적 모델 개발 : 기존의 점전하 퍼텐셜 기반의 분석적 기울기 모델을 토대로, 금속 등 다양한 시스템에 대해 에너지의 정확성이 보장된 가우시안 전하 퍼텐셜을 사용하는 uMBD의 분석적 기울기 모델을 개발 - 알고리즘 구현을 통해 퍼텐셜을 상용화 프로그램에 이식 : 다양한 시스템에 적용하여 검증 가능하도록 상용 프로그램 VASP에 이식하였고, 이를 기반으로 후속 연구에서 새로운 모델의 성능을 검증하고 활용할 계획 - 퍼텐셜 검증을 위한 벤치마크 계산 수행 : DFT와 PBE+uMBD 방법론의 정확성을 이온성 액체 2분자쌍에 대해 검증하고 force 검증을 위한 사전 계산 연구를 수행 - 퍼텐셜 모델을 활용하여 실제 용매 환경에서의 화학반응을 예측하는 연구 수행 : 용매 조건에 대한 에너지 소재의 성능 평가와 관련하여 후속 연구를 위한 시스템을 선정하였고 후속 연구과제를 지원하여 미흡하게 종료된 부분을 보완할 수 있도록함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구 과제에서 개발하고자 하는 반데르발스 퍼텐셜 모델에 대한 국내 기술이 전무할 뿐더러 해외의 선도기술을 넘어서는 이론적 완성도를 마련할 수 있기 때문에, 핵심 기술을 빠르게 선점하여 상용화에 성공한다면 에너지 소재 개발과 바이오 유기 분자 시뮬레이션 연구에 독자 기술을 적극적으로 활용할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 전산 모사에 정확성을 더하여, 신소재군 개발 비용을 절감하기 위한 선험적인 in silico 소재 모델링에도 즉각적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 마지막으로 시스템의 복잡성으로 인하여 그동안 이론적 연구의 한계에 부딪혔던 용매 효과나 동역학적 특성에 대한 전자 구조 시뮬레이션 구현을 가능케함으로써 실제 화학적 환경을 고려한 메커니즘의 원자 수준의 이해를 도모할 수 있고, QM/MM과 같이 DFT를 접목시킬 수 있는 접근법에 퍼텐셜 모델을 쉽게 이식하여 보다 확장된 메조스케일 시뮬레이션 구현 또한 가능해질 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김민호
• 주관연구기관 : 경희대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 반데르발스 힘;밀도 범함수 이론;제일원리 분자 동역학;분자 내 원자 특성;화학적 환경; 2. van der Waals force;density functional theory;ab initio molecular dynamics;atom-in-molecule;chemical environment;

□ 연구개요 ● 연구목표 섬광검출기 기반의 품질보증 방법과 입자치료기 Log-file을 이용한 품질보증 방법의 통합으로 환자 치료 전 QA와 치료 시작 후 All fractions에 대한 입자 방사선치료의 차세대 품질보증 통합시스템을 구축한다. 그리고 이를 통하여 입자 방사선치료에 최적화된 품질보증 원천기술을 확보한다. ● 연구 배경 및 개요 - Bragg peak의 물리적인 성질을 가지는 입자선 (양성자, 탄소, 헬륨등) 치료기는 정상조직에 전달되는 선량이 현저히 적어 세계적으로 입자 치료기의 도입이 증가하는 추세임. - 입자선 치료기법 중 세기조절이 가능해서 정상조직 피해감소와 2차 중성자 발생의 부작용이 덜한 Scanning 방식의 치료가 주도적인 치료기법 선택됨. - 치료기법의 첨단화 추세와는 달리, 그에 따른 품질보증(QA) 방법은 입자선 치료의 특징을 반영하지 못하고 아직 전통적인 X-ray 치료의 품질보증 방식을 사용. - 입자 방사선의 물리적 특징에 최적화된 3차원적 선량분포 확인과 전 치료 기간 동안의 입자 치료선 모니터링을 통해, 최첨단의 입자방사선 치료기법에 부합하는 품질보증 통합 시스템 개발과 그 시스템의 임상 적용 계기를 마련하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 섬광검출기에서의 IDD와 2D 분포확인 - 대표에너지 (70 MeV, 110 MeV 등)에서 의 Bragg Peak IDD 및 Profile 측정 - 다양한 갠트리 각도에서 Profile 측정 ● Multi Energy의 환자 치료계획 선량분석 - Patient-specific QA시의 Image 분석 (position, intensity, range) ● Log-file을 이용한 off-line QA - 실 조사된 Machine log-file 분석 및 해석 - 계획된 Scanning pattern file 분석 - Scanning Pattern과 실제 Log와 비교 해석 ● 섬광검출기 QA와 치료기 Log 분석 결과의 통합 및 연동 - Clinical planned vs. delivered pattern 분석 - 모든 Energy Layer에서의 Log-file 분석과 실제 2D-Array 측정 결과와 비교 - 섬광 검출기 분석 결과와 환자 치료 Log를 통합한 치료 전 QA와 치료시작 후 All fractions QA-tool 개발 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구의 최종목표인 통합시스템의 결과로는 환자별 품질보증 보고서를 가지게 될것이고, 이는 기존의 “치료전”에 “측정”기반의 품질보증 방식에서“모든 치료”에서“측정과 기록”이 기반으로 제시되는 입자선 품질보증의 개념이 획기적으로 변하게 될것임. 그리고 한 단계 더 높아진 품질보증의 효과로 인해, 보다 더 안전한 입자방사선 치료와 향상된 환자 치료성적에 기여하게 될 것임. 또한, 이러한 품질보증 방식은 광자선 치료에도 확대 적용 될 수 있고, 수집된 매 환자치료에 대한 기록은 환자별, 치료 횟수별, 치료 부위별 등으로 분류되어 환자와 치료기 시스템에 대한 Big data를 구축하게 되고, 이를 활용하여 기계학습(인공지능)을 이용한 입자치료기 고장예측과 환자 치료효과 예측 등의 다양한 분석에 사용될 수 있어, 본 연구의 파급효과와 잠재성은 매우 크다고 할 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 안성환
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 방사선 치료;입자 치료;양성자 치료;치료 선량 검증;품질 보증; 2. Radiation Therapy;Particle Therapy;Proton Therapy;Dosimetric Verification;Quality Assurance;