Deformation of the Reference Korean Voxel Model and Its Effect on Dose Calculation

표준한국인 체적소 모델 HDRK-Man의 외형 보정 및 선량 산출에 미치는 영향 평가

  • Jeong, Jong-Hwi (Hanyang University, Korea Institute of Nuc1ear Safety) ;
  • Cho, Sung-Koo (Hanyang University, Korea Institute of Nuc1ear Safety) ;
  • Cho, Kun-Woo (Hanyang University, Korea Institute of Nuc1ear Safety) ;
  • Kim, Chan-Hyeong (Hanyang University, Korea Institute of Nuc1ear Safety)
  • Published : 2008.12.30

Abstract

Recently a high-quality voxel model of a Korean adult male was constructed at Hanyang University by using very high resolution serially-sectioned anatomical images of a cadaver, which was provided by the Korean Institute of Science and Technology Information (KISTI). Most existing voxel phantoms are developed based on an individual in the supine posture. This study converted the HDRK-Man voxel model into surface model and adjusted the flattened back of the HDRK-Man to a normal shape in the upright posture using 3D graphic softwares such as $3D-DOCTOR^{TM}$, $Rapidform^{(R)}$2006, $Rhinoceros^{(R)}$4.0, $MAYA^{(R)}$8.5. The effective doses of adjusted model were compared with those of unadjusted model for some standard irradiation geometries (i.e., AP, PA, LLAT, RLAT). In general, the differences were not very large and, among those, the largest difference was found for the PA radiation geometry, as expected. These methodologies can be used for the development of various deformed posture models of HDRK-Man in the later stage of this project.

최근 한양대학교에서는 고해상도 연속절단면 컬러해부영상자료를 이용하여 표준한국인 성인남성 체적소 모델 HDRK-Man을 개발하였다. HDRK-Man 은 기존의 다른 모델들과 마찬가지로 누워있는 인체의 영상을 사용하여 제작하였기 때문에 등과 엉덩이 부분이 납작하다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 HDRK-Man 체적소 모델을 변형이 용이한 면(surface) 모델로 변환하였고 전신외형을 보정한 후 외형 보정이 선량 계산에 미치는 영향을 평가하였다. 면 모델로의 변환 작업은 상용 소프트웨어인 $3D-DOCTOR^{TM}$, $Rapidform^{(R)}$2006, $Rhinoceros^{(R)}$4.0을 사용하였고, 전신외형의 보정작업은 $MAYA^{(R)}$8.5을 사용하였다. 면의 형태로 변환된 모델은 곧바로 몬테칼로 선량계산에 사용한 수 없으므로, 다시 체적소 모델로 변환하여 선량계산을 수행하였다. MCNPX 몬테칼로 코드를 이용하여 보정 전후의 유효선량을 계산하여 비교해 본 결과 전체적으로 큰 차이는 없었으며, 예상대로 전 (AP), 좌(LLAT), 우(RLAT) 방향에 비하여 후 (PA)방향에서 상대적으로 가장 큰 차이를 보였다. 본 연구를 통하여 변환된 면(surface) 모델은 방사선 방호 분야에서 활용할 수 있는 다양한 자세를 갖는 변형된 인체모델 개발에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

References

  1. Fisher HLJ and Snyder WS. Distribution of dose in the body from a source of gamma rays distributed uniformly in an organ. ORNL-4168, Oak Ridge, TN;Oak Ridge National Laboratory, 1967
  2. International Commission on Radiological Protection. Report of the task group on Reference Man, ICRP Publication 23, Oxford UK;Pergamon Press, 1975
  3. International Commission on Radiological Protection. The 2007 recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP Publication 103, London UK;Elsevier, 2007
  4. Sato K, Noguchi H, Endo A, Emoto Y, Koga S, and Saito K. Development of a voxel phantom of Japanese adult male in upright posture. Radiat Prot Dosim. 2007;127(1-4):205-208 https://doi.org/10.1093/rpd/ncm272
  5. Zankl M, Becker J, Fill U, Petoussi-Henss N, Eckerman KF. GSF male and female adult voxel models representing ICRP Reference Man - the present status. Proceedings of The Monte Carlo Method: Versatility Unbounded in a Dynamic Computing World. Chattanooga, TN:American Nuclear Society, 2005
  6. Park S, Lee J, Kim JI, Lee YJ, Lim YK, Kim CS, Lee C. In vivo organ mass of Korean adults obtained from whole-body magnetic resonance data. Radiat Prot Dosim. 2005;118:275-279 https://doi.org/10.1093/rpd/nci340
  7. Kim CH, Choi SH, Jeong JH, Lee C, Chung MS. HDRK-Man: a whole-body voxel model based on high-resolution color slice images of a Korean adult male cadaver. Phys Med Biol. 2008;53:4093-4106 https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/15/006