Background: The use of computed tomography (CT) device has increased in the past few decades in Japan. Dose optimization is strongly required in pediatric CT examinations, since there is concern that an unreasonably excessive medical radiation exposure might increase the risk of brain cancer and leukemia. To accelerate the process of dose optimization, continual assessment of the dose levels in actual hospitals and medical facilities is necessary. This study presents organ dose estimation using pediatric cerebral CT scans in the Kyushu region, Japan in 2012 and the web-based calculator, WAZA-ARI (https://waza-ari.nirs.qst.go.jp). Materials and Methods: We collected actual patient information and CT scan parameters from hospitals and medical facilities with more than 200 beds that perform pediatric CT in the Kyushu region, Japan through a questionnaire survey. To estimate the actual organ dose (brain dose, bone marrow dose, thyroid dose, lens dose), we divided the pediatric population into five age groups (0, 1, 5, 10, 15) based on body size, and inputted CT scan parameters into WAZA-ARI. Results and Discussion: Organ doses for each age group were obtained using WAZA-ARI. The brain dose, thyroid dose, and lens dose were the highest in the Age 0 group among the age groups, and the bone marrow and thyroid doses tended to decrease with increasing age groups. All organ doses showed differences among facilities, and this tendency was remarkable in the young group, especially in the Age 0 group. This study confirmed a difference of more than 10-fold in organ doses depending on the facility and CT scan parameters, even when the same CT device was used in the same age group. Conclusion: This study indicated that organ doses varied widely by age group, and also suggested that CT scan parameters are not optimized for children in some hospitals and medical facilities.
Since LINAC-based stereotactic radiosurgery uses multiple noncoplanar arcs, three-dimensional dose evaluation and many beam parameters, a lengthy computation time is required to optimize even the simplest case by a trial and error. The basic approach presented in this paper is to show promising methods using an experimental optimization and an analytic optimization The purpose of this paper is not to describe the detailed methods, but introduce briefly, proceeding research done currently or in near future. A more detailed description will be shown in ongoing published papers. Experimental optimization is based on two approaches. One is shaping the target volumes through the use of multiple isocenters determined from dose experience and testing. The other method is conformal therapy using a beam's eye view technique and field shaping. The analytic approach is to adapt computer-aided design optimization in finding optimum irradiation parameters automatically.
The present study investigates the feasibility of nitrogenous heterocyclic compounds (NHCs) (Pyridine-Quinoline) degradation by catalytic wet peroxidation (CWPO) in the presence of nanoscale zerovalent iron supported on granular activated carbon (nFe0/GAC) using statistical optimization technique. Response surface methodology (RSM) in combination with Box-Behnken design (BBD) was used to optimize the process parameters of CWPO process such as initial pH, catalyst dose, hydrogen peroxide dose, initial concentration of pyridine (Py) and quinolone (Qn) were chosen as the main variables, and total organic carbon (TOC) removal and total Fe leaching were selected as the investigated response. The optimization of process parameters by desirability function showed the ~85% of TOC removal with process condition of initial solution pH 3.5, catalyst dose of 0.55 g/L, hydrogen peroxide concentration of 0.34 mmol, initial concentration of Py 200 mg/L and initial concentration of Qn 200 mg/L. Further, for TOC removal the analysis of variance results of the RSM revealed that all parameter i.e. initial pH, catalyst dose, hydrogen peroxide dose, initial concentration of Py and initial concentration of Qn were highly significant according to the p values (p < 0.05). The quadratic model was found to be the best fit for experimental data. The present study revealed that BBD was reliable and effective for the determination of the optimum conditions for CWPO of NHCs (Py-Qn).
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.146-149
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2002
The aim of stereotactic radiosurgery(SRS) is to deliver a high dose to a target region and a low dose to critical organ through only one or a few irradiation. To satisfy this aim, optimized irradiating conditions must be searched in the planning. Thus, many mathematical methods such as gradient method, simulated annealing and genetic algorithm had been proposed to find out the conditions automatically. There were some limitations using these methods: the long calculation time, and the difficulty of unique solution due to the different shape of tumor. In this study, optimization protocol using ideal models and data base was proposed. Proposed optimization protocol constitutes two steps. First step was a preliminary work. Some possible ideal geometry shapes, such as sphere, cylinder, cone shape or the combination, were assumed to approximate the real tumor shapes. Optimum variables such as isocenter position or collimator size, were determined so that the high dose region could be shaped to fit ideal models with the arrangement of multiple isocenter. Data base were formed with those results. Second, any shaped real targets were approximated to these models using geometry comparison. Then, optimum variables for ideal geometry were chosen from the data base predetermined, and final parameters were obtained by adjusting these data. Although the results of applying the data base to patients were not superior to the result of optimization in each case, it can be acceptable as a starting point of plan.
The National Health Insurance Act, the Industrial Health Act and the School Health Act require chest radiography at least once a year. In chest radiographic examination, most group examinations use indirect X-ray primarily aiming at diagnosing diseases and enhancing people's health. This study purposed to minimize radiation exposure dose by comparing it between direct and indirect chest X-ray studies. According to the result of comparing and analyzing radiation exposure dose, the average incident dose and penetrating dose were 0.929μGy and 0.179μGy respectively in direct chest X-ray and 6.807μGy and 1.337μGy in indirect chest X-ray In order to minimize radiation exposure dose at direct and indirect chest X-ray, indirect X-ray should be excluded from group examination if possible. Moreover, it is necessary to control the quality of equipment (Q/A & Q/C) systematically and to avoid using unqualified equipment in order to reduce radiation exposure dose.
Peterson, Jennifer L.;Vallow, Laura A.;Kim, Siyong;Casale, Henry E.;Tzou, Katherine S.
Progress in Medical Physics
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v.24
no.4
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pp.230-236
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2013
Our purpose is to present a novel technique for delivering craniospinal irradiation in the supine position using a perfect match, field-in-field (FIF) intrafractional feathering, and simple forward-optimization technique. To achieve this purpose, computed tomography simulation was performed with patients in the supine position. Half-beam, blocked, opposed, lateral, cranial fields with a collimator rotation were matched to the divergence of the superior border of an upper-spinal field. Fixed field parameters were used, and the isocenter of the upper-spinal field was placed at the same source-to-axis distance (SAD), 20 cm inferior to the cranial isocenter. For a lower-spinal field, the isocenter was placed 40 cm inferior to the cranial isocenter at a constant SAD. Both gantry and couch rotations for the lower-spinal field were used to achieve perfect divergence match with the inferior border of the upper-spinal field. A FIF technique was used to feather the craniospinal and spinal-spinal junction daily by varying the match line over 2 cm. The dose throughout the target volume was modulated using the FIF simple forward optimization technique to obtain homogenous coverage. Daily, image-guided therapy was used to assure and verify the setup. This supine-position, perfect match craniospinal irradiation technique with FIF intrafractional feathering and dose modulation provides a simple and safe way to deliver treatment while minimizing dose inhomogeneity.
In recent years, radiation has become a socially important issue, increasing the need for accurate prediction of radiation levels. In this study, machine learning-based models such as Multiple Linear Regression (MLR), Random Forest (RF), XGBoost, and LightGBM, which predict the dose rate by time(nSv h-1) by selecting only important variables, were used, and the correlation between temperature, humidity, cumulative precipitation, wind direction, wind speed, local air pressure, sea pressure, solar radiation, and radiation dose rate (nSv h-1) was analyzed by collecting weather data and radiation dose rate for about 6 months in Jangseong, Jeollanam-do. As a result of the evaluation based on the RMSE (Root Mean Squared Error) and R-Squared (R-Squared coefficient of determination) scores, the RMSE of the XGBoost model was 22.92 and the R-Squared was 0.73, showing the best performance among the models used. As a result of optimizing hyperparameters of all models using the GridSearch method and comparing them by adding variables inside the measuring instrument, it was confirmed that the performance improved to 2.39 for RMSE and 0.99 for R-Squared in both XGBoost and LightGBM.
Radiosurgery treatment in the brain requires detailed information on three-dimensional dose distribution. A three-dimensional treatment planning is a prerequisite for treatment plan optimization. It must cover 3-D methods for representing the patient, the dose distributions, and beam settings. Three-dimensional dose models for non-coplanar moving arcs were developed using measured single beam data and efficient 3-D dose algorithms for circular fields. The implementation of three dimensional dose algorithms with stereotactic radiosurgery and the application of the algorithms to several cases are discussed.
The use of high dose rate remote afterloading system for the treatment of intraluminal lesions necessitates the need for a more accurate of dose distributions around the high intensity brachytherapy sources, doses are often prescribed to a distance of few centimeters from the linear source, and in this range the dose distribution is very difficult to assess. Accurated and optimized dose calculation with stable numerical algorithms by PC level computer was required to treatment intraluminal lesions by high dose rate brachytherapy system. The exposure rate from sources was calculated with Sievert integral and dose rate in tissue was calculated with Meisberger equation, An algorithm for generating a treatment plan with optimized dose distribution was developed for high dose rate intraluminal radiotherapy. The treatment volume becomes the locus of the constrained target surface points that is the specified radial distance from the source dwelling positions. The treatment target volume may be alternately outlined on an x-ray film of the implant dummy sources. The routine used a linear programming formulism to compute which dwell time at each position to irradiate the constrained dose rate at the target surface points while minimizing the total volume integrated dose to the patient. The exposure rate and the dose distribution to be confirmed the result of calculation with algorithm were measured with film dosimetry, TLD and small size ion chambers.
In this paper, we propose enhanced DAP(Dose Area Product). The development of enhanced DAP proposed in this paper has optimized the area dose meter that was developed previously. The development of enhanced DAP performed Optimized design of charge integrator and ADC circuit, optimization of line transceiver for RS-485 communication, optimization of display circuit, and optimization of PC-based control program for interlocking and aging. As a result of evaluating the performance of the proposed system in an accredited testing laboratory, Radiation dose dependence and Radiation quality dependence were measured to be 4.2%, which is below ${\pm}15%$ of international standard. Energy range/Tube voltage was confirmed in the range of 30~150kV. The sensitivity difference between sensor field and sensor field area dose sensitivity was measured to be 4.3%, and it was confirmed that it operates normally under ${\pm}15%$ of international standard. In order to measure the reproducibility of the area dosimeter, it was confirmed that it was 0% and it was operated normally at less than 2% of IEC60580 recommendation. Digital resolution was confirmed to be a minimum unit of $0.01{\mu}Gy{\cdot}m^2$ within the error range for the reference dose per hour.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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