Dong‑Jin, Kang;Young‑Joo, Shin;Jin-Kyu, Kang;Jae‑Yong, Jung;Woo-jin, Lee;Tae-Seong, Baek;Boram, Lee
Journal of radiological science and technology
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v.45
no.6
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pp.553-560
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2022
The purpose of this study is to evaluate the clinical risk according to the applicator heterogeneity, mislocation, and tissue heterogeneity correction through a dose verification program during brachytherapy of cervical cancer. We performed image processing with MATLAB on images acquired with CT simulator. The source was modeled and stochiometric calibration and Monte-Carlo algorithm were applied based on dwell time and location to calculate the dose, and the secondary cancer risk was evaluated in the dose verification program. The result calculated by correcting for applicator and tissue heterogeneity showed a maximum dose of about 25% higher. In the bladder, the difference in excess absolute risk according to the heterogeneity correction was not significant. In the rectum, the difference in excess absolute risk was lower than that calculated by correcting applicator and tissue heterogeneity compared to the water-based calculation. In the femur, the water-based calculation result was the lowest, and the result calculated by correcting the applicator and tissue heterogeneity was 10% higher. A maximum of 14% dose difference occurred when the applicator mislocation was 20 mm in the Z-axis. In a future study, it is expected that a system that can independently verify the treatment plan can be developed by automating the interface between the treatment planning system and the dose verification program.
Dong‑Jin Kang;Geon Oh;Young‑Joo Shin;Jin-Kyu Kang;Jae-Yong Jung;Boram Lee
Journal of radiological science and technology
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v.46
no.6
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pp.527-533
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2023
The purpose of this study is to evaluate the clinical risk of spinal radiosurgery by calculating the dose difference due to dose calculation algorithm and multi-leaf collimator positioning error. The images acquired by the CT simulator were recalculated by correcting the multi-leaf collimator position in the dose verification program created using MATLAB and applying stoichiometric calibration and Monte Carlo algorithm. With multi-leaf collimator positioning error, the clinical target volume (CTV) showed a dose difference of up to 13% in the dose delivered to the 95% volume, while the gross tumor volume (GTV) showed a dose difference of 9%. The average dose delivered to the total volume showed dose variation from -8.9% to 9% and -10.1% to 10.2% for GTV and CTV, respectively. The maximum dose delivered to the total volume of the spinal cord showed a dose difference from -14.2% to 19.6%, and the dose delivered to the 0.35 ㎤ volume showed a dose difference from -15.5% to 19.4%. In future research, automating the linkage between treatment planning systems and dose verification programs would be useful for spinal radiosurgery.
The dose distribution evaluation program for the stereotactic radiosurgery treatment planning system using a gamma knife has been built in order to work on PC. And this custom-made dose distribution is compared with that of commercial treatment planning program. 201 source position of a radiation unit were determined manually using a gamma knife collimator draft and geometrical coordinates. Dose evaluation algorithm was modified for our purpose from the original KULA, a commercial treatment planning program. With the composed program, dose distribution at the center of a spherical phantom, 80 mm in diameter, was evaluated into axial, coronal and sagittal image per each collimator. Along with this evaluated data, the dose distribution at a arbitrary point of inside the phantom was compared with those from KULA. Radiochromic film was set up at the center of the phantom and was irradiated by gamma knife, for the verification of dose distribution. In result, the deviation of the dose distribution from that of KULA is less than ${\pm}$3%, which is equivalent to ${\pm}$0.3 mm in 50% isodose distribution for all examined coordinates and film verification. The custom-made program, GPl is proven to be a good tool for the stereotactic radiosurgery treatment planning program.
Hur, Beong Ik;Jin, Seong Jin;Kim, Gyeong Rip;Kwak, Jong Hyeok;Kim, Young Ha;Lee, Sang Weon;Sung, Soon Ki
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.64
no.1
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pp.13-22
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2021
Objective : High precision and accuracy are expected in gamma knife radiosurgery treatment. Because of the requirement of clinically applying complex radiation and dose gradients together with a rapid radiation decline, a dedicated quality assurance program is required to maintain the radiation dosimetry and geometric accuracy and to reduce all associated risk factors. This study investigates the validity of Leksell Gamma plan (LGP)10.1.1 system of 5th generation Gamma Knife Perfexion as modified variable ellipsoid modeling technique (VEMT) method. Methods : To verify LGP10.1.1 system, we compare the treatment plan program system of the Gamma Knife Perfexion, that is, the LGP, with the calculated value of the proposed modified VEMT program. To verify a modified VEMT method, we compare the distributions of the dose of Gamma Knife Perfexion measured by Gafchromic EBT3 and EBT-XD films. For verification, the center of an 80 mm radius solid water phantom is placed in the center of all sectors positioned at 16 mm, 4 mm and 8 mm; that is, the dose distribution is similar to the method used in the x, y, and z directions by the VEMT. The dose distribution in the axial direction is compared and analyzed based on Full-Width-of-Half-Maximum (FWHM) evaluation. Results : The dose profile distribution was evaluated by FWHM, and it showed an average difference of 0.104 mm for the LGP value and 0.130 mm for the EBT-XD film. Conclusion : The modified VEMT yielded consistent results in the two processes. The use of the modified VEMT as a verification tool can enable the system to stably test and operate the Gamma Knife Perfexion treatment planning system.
The purpose of this study was to construct a model of MVCT(Megavoltage Computed Tomography) dose calculation by using Dosimetry Check™, a program that radiation treatment dose verification, and establish a protocol that can be accumulated to the radiation treatment dose distribution. We acquired sinogram of MVCT after air scan in Fine, Normal, Coarse mode. Dosimetry Check™(DC) program can analyze only DICOM(Digital Imaging Communications in Medicine) format, however acquired sinogram is dat format. Thus, we made MVCT RC-DICOM format by using acquired sinogram. In addition, we made MVCT RP-DICOM by using principle of generating MLC(Multi-leaf Collimator) control points at half location of pitch in treatment RP-DICOM. The MVCT imaging dose in fine mode was measured by using ionization chamber, and normalized to the MVCT dose calculation model, the MVCT imaging dose of Normal, Coarse mode was calculated by using DC program. As a results, 2.08 cGy was measured by using ionization chamber in Fine mode and normalized based on the measured dose in DC program. After normalization, the result of MVCT dose calculation in Normal, Coarse mode, each mode was calculated 0.957, 0.621 cGy. Finally, the dose resulting from the process for acquisition of MVCT can be accumulated to the treatment dose distribution for dose evaluation. It is believed that this could be contribute clinically to a more realistic dose evaluation. From now on, it is considered that it will be able to provide more accurate and realistic dose information in radiation therapy planning evaluation by using Tomotherapy.
Objective : The secondary verification of Leksell Gamma Knife treatment planning system (LGP) (which is the primary verification system) is extremely important in order to minimize the risk of treatment errors. Although prior methods have been developed to verify maximum dose and treatment time, none have studied maximum dose coordinates and treatment volume. Methods : We simulated the skull shape as an ellipsoid with its center at the junction between the mammillary bodies and the brain stem. The radiation depths of the beamlets emitted from 201 collimators were calculated based on the relationship between this ellipsoid and a single beamlet expressed as a straight line. A computer program was coded to execute the algorithm. A database system was adopted to log the doses for $31{\times}31{\times}31$ or 29,791 matrix points allowing for future queries to be made of the matrix of interest. Results : When we compared the parameters in seven patients, all parameters showed good correlation. The number of matrix points with a dose higher than 30% of the maximal dose was within ${\pm}\;2%$ of LGP. The 50% dose volume, which is generally the target volume, differs maximally by 4.2%. The difference of the maximal dose ranges from 0.7% to 7%. Conclusion : Based on the results, the variable ellipsoid modeling technique or variable ellipsoid modeling technique (VEMT) can be a useful and independent tool to verify the important parameters of LGP and make up for LGP.
The purpose of this study is to evaluate the developed dose verification program for in vivo dosimetry based on transit dose in radiotherapy. Five intensity modulated radiotherapy (IMRT) plans of lung cancer patients were used in the irradiation of a homogeneous solid water phantom and anthropomorphic phantom. Transit dose distribution was measured using electronic portal imaging device (EPID) and used for the calculation of in vivo dose in patient. The average passing rate compared with treatment planning system based on a gamma index with a 3% dose and a 3 mm distance-to-dose agreement tolerance limit was 95% for the in vivo dose with the homogeneous phantom, but was reduced to 81.8% for the in vivo dose with the anthropomorphic phantom. This feasibility study suggested that transit dose-based in vivo dosimetry can provide information about the actual dose delivery to patients in the treatment room.
Donghee Lee;Sunghwan Chung;Yongdeog Kim;Taehyung Na
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.4
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pp.531-541
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2023
The Wolsong Nuclear Power Plant (NPP) operates an on-site spent fuel dry storage facility using concrete silo and vertical module systems. This facility must be safely maintained until the spent nuclear fuel (SNF) is transferred to an external interim or final disposal facility, aligning with national policies on spent nuclear fuel management. The concrete silo system, operational since 1992, requires an aging management review for its long-term operation and potential license renewal. This involves comparing aging management programs of different dry storage systems against the U.S. NRC's guidelines for license renewal of spent nuclear fuel dry storage facilities and the U.S. DOE's program for long-term storage. Based on this comparison, a specific aging management program for the silo system was developed. Furthermore, the facility's current practices-periodic checks of surface dose rate, contamination, weld integrity, leakage, surface and groundwater, cumulative dose, and concrete structure-were evaluated for their suitability in managing the silo system's aging. Based on this review, several improvements were proposed.
The conventional delivery quality assurance (DQA) process for RapidArc (Varian Medical Systems, Palo Alto, USA), has the limitation that it measures and analyzes the dose in a phantom material and cannot analyze the dosimetric changes under the motional organ condition. In this study, a DQA method was designed to overcome the limitations of the conventional DQA process for internal target volume (ITV) based RapidArc. The dynamic DQA measurement device was designed with a moving phantom that can simulate variable target motions. The dose distribution in the real volume of the target and organ-at-risk (OAR)s were reconstructed using 3DVH with the ArcCHECK (SunNuclear, Melbourne, USA) measurement data under the dynamic condition. A total of 10 ITV-based RapidArc plans for liver-cancer patients were analyzed with the designed dynamic DQA process. The average pass rate of gamma evaluation was $81.55{\pm}9.48%$ when the DQA dose was measured in the respiratory moving condition of the patient. Appropriate method was applied to correct the effect of moving phantom structures in the dose calculation, and DVH data of the real volume of target and OARs were created with the recalculated dose by the 3DVH program. We confirmed the valid dose coverage of a real target volume in the ITV-based RapidArc. The variable difference of the DVH of the OARs showed that dose variation can occur differently according to the location, shape, size and motion range of the target. The DQA process devised in this study can effectively evaluate the DVH of the real volume of the target and OARs in a respiratory moving condition in addition to the simple verification of the accuracy of the treatment machine. This can be helpful to predict the prognosis of treatment by the accurate dose analysis in the real target and OARs.
This paper is to establish a basis for a dose reduction strategy by confirming correlations with the factors that may affect the radiation dose based on the dose records in low-dose chest CT and abdominal non-contrast CT. In order to find out the causes of unnecessary exposure, the correlation between seven factors (age, gender, height, weight, BMI, patient status [inpatient and outpatient], and use of dose modulation) and CT dose were identified. Logistic regression was used as the statistical analysis for correlation verification. In the low dose chest CT, as the higher values of height and BMI and dose modulation off were associated with lowering the risk exceeding Diagnostic Reference Levels(DRL) (odds ration<1, p<0.05). However, as woman compared to man and the higher values of weight were associated with highering the risk exceeding DRL (odds ration>1, p<0.05). In the abdomen CT, as dose modulation off were associated with lowering the risk exceeding DRL (odds ration<1, p<0.05). Therefore It is necessary to conduct research on the relationship between various factors affecting radiation exposure and patient radiation dose for reducing the dose.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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