Suhyeon Kim;Bangho Shin;Chansoo Choi;Hyeonil Kim;Sangseok Ha;Beom Sun Chung;Haegin Han;Sungho Moon;Gahee Son;Jaehyo Kim;Ji Won Choi;Chan Hyeong Kim;Yeon Soo Yeom
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.8
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pp.3210-3223
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2024
International Commission on Radiological Protection (ICRP) recently developed the adult and pediatric meshtype reference computational phantoms (MRCPs) in high-quality/fidelity mesh format, featuring high deformability into various body sizes and poses. Utilizing this feature, the adult MRCPs-based body-size-dependent phantom library was developed for individualized dosimetry. To complete the full phantom library set, the present study produced the pediatric-MRCPs-based body-size-dependent pediatric phantom library. The library comprises a total of 637 phantoms (356 males and 281 females) with varying standing heights and body weights, covering a wide range of body sizes (i.e., including from 1st to 99th percentile height and weight values) for infants, children, and adolescents, offering a realistic representation of body shapes by reflecting ten secondary anthropometric parameters. The phantoms were automatically constructed utilizing automatic deformation program. The dosimetric impact of the library was investigated by calculating organ doses for external exposures to broad parallel photon beams in anterior-posterior direction. Compared with the values of the pediatric MRCPs, significant differences were observed at energies <0.05 MeV, showing larger values for underweight phantom and smaller values for obese phantom. The results highlight the importance of using the pediatric phantom library for accurate dose estimates of individual children with various body sizes.
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.29
no.1
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pp.93-101
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2017
Purpose: In breast cancer radiotherapy, brass mesh bolus has been recently studied to overcome disadvantage of conventional bolus. The purpose of this study is to investigate the stability of first introduced the brass mesh in the country, and evaluate the skin surface dose of that. Materials and Methods: The measurement of skin surface dose was evaluated to verify similar thickness of the Brass mesh bolus that compared conformal tissue equivalent bolus with 5 mm thickness. We used 6 MV photons on an ELEKTA VERSA linear accelerator and optically stimulated luminescent dosimeter (OSLD). In addition, two opposed beam using IMRT phantom was applied to comparative study of brass mesh bolus between tissue equivalent bolus. Results: The results showed that similar thickness of the Brass mesh bolus was 3 mm compared with 5 mm tissue equivalent bolus by measuring the skin surface dose of solid phantom. The surface dose for IMRT thorax phantom using 3 mm brass mesh bolus was about 1.069 times greater than that using tissue equivalent bolus. Conclusion: In this study, we found that the brass mesh bolus improved better reduction of skin sparing effect and dose uniformity than tissue equivalent bolus. However evaluation for various clinic cases should be investigated.
Se Hyung Lee;Bo-Wi Cheon;Chul Hee Min;Haegin Han;Chan Hyeong Kim;Min Cheol Han;Seonghoon Kim
Progress in Medical Physics
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v.33
no.4
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pp.172-179
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2022
Recently, tetrahedral phantoms have been newly adopted as international standard mesh-type reference computational phantoms (MRCPs) by the International Commission on Radiological Protection, and a program has been developed to convert them to computational tomography images and DICOM-RT structure files for application of radiotherapy. Through this program, the use of the tetrahedral standard phantom has become available in clinical practice, but utilization has been difficult due to various library dependencies requiring a lot of time and effort for installation. To overcome this limitation, in this study a newly developed TET2DICOM-GUI, a TET2DICOM program based on a graphical user interface (GUI), was programmed using only the MATLAB language so that it can be used without additional library installation and configuration. The program runs in the same order as TET2DICOM and has been optimized to run on a personal computer in a GUI environment. A tetrahedron-based male international standard human phantom, MRCP-AM, was used to evaluate TET2DICOM-GUI. Conversion into a DICOM-RT dataset applicable in clinical practice in about one hour with a personal computer as a basis was confirmed. Also, the generated DICOM-RT dataset was confirmed to be effectively implemented in the radiotherapy planning system. The program developed in this study is expected to replace actual patient data in future studies.
The purpose of this study is to evaluate the effect on the phantom for magnetic resonance imaging located nearby by partially shielding RF with a mesh made thinner than hair composed of copper, black metal, and polyester using metallic materials of titanium, which are commonly used for esophageal stents and implants in the body. Magnetic resonance images according to field of view (FOV) were analyzed in the Spin Echo T1 weighted images of TR 500 ms, TE 20 ms, NEX 1, and slice thickness 5mm using a Cardiac coil of 3T Achieva X-series. Aliasing artifact did not occur in FOV 304 mm × 304 mm, but it occurred in 250 mm × 250 mm and 170 mm × 170 mm. In FOV 170 mm × 170 mm, when a mesh was not used, the SNR was measured with 78.23, and when separated by standing a mesh in the middle, it was 215.05, and when completely shielded with a mesh, the SNR was 366.44. In addition, when completely shielded with a mesh, the aliasing artifact was also removed, and signal intensities on the left, middle and right of the image were also able to obtain homogeneous images compared to the previous two cases. In conclusion, if RF is partially shielded with a mesh, aliasing artifact can be removed, and magnetic resonance images with excellent image resolution and homogeneity can be obtained using a small FOV.
Yeon Soo Yeom ;Chansoo Choi ;Bangho Shin ;Suhyeon Kim ;Haegin Han ;Sungho Moon ;Gahee Son;Hyeonil Kim;Thang Tat Nguyen;Beom Sun Chung;Se Hyung Lee ;Chan Hyeong Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.12
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pp.4698-4707
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2022
As part of the ICRP Task Group 103 project, we developed ten thyroid models for the pediatric mesh-type reference computational phantoms (MRCPs). The thyroid is not only a radiosensitive target organ needed for effective dose calculation but an important source region particularly for radioactive iodines. The thyroid models for the pediatric MRCPs were constructed by converting those of the pediatric voxel-type reference computational phantoms (VRCPs) in ICRP Publication 143 to a high-quality mesh format, faithfully maintaining their original topology. At the same time, we improved several anatomical parameters of the thyroid models for the pediatric MRCPs, including the mass, overlying tissue thickness, location, and isthmus dimensions. Absorbed doses to the thyroid for the pediatric MRCPs for photon external exposures were calculated and compared with those of the pediatric VRCPs, finding that the differences between the MRCPs and VRCPs were not significant except for very low energies (<0.03 MeV). Specific absorbed fractions (target ⟵ thyroid) for photon internal exposures were also compared, where significant differences were frequently observed especially for the target organs/tissues close to the thyroid (e.g., a factor of ~1.2-~327 for the thymus as a target) due mainly to anatomical improvement of the MRCP thyroid models.
In this study we analyzed the tendency of the image characteristic by changing filtering factor for the proposed fast non local means (FNLM) noise reduction algorithm with designed Male Adult mesh (MASH) phantom through Geant4 application for tomographic emission (GATE) simulation program. To accomplish this purpose, MASH phantom for human copy was designed through the GATE simulation program. In addition, we acquired degraded image by adding Gaussian noise with a value of 0.005 using the MATALB program in MASH phantom. Moreover, in degraded image, the FNLM noise reduction algorithm was applied by changing the filtering factors, which set to 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, and 1.0 value, respectively. To quantitatively evaluate, the coefficient of variation (COV), signal to noise ratio (SNR), and contrast to noise ratio (CNR) were calculated in reconstructed images. Results of the COV, SNR and CNR were most improved in image with a filtering factor of 0.05 value. Especially, the COV was decreased with increasing filtering factor, and showed nearly constant values after 0.05 value of the filtering factor. In addition, SNR and CNR were showed that improvement with increasing filtering factor, and deterioration after 0.05 value of the filtering factor. In conclusion, we demonstrated the significance of setting the filtering factor when applying the FNLM noise reduction algorithm in degraded image.
Background: Tetrahedral-mesh geometries can be used in the MCNP code, but the MCNP code accepts only the geometry in the Abaqus input file format; hence, the existing tetrahedral-mesh models first need to be converted to the Abacus input file format to be used in the MCNP code. In the present study, we developed a simple but useful computer program, TET2MCNP, for converting TetGen-generated tetrahedral-mesh models to the Abacus input file format. Materials and Methods: TET2MCNP is written in C++ and contains two components: one for converting a TetGen output file to the Abacus input file and the other for the reverse conversion process. The TET2MCP program also produces an MCNP input file. Further, the program provides some MCNP-specific functions: the maximum number of elements (i.e., tetrahedrons) per part can be limited, and the material density of each element can be transferred to the MCNP input file. Results and Discussion: To test the developed program, two tetrahedral-mesh models were generated using TetGen and converted to the Abaqus input file format using TET2MCNP. Subsequently, the converted files were used in the MCNP code to calculate the object- and organ-averaged absorbed dose in the sphere and phantom, respectively. The results show that the converted models provide, within statistical uncertainties, identical dose values to those obtained using the PHITS code, which uses the original tetrahedral-mesh models produced by the TetGen program. The results show that the developed program can successfully convert TetGen tetrahedral-mesh models to Abacus input files. Conclusion: In the present study, we have developed a computer program, TET2MCNP, which can be used to convert TetGen-generated tetrahedral-mesh models to the Abaqus input file format for use in the MCNP code. We believe this program will be used by many MCNP users for implementing complex tetrahedral-mesh models, including computational human phantoms, in the MCNP code.
Recently, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) has developed the Mesh-type Reference Computational Phantoms (MRCPs) for adult male and female to overcome the limitations of the current Voxel-type Reference Computational Phantoms (VRCPs) described in ICRP Publication 110 due to the limited voxel resolutions and the nature of voxel geometry. In our previous study, the MRCPs were used to calculate the dose coefficients (DCs) for idealized external exposures of photons and electrons. The present study is an extension of the previous study to include three additional particles (i.e., neutrons, protons, and helium ions) into the DC library by conducting Monte Carlo radiation transport simulations with the Geant4 code. The calculated MRCP DCs were compared with the reference DCs of ICRP Publication 116 which are based on the VRCPs, to appreciate the impact of the new reference phantoms on the DC values. We found that the MRCP DCs of organ/tissue doses and effective doses were generally similar to the ICRP-116 DCs for neutrons, whereas there were significant DC differences up to several orders of magnitude for protons and helium ions due mainly to the improved representation of the detailed anatomical structures in the MRCPs over the VRCPs.
In order to improve the performance of temperature field measurements by CT-TDLAS (Computer Tomography Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), a new reconstruction algorithm, named two-ratios-of-three-peaks method is proposed in this paper. Further, two methods for selecting appropriate initial values of the iterative calculation of CT-TDLAS are proposed. One is MLOS (multiplicative line of sight) method and the other one is ALOS (additive line of sight) method. Two-ratios-of-three-peaks (2R3P) algorithm combined with MART (multiplicative algebraic reconstruction technique) is finally developed for the enhancements of reconstructive calculations. The results have been compared with those obtained by the conventional one-ratio-of-two-peaks (1R2P) algorithm. In order to evaluate the performance of this algorithm, numerical test has been performed using phantom Gaussian temperature distributions with $11{\times}11$ square mesh. The performance of the constructed algorithm has been demonstrated by comparing the results obtained in actual burner experiments with those obtained by thermocouples. It has been verified that 2R3P algorithm with MART and MLOS showed best performance than that of 1R2P algorithm.
The purpose of this study is to evaluate and analyze the relationship between the external radiation dose reconstruction which is transmitted from the patient who receives radiation treatment through electronic portal imaging device (EPID) and the internal dose derived from the Monte Carlo simulation. As a comparative analysis of the two cases, it is performed to provide a basic indicator for similar studies. The geometric information of the experiment and that of the radiation source were entered into Monte Carlo n-particle (MCNPX) which is the computer simulation tool and to derive the EPID images, a tally card in MCNPX was used for visualizing and the imaging of the dose information. We set to source to surface distance (SSD) 100 cm for internal measurement and EPID. And the water phantom was set to be 100 cm of the source to surface distance (SSD) for the internal measurement and EPID was set to 90 cm of SSD which is 10 cm below. The internal dose was collected from the water phantom by using mesh tally function in MCNPX, accumulated dose data was acquired by four-portal beam exposures. At the same time, after getting the dose which had been passed through water phantom, dose reconstruction was performed using back-projection method. In order to analyze about two cases, we compared the penetrated dose by calibration of itself with the absorbed one. We also evaluated the reconstructed dose using EPID and partially accumulated (overlapped) dose in water phantom by four-portal beam exposures. The sum dose data of two cases were calculated as each 3.4580 MeV/g (absorbed dose in water) and 3.4354 MeV/g (EPID reconstruction). The result of sum dose match from two cases shows good agreement with 0.6536% dose error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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