Hyun Kim;Heuijin Lim;Sang Koo Kang;Sang Jin Lee;Tae Woo Kang;Seung Wook Kim;Wung-Hoa Park;Manwoo Lee;Kyoung Won Jang;Dong Hyeok Jeong
Progress in Medical Physics
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v.34
no.3
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pp.33-39
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2023
Purpose: FLASH radiotherapy (RT) using ultra-high dose rate (>40 Gy/s) radiation is being studied worldwide. However, experimental studies such as preclinical studies using small animals are difficult to perform due to the limited availability of irradiation devices and methods for generating a FLASH beam. In this paper, we report the initial dosimetry results of a prototype electron linear accelerator (LINAC)-based irradiation system to perform ultra-high dose rate (UHDR) preclinical experiments. Methods: The present study used the prototype electron LINAC developed by the Research Center of Dongnam Institute of Radiological and Medical Sciences (DIRAMS) in Korea. We investigated the beam current dependence of the depth dose to determine the optimal beam current for preclinical experiments. The dose rate in the UHDR region was measured by film dosimetry. Results: Depth dose measurements showed that the optimal beam current for preclinical experiments was approximately 33 mA, corresponding to a mean energy of 4.4 MeV. Additionally, the average dose rates of 80.4 Gy/s and 162.0 Gy/s at a source-to-phantom surface distance of 30 cm were obtained at pulse repetition frequencies of 100 Hz and 200 Hz, respectively. The dose per pulse and instantaneous dose rate were estimated to be approximately 0.80 Gy and 3.8×105 Gy/s, respectively. Conclusions: Film dosimetry verified the appropriate dose rates to perform FLASH RT preclinical studies using the developed electron-beam irradiator. However, further research on the development of innovative beam monitoring systems and stabilization of the accelerator beam is required.
Jae Seok Kim;Byeong Ryong Park;Han Sung Kim;In Mo Eo;Jaeryong Yoo;Won Il Jang;Minsu Cho;HyoJin Kim;Yong Kyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.1
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pp.123-131
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2024
Electron paramagnetic resonance (EPR) dosimetry for a tooth from an individual exposed is well known as retrospective dosimetry in radiological accidents. A major constraint of the conventional X-band tooth-EPR dosimetry is the necessity to extract the tooth of the exposed patient for dose assessment. In this study, to conduct the dose assessments of exposed patients through part-extraction of tooth enamel, the minimum detectable dose (MDD) of the tooth enamel was evaluated based on the amount of mass. Further, a field test was conducted via intercomparison using various dose assessment methods to verify the feasibility of X-band tooth-EPR dosimetry using the minimum mass of tooth enamel. The intercomparison results demonstrated that effective dose determination via X-band tooth-EPR dosimetry is reliable. Consequently, it was determined that the minimum mass of tooth enamel required to evaluate an absorbed dose above 0.5 Gy is 15 mg. Thus, EPR dosimetry using 15 mg of tooth enamel can be applied in the triage and initial medical response stages for patients exposed during radiological accidents. This approach represents an advancement in managing radiological accidents by offering a more efficient and less invasive method of dose assessment.
Beom-Jin Jang;Ha-Yun Nam;Hye-Min Shin;Dong-Min Yun;Seung-Kook Lee;In-Hwa Jang;Sungchul Kim
Journal of radiological science and technology
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v.46
no.5
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pp.409-415
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2023
Although pediatric X-ray examinations are continuously increasing, there are not many studies on the radiation exposure to children and X-ray examination assistants according to X-ray Exposure conditions. Accordingly, we measured the radiation exposure dose of pediatric and X-ray examination assistants according to the standard guidelines and clinical average X-ray Exposure conditions when X-ray examination 10-year-old children. The effective dose and organ dose to pediatric were measured using an Dose area production meter and Monte Carlo-based PCXMC program, and the exposure dose of X-ray examination assistants was measured using an ion-chamber. When performing abdominal supine AP projection, the effective dose to children was up to 2.38 times higher under clinical average X-ray Exposure conditions than the standard guidelines. In addition, during abdominal supine AP projection, the radiation exposure dose to the X-ray examination assistants was highest on the hands at 0.0148 ~ 0.0709 mSv, and exposure dose could be reduced by up to 35% when wearing protective gloves. In conclusion, because the X-ray Exposure conditions used in clinical are unnecessarily high, unnecessary medical radiation exposure could be reduced if appropriate X-ray Exposure conditions and the radiation field area were minimized and the assistant wore shielding gloves.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.202-205
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2002
This paper describes the spot scanning with $^{11}$ C beams for the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC). The concave-shaped irradiation field was optimized and the dose distribution was measured by 128-ch ionization chamber. Because of the wide momentum spread inherent in $^{11}$ C beams, the dispersion caused from the beam line and the scanning magnets should be taken into account to calculate the dose distribution of $^{11}$ C beams and their irradiated field. The reconstructed dose distribution is in good agreement with the experimental results.
Kim, You-Hyun;Huh, Joon;Kim, Seung-Chul;Yoon, Jong-Min
Journal of radiological science and technology
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v.18
no.1
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pp.55-62
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1995
This study was performed to find out dose distribution, pdd, surface dose and off center ratio. A few articles is analysis of dose data in radiotherapy field, there is no standardized measure of an assessment of exposure dose at diagnostic radiology, yet. And authors demonstrated a new assessment measure by ion chamber, TLD and film dosimetry system. We assurance that our data is useful to quantiative analysis of exposure dose and clinical fields for reduction of radiation dose.
Jang, Kyoung Won;Lee, Manwoo;Lim, Heuijin;Kang, Sang Koo;Lee, Sang Jin;Kim, Jung Kee;Moon, Young Min;Kim, Jin Young;Jeong, Dong Hyeok
Progress in Medical Physics
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v.31
no.2
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pp.9-19
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2020
Purpose: This study aims to develop a multi-purpose electron beam irradiation device for preclinical research and material testing using the research electron linear accelerator installed at the Dongnam Institute of Radiological and Medical Sciences. Methods: The fabricated irradiation device comprises a dual scattering foil and collimator. The correct scattering foil thickness, in terms of the energy loss and beam profile uniformity, was determined using Monte Carlo calculations. The ion-chamber and radiochromic films were used to determine the reference dose-rate (Gy/s) and beam profiles as functions of the source to surface distance (SSD) and pulse frequency. Results: The dose-rates for the electron beams were evaluated for the range from 59.16 Gy/s to 5.22 cGy/s at SSDs of 40-120 cm, by controlling the pulse frequency. Furthermore, uniform dose distributions in the electron fields were achieved up to approximately 10 cm in diameter. An empirical formula for the systematic dose-rate calculation for the irradiation system was established using the measured data. Conclusions: A wide dose-rate range electron beam irradiation device was successfully developed in this study. The pre-clinical studies relating to FLASH radiotherapy to the conventional level were made available. Additionally, material studies were made available using a quantified irradiation system. Future studies are required to improve the energy, dose-rate, and field uniformity of the irradiation system.
This study were compared with the direct measurement and indirect dose methods through various dose calculation in head and wrist. And, the modified equation was proposed considering equipment type, setting conditions, tube voltage, inherent filter, added filter and its accompanied back scatter factor. As a result, it decreased the error of the direct measurement than the existing dose calculation. Accordingly, diagnostic radiography patient dose comparison would become easier and radiogrphic exposure control and evaluation will become more efficient. The study findings are expected to be useful in patients' effective dose rate evaluation and dose reduction.
The biological effects of radiation are dependent on the dose rate and dose of radiation. In this study, effects of dose and dose rate using whole body radiation on plasma cytokines and blood count from male BALB/c mice were evaluated. We examined the blood and cytokine changes in mice exposed to a low (3.49m Gy $h^{-1}$) and high (2.6 Gy $min^{-1}$) dose rate of radiation at a total dose of 0.5 and 2 Gy, respectively. Blood from mice exposed to radiation were evaluated using cytokine assays and complete blood count. Peripheral lymphocytes and neutrophils decreased in a dose dependent manner following high dose rate radiation. The peripheral lymphocytes population remained unchanged following low dose rate radiation; however, the neutrophils population increased after radiation. The sera from these mice exhibited elevated levels of flt3 ligand and granulocyte-colony-stimulating factor (G-CSF), after high/low dose rate radiation. These results suggest that low-dose-rate radiation does not induce blood damage, which was unlike high-dose-rate radiation treatment; low-dose-rate radiation exposure activated the hematopoiesis through the increase of flt3 ligand and G-CSF.
Hyun Kim;Dong Hyeok Jeong;Sang Koo Kang;Manwoo Lee;Heuijin Lim;Sang Jin Lee;Kyoung Won Jang
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.9
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pp.3417-3422
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2023
Recently, as the clinically positive biological effects of ultra-high dose rate (UHDR) radiation beams have been revealed, interest in flash radiation therapy has increased. Generally, FLASH preclinical experiments are performed using UHDR electron beams generated by linear accelerators. Real-time monitoring of UHDR beams is required to deliver the correct dose to a sample. However, it is difficult to use typical transmission-type ionization chambers for primary beam monitoring because there is no suitable electrometer capable of reading high pulsed currents, and collection efficiency is drastically reduced in pulsed radiation beams with ultra-high doses. In this study, a monitoring method using bremsstrahlung photons generated by irradiation devices and a water phantom was proposed. Charges collected in an ionization chamber located at the back of a water phantom were analyzed using the bremsstrahlung tail on electron depth dose curves obtained using radiochromic films. The dose conversion factor for converting a monitored charge into a delivered dose was determined analytically for the Advanced Markus® chamber and compared with experimentally determined values. It is anticipated that the method proposed in this study can be useful for monitoring sample doses in UHDR electron beam irradiation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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