In the present study, iodine-131 S values (rT ← thyroid) were calculated for 30 target organs and tissues using the most recently developed Korean reference computational phantoms. The calculated S values were then compared with those of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) reference computational phantoms to investigate the dosimetric impact of the Korean S values against those of the ICRP reference phantoms. The results showed significant differences in the S values due to the different anatomical/morphological characteristics between the Korean and ICRP reference phantoms. Most target organs/tissues showed that the S values of the Korean reference phantoms are lower than those of the ICRP reference phantoms, by up to about 4 times (male spleen and female thymus). Exceptionally, three target organs/tissues (gonads, thyroid, and extrathoracic region) showed that the S values of the Korean reference phantoms are greater, by 1.5-3.7 times. We expect that the S values calculated in the present study will be beneficially used to estimate organ/tissue doses of Korean patients under radioiodine therapy.
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.
Ham, Bo-Kyoung;Cho, Kun-Woo;Yeom, Yoen-Soo;Jeong, Jong-Hwi;Kim, Chan-Hyeong;Han, Min-Cheol
Journal of Radiation Protection and Research
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v.37
no.1
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pp.41-49
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2012
The objective of this study is for development of the reference Korean female phantom, HDRK-Woman. The phantom was constructed by adjusting a Korean woman voxel phantom to the Reference Korean data. The Korean woman phantom had been developed based on the high-resolution color slice images obtained from an adult Korean female cadaver. There were a total of 39 organs including the 27 organs specified in ICRP 103 for effective dose calculation. The voxel resolution of the phantom was $1.976{\times}1.976{\times}2.0619\;mm^3$ and the voxel array size is $261{\times}109{\times}825$ in the x, y and z directions. Then, the voxel resolution was changed to $2.0351{\times}2.0351{\times}2.0747\;mm^3$ for adjustment of the height and total bone mass of the phantom to the Reference Korean data. Finally, the internal organs and tissue were adjusted using in-house software program developed for 3D volume adjustment of the organs and tissue. The effective dose values of HDRK phantoms were calculated for broad parallel photon beams using MCNPX Monte Carlo code and compared with those of ICRP phantoms.
To evaluate the radiation exposure of workers participating in task where high radiation exposure is expected, two-dosimeter is typically provided radiation workers, one on the chest and the other on the back, at Korean nuclear power plants (NPPs). In a previous study, the NCRP (55:50) algorithm was selected as the optimal two-dosimeter algorithm (TDA) with various field tests and this TDA has been applied to all Korean NPPs since 2006. In 2007, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) published the new ICRP recommendation, ICRP 103, which provides the revised weighting factors for both radiation and tissues and the new reference phantom. In this study, the applicability of current NCRP (55:50) algorithm at Korean NPPs for ICRP 103 was analyzed. As a result, it was found that the NCRP (55:50) algorithm is still effective to estimate the effective dose of workers under ICRP 103.
Bangho Shin;Yumi Lee;Ji Won Choi;Soo Min Lee;Hyun Joon Choi;Yeon Soo Yeom
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.1949-1958
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2023
The International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 116 was released to provide a comprehensive dataset of the dose coefficients (DCs) for external exposures produced with the adult reference voxel phantoms of ICRP Publication 110. Although an advanced skeletal dosimetry method for photons and neutrons using fluence-to-dose response functions (DRFs) was introduced in ICRP Publication 116, the ICRP-116 skeletal DCs were calculated by using the simple method conventionally used (i.e., doses to red bone marrow and endosteum approximated by doses to spongiosa and/or medullary cavities). In the present study, the photon and neutron DRFs were used to produce skeletal DCs of the ICRP-110 reference phantoms, which were then compared with the ICRP-116 DCs. For photons, there were significant differences by up to ~2.8 times especially at energies <0.3 MeV. For neutrons, the differences were generally small over the entire energy region (mostly <20%). The general impact of the DRF-based skeletal DCs on the effective dose calculations was negligibly small, supporting the validity of the ICRP-116 effective DCs despite their skeletal DCs derived from the simple method. Meanwhile, we believe that the DRF-based skeletal DCs could be beneficial in better estimates of skeletal doses of individuals for risk assessments.
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.
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.
MIRD-type Korean adult male phantom, 'KMIRD' was constructed to calculate Korean-specific dosimetric quantities for radiation protection consideration. The external shape of KMIRD was based on national physical standard data of Korean. KMIRD has thicket trunk than MIRD5 and arm models divided from trunk. The height and weight of the KMIRD are 171 cm and 63.8 kg. ICRP23 data were referred to constitute organs and tissues of KMIRD. However nine organs were constructed based on Korean reference data provided by Radiation Health Research Institute. In the present study, the MCNPX2.3 Monte Carlo transport code was combined with KMIRD to calculate dose conversion coefficients for photon in the energy range from 0.05 to 10 MeV. The simulated irradiation geometries are broad parallel photon beams in AP, PA, LLAT and RLAT direction. Absorbed dose conversion coefficients were compared with data calculated with MIRD5, MIRD-type phantom based on ICRP23 reference man. In some organs, the discrepancies between two phantoms amount up to nearly 30%. The effective doses conversion coefficients of KMIRD are lower than those of MIRD5. The dose discrepancies between two MIRD-type phantoms ate because of physical differences between Korean and Western, also geometric differences between two phantoms. KMIRD should be revised using the full set of Korean reference data of all organs. The developed MIRD-type Korean adult male phantom can be applied to dose assessment of internal exposure.
In order to better understand the effects of absorbed radioiodine upon Korean reference adult male, a mathematical phantom representation was contrived based on composite data of the physiology of Korean reference adult male. Using this, S-values of radioiodine($^{131}I$) per each organ were calculated. The calculated S-values were compared to the existing data described in the TM-8381 report of ORNLcalculated on the basis of an ICRP-23 reference male. The results indicated that S-values were higher for the phantom based on Korean reference adult male. The results of this study illustrate that, while the bio-chemical constitution of each source and target organ of the torso are important, the relative location of the organs and characteristics of the radionuclides also exert important influences.
Background: Dose conversion coefficients (DCCs) have been commonly used to estimate radiation-dose absorption by human organs based on physical measurements of fluence or kerma. The International Commission on Radiological Protection (ICRP) has reported a library of DCCs, but few studies have been conducted on their applicability to non-Caucasian populations. In the present study, we collected a total of 8 Korean pediatric and adult voxel phantoms to calculate the organ DCCs for idealized external photon-irradiation geometries. Materials and Methods: We adopted one pediatric female phantom (ETRI Child), two adult female phantoms (KORWOMAN and HDRK Female), and five adult male phantoms (KORMAN, ETRI Man, KTMAN1, KTMAN2, and HDRK Man). A general-purpose Monte Carlo radiation transport code, MCNPX2.7 (Monte Carlo N-Particle Transport extended version 2.7), was employed to calculate the DCCs for 13 major radiosensitive organs in six irradiation geometries (anteroposterior, posteroanterior, right lateral, left lateral, rotational, and isotropic) and 33 photon energy bins (0.01-20 MeV). Results and Discussion: The DCCs for major radiosensitive organs (e.g., lungs and colon) in anteroposterior geometry agreed reasonably well across the 8 Korean phantoms, whereas those for deep-seated organs (e.g., gonads) varied significantly. The DCCs of the child phantom were greater than those of the adult phantoms. A comparison with the ICRP Publication 116 data showed reasonable agreements with the Korean phantom-based data. The variations in organ DCCs were well explained using the distribution of organ depths from the phantom surface. Conclusion: A library of dose conversion coefficients for major radiosensitive organs in a series of pediatric and adult Korean voxel phantoms was established and compared with the reference data from the ICRP. This comparison showed that our Korean phantom-based data agrees reasonably with the ICRP reference data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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