GEANT4 Medical Linac 2 예제 코드를 이용하여 선형가속기 전자선의 에너지 분포를 계산하였다. 입사 전자의 평균 에너지는 6, 9, 12, 16, 20 MeV이었으며, 전자선 특성에 영향을 주는 전자선 산란박 물질, 두께, 위치에 따른 에너지 분포를 계산하였다. 산란박 물질은 납, 구리, 알루미늄, 금을 사용하였다. 산란박 위치를 변경하여 선형 가속기 헤드 속 산란박 위치가 전자 및 광자 에너지 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 의료용 선형가속기 시뮬레이션의 기초자료인 에너지 분포에 대해 여러 가지 산란박 조건을 적용하여 경향을 나타내었다. 이 결과는 선형가속기 헤드 설계에 이용될 수 있을 것으로 본다.
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
한국의학물리학회지:의학물리
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제31권2호
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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.
본 연구에서는 의료용 선형가속기 제작을 위해 개발된 연구용 선형가속기의 전자선에 대한 선량학적 특성을 실험적으로 평가하였다. 본 논문에서는 전자총 가열 전류에 따른 에너지의 변화와 출력 흡수선량 측정 결과를 보고하고자 한다. 전자선의 에너지는 필름 측정법을 써서 평균에너지와 최빈에너지의 관점에서 결정하였다. 출력 흡수선량은 최적 에너지에 대하여 평행평판형 전리함을 사용하여 물속 깊이선량율을 측정하고 TRS-398 프로토콜에 따라 결정하였다. 측정 결과 전자총 가열 전류 2.02~2.50 A에서 평균에너지와 최빈에너지는 5.94~2.80 MeV와 6.54~3.31 MeV로 변화하였다. 그리고 평균에너지 5.94 MeV의 전자선에 대해 물속 기준 깊이에서 출력 흡수선량은 5.41 Gy/min으로 나타났다.
Jeong, Dong Hyeok;Lee, Manwoo;Lim, Heuijin;Kang, Sang Koo;Jang, Kyoung Won
한국의학물리학회지:의학물리
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제31권4호
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pp.145-152
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2020
Purpose: In ionization-chamber dosimetry for high-dose-rate electron beams-above 20 mGy/pulse-the ion-recombination correction methods recommended by the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) are not appropriate, because they overestimate the correction factor. In this study, we suggest a practical ion-recombination correction method, based on Boag's improved model, and apply it to reference dosimetry for electron beams of about 100 mGy/pulse generated from an electron linear accelerator (LINAC). Methods: This study employed a theoretical model of the ion-collection efficiency developed by Boag and physical parameters used by Laitano et al. We recalculated the ion-recombination correction factors using two-voltage analysis and obtained an empirical fitting formula to represent the results. Next, we compared the calculated correction factors with published results for the same calculation conditions. Additionally, we performed dosimetry for electron beams from a 6 MeV electron LINAC using an Advanced Markus® ionization chamber to determine the reference dose in water at the source-to-surface distance (SSD)=100 cm, using the correction factors obtained in this study. Results: The values of the correction factors obtained in this work are in good agreement with the published data. The measured dose-per-pulse for electron beams at the depth of maximum dose for SSD=100 cm was 115 mGy/pulse, with a standard uncertainty of 2.4%. In contrast, the ks values determined using the IAEA and AAPM methods are, respectively, 8.9% and 8.2% higher than our results. Conclusions: The new method based on Boag's improved model provides a practical method of determining the ion-recombination correction factors for high dose-per-pulse radiation beams up to about 120 mGy/pulse. This method can be applied to electron beams with even higher dose-per-pulse, subject to independent verification.
Lim, Heuijin;Lee, Manwoo;Yi, Jungyu;Kang, Sang Koo;Kim, Me Young;Jeong, Dong Hyeok
한국의학물리학회지:의학물리
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제28권2호
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pp.49-53
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2017
The energy distribution was calculated for an electron beam from an electron linear accelerator developed for medical applications using computational methods. The depth dose data for monoenergetic electrons from 0.1 MeV to 8.0 MeV were calculated by the DOSXYZ/nrc code. The calculated data were used to generate the energy distribution from the measured depth dose data by numerical iterations. The measured data in a previous work and an in-house computer program were used for the generation of energy distribution. As results, the mean energy and most probable energy of the energy distribution were 5.7 MeV and 6.2 MeV, respectively. These two values agreed with those determined by the IAEA dosimetry protocol using the measured depth dose.
It is known that fixed source to skin distance (SSD) cannot be used when the treatment field is sloped or larger than the size of second collimator in electron beam irradiation and inverse square law using effective ssd should be adopted. Effective SSDs were measured in different field sizes in each 6, 9, 12, 15 and 18MeV electron energy by suing NELAC 1018D linear accelerator of Kosin Medical Center. We found important parmeters of effective SSD. 1. Minimum effective SSD was 58.8cm in small field size of $6\pm6cm$ and maximum effective SSD was 94.9cm in large field size of $25\pm25cm$, with 6MeV energy. It's difference was 36.1cm. The dose rate at measuring point was quite different even with a small difference of SSD in small field $(6\times6cm)$ and low energy (6 MeV). 2. Effective SSD increased with field size in same electron energy. 3. Effective SSDs gradually increased with the electron energies and reached maximum at 12 or 15 MeV electron energy and decreased again at 18MeV electron energy in each identical field size. And so the effective SSD should be measured in each energy and field size for practical radiotherapy.
The Korea Institute of Radiological and Medical Sciences (KIRAMS) electron microbeam system has been built with its prototype components. The system is composed of an electron gun, a beam transport chamber, and a cell image acquisition and positioning stage. Each component has been upgraded through repetitive performance tests for various parametric arrangements. This paper presents the preliminary results of the performance test on the beam control and detection parts of the system.
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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제55권9호
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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.
Sun-Hong Min;Chawon Park;Ilsung Cho;Minho Kim;Sukhwal Ma;Won Taek Hwang;Kyeong Min Kim;Seungwoo Park;Min Young Lee;Eun Ju Kim;Kyo Chul Lee;Yong Jin Lee;Bong Hwan Hong
대한방사성의약품학회지
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제6권2호
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pp.102-115
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2020
In the state of Positronium (Ps), which is an unstable material created by the temporary combination of electrons and positrons, the imaging technology through photo-conversion methodology is emerging as a new research theme under resonance conditions through terahertz electromagnetic waves. Normally, Positronium can be observed in the positron emission computed tomography (PET) process when an unstable, separate state that remains after the pair annihilation of an electron and a positron remains. In this study, terahertz (THz) waves and Cherenkov radiation (CR) are generated using the principle of ponderomotive force in the plasma wake-field acceleration, and electrons and positrons are simultaneously generated by using a relativistic electron beam without using a PET device. We confirm the possibility of Positronium photoconversion technology in terahertz electromagnetic resonance conditions through experimental studies that generate an unstable state. Here, a relativistic electron beam (REB) energy of 0.5 MeV (γ=2) was used, and the terahertz wave frequencies is G-band. Meanwhile, a THz wave mode converting three-stepped axicon lens was used to apply the photoconversion technology. Through this, light emission in the form of a luminescence-converted Bessel beam can be verified. In the future, it can be used complementarily with PET in nuclear medicine in the field of medical imaging.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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