• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권2호
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• pp.100-106
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• 2023

Background: As breast tissue expanders consist of metallic materials in the needle guard and ferromagnetic injection port, irradiation can produce radioactivation. Materials and Methods: A CPX4 (Mentor Worldwide LLD) breast tissue expander was exposed using the Versa HD (Elekta) linear accelerator. Two photon energies of 6 and 10 MV-flattening filter free (FFF) beams with 5,000 monitor units (MU) were irradiated to identify the types of radiation. Furthermore, 300 MU with 10 MV-FFF beam was exposed to the CPX4 breast tissue expander by varying the machine dose rates (MDRs) 600, 1,200, and 2,200 MU/min. To assess the instantaneous dose rates (IDRs) solely from the CPX4, a tissue expander was placed outside the treatment room after beam irradiation, and a portable radioisotope identification device was used to identify the types of radiation and measure IDR. Results and Discussion: After 5,000 MU delivery to the CPX4 breast tissue expander, the energy spectrum whose peak energy of 511 keV was found with 10 MV-FFF, while there was no resultant one with 6 MV-FFF. The time of each measurement was 1 minute, and the mean IDRs from the 10 MV-FFF were 0.407, 0.231, and 0.180 μSv/hr for the three successive measurements. Following 10 MV-FFF beam irradiation with 300 MU indicated around the background level from the first measurement regardless of MDRs. Conclusion: As each institute room entry time protocol varies according to the working hours and occupational doses, we suggest an addition of 1 minute from the institutes' own room entry time protocol in patients with CPX4 tissue expander and the case of radiotherapy vaults equipped with a maximum energy of 10 MV photon beams.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제38권4호
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• pp.451-461
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• 2015

MV방사선 치료는 둘러싸여 있는 정상조직의 피폭선량을 최소화 하면서, target volume 내에 정확하게 선량을 전달하는데 있어 중요한 요인이다. 본 연구에서는 방사선 치료의 높은 정확성을 유지하기 위하여 megavoltage X-ray imaging (MVI)에서 edge block 을 사용한 digital radiography (DR) system 검출기의 modulation transfer function (MTF: 변조전달함수), the noise power spectrum (NPS: 잡음전력스펙트럼) and the detective quantum efficiency (DQE: 양자검출효율)를 측정하고자 한다. 우리는 텅스텐으로 구성된 19 (thickness) ${\times}$ 10 (length) ${\times}$ 1 (width) $cm^3$의 edge block을 사용하였으며, 다음과 같은 setting들로 pre-sampling modulation transfer function (MTF)를 계산하였다: 6-megavolt (MV) energy를 사용하고, 다양한 Radiotherapy장비인 TrueBeamTM (Varian), BEAMVIEWPLUS (Siemens), iViewGT (Elekta), ClinacR iX (Varian) 를 사용하였다. MTF결과에서 Varian TrueBeamTM flattening filter free가 MTF의 50% ($mm^{-1}$)에서 0.46, 10% ($mm^{-1}$) 에서 1.40로 가장 highest value를 보였다. Noise 분포는 Elekta iViewGT가 가장 낮은 분포를 보였다. DQE에서는 E lekt a iViewGT가 peak DQE에서 0.0026 그리고 $1mm^{-1}$ DQE 에서 0.00014로 가장 높았다. 본 연구는 Edge method를 이용하여 MTF와 DQE산출을 재현하였으며, 현재 임상에서 사용되는 DR 시스템 측정의 높은 정확성을 유지할 수 있었으며 이러한 연구는 전통적인 QA 영상화뿐만 아니라 검출기 개발 연구에 있어서 정량적인 MTF, NPS, DQE 측정에 더욱 더 효율적으로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.31-39
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• 2020

목 적: 본 연구는 HalcyonTM과 TrueBeamTM에서 사용하는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 이용하여 전산화치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)에서 계산된 선량과 광자극형광선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter, OSLD)로 측정된 표재 선량(Superficial dose)을 비교하고자 한다. 재료 및 방법: 팬텀연구를 위해 인체모형 팬텀(Human Phantom)의 CT 영상을 이용하여 치료계획시스템에서 성문암(Glottic cancer)과 유사한 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV)과 두경부위의 등 중심점(Iso-center) 위치에 측정을 위한 Point(M), Point(R), Point(L)의 구조물을 설정하고 체표윤곽(Body contour)에 5mm Bolus를 적용하였다. 그 후 전산화치료계획은 HalcyonTM과 TrueBeamTM의 6MV-FFF 에너지를 이용하여 정적(Static) 세기변조방사선치료(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT)와 용적변조회전치료(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)계획을 각각 수립하였다. 전산화치료계획과 동일하게 재현하기 위해 OSLD를 등 중심점에 위치시키고 5mm Bolus를 적용하여 선량 전달 후 오차율을 비교하였다. 결 과: 인체모형 팬텀을 사용한 실험 결과 HalcyonTM의 전산화치료계획시스템에서의 점 선량과 OSLD를 이용한 선량 측정의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 1.7±1.2%, 4.0±2.8%로 확인되었으며, TrueBeamTM의 오차율의 절댓값의 평균은 VMAT, IMRT 각각 2.4±0.4%, 8.6±1.8%로 확인되었다. 결 론: 실험결과 HalcyonTM을 기준으로 TrueBeamTM에서 VMAT과 IMRT 각각 2.4배, 3.6배 더 큰 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 표재 선량에 대한 정확한 선량평가가 이루어져야 하는 경우, TrueBeamTM보다 HalcyonTM에서 정확한 선량 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제34권
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• pp.31-42
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• 2022

목 적: 본 연구는 6MV-FFF(Flattening Filter Free) 에너지를 사용하는 Tomotherapy, Halcyon, True-Beam 장비를 이용하여 가상의 표적 용적에 대한 표면 선량 값을 측정, 비교평가하고자 한다. 대상 및 방법: IMRT 팬텀(IBA, Germany)을 이용하였으며 표면 선량 측정의 정확도를 높이기 위해 without bolus, 0.5 cm bolus, 1 cm bolus 총 세 가지 조건으로 전산화 단층촬영을 시행하였다. 가상의 표적 깊이에 치료 계획 용적(Planning Target Volume, PTV)을 설정하고 1회, 200 cGy로 치료 계획을 각각 수립하였다. 표면 선량 측정은 Gafchromic EBT3 필름을 전산화 치료 계획과 동일한 구간에 위치시켜 10회 반복 측정한 뒤 분석하였다. 결 과: 각 장비 별 실험 결과 without bolus, 0.5 cm bolus, 1 cm bolus 순서로 표면 선량 측정값의 평균은 Tomotherapy에서 115.2±2.0 cGy, 194.4±3.3 cGy, 200.7±2.9 cGy로 확인되었고, Halcyon에서 104.7±3.0 cGy, 180.1±10.8 cGy, 187.0±10.1 cGy로 확인되었으며, TrueBeam에서 92.4±3.2 cGy, 148.6±5.7 cGy, 155.8±6.1 cGy로 확인되었다. 세 가지 조건에서 모두 치료 계획 시스템과 동일하게 Tomotherapy, Halcyon, TrueBeam 순으로 높게 측정되었다. 결 론: Tomotherapy와 Halcyon에서 TrueBeam 장비에 비해 표면 선량이 높게 측정되었다. 치료 부위와 치료 목적에 맞춰 장비 별 특성이 고려된다면 치료 효율성의 증가뿐 아니라 환자의 치료 만족도도 높아질 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.313-320
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• 2014

목 적 : Spine SBRT 치료 시 보편적인 치료방법인 콜리메이터 각도 $30^{\circ}$와 $330^{\circ}$를 각각 사용한 2회전 치료계획 (이하 Universal MLC VMAT)과 MLC 운동 방향과 척수 또는 마미 (이하 OAR)의 장축을 일치시킨 콜리메이터 각도 $273^{\circ}$와 $350^{\circ}$를 사용한 2회전 치료계획 (이하 Coaxial MLC VMAT) 유용성을 비교, 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 Varian TBX을 이용하여, Coaxial MLC VMAT 치료 계획으로 치료 받은 spine SBRT환자 10명을 대상으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse (ver 10.0.42, Varian, USA), PRO3 (Progressive Resolution Optimizer 10.0.28), AAA (Anisotropic Analytic Algorithm Ver 10.0.28) 알고리즘을 이용하였다. 치료계획은 VMAT로 겐트리 회전반경이 각각 $360^{\circ}$인 두 개의 ARC, 10MV FFF (Flattening Filter Free)를 이용하여 수립하였고, 각 ARC는 콜리메이터 각도 $273^{\circ}$, $350^{\circ}$로 설정하였다. 기존 치료계획을 바탕으로 실험군인 Universal MLC VMAT 치료계획을 수립하였다. 콜리메이터 각도를 제외한 모든 조건은 동일하게 설정하였으며, 특히 최적화 (VMAT optimization) 과정에서 무작위하게 나타나는 선량차이를 최소화하기 위해 각각 2회의 최적화, 선량 계산 과정을 거쳤다. 계산 grid 는 0.2 cm, normalization은 타겟 $V_{100%}=90%$로 설정하였다. OAR의 선량 $V_{10Gy}$, $D_{0.03cc}$, Dmean, 타겟의 H.I (Homogeneity index) 그리고 각 치료 계획의 Total MU를 평가 지표로 설정하였고, Mapcheck2 (Sun Nuclear Co., USA) 와 Mapphan (Sun Nuclear Co., USA) 그리고 SNC patient (Sun Nuclear Co., USA Ver 6.1.2.18513) 를 이용하여 Coaxial MLC VMAT 계획의 임상 적용 가능 여부 확인을 위한 IMRT verification QA (gamma test)를 실시하였다. 결 과 : 두 치료계획을 비교한 결과 OAR의 $V_{10Gy}$차이는 최대 4.1%, 최소 0.4%, 평균 1.9%로, $D_{0.03cc}$ 는 최대 83.5 cGy, 최소 2.2 cGy, 평균 33.3 cGy로 Coaxial MLC VMAT plan 이 더 낮은 것으로 나타났다. Dmean 또한 최대 34.8 cGy, 최소 -13.0 cGy, 평균 9.6 cGy로 Coaxial MLC VMAT plan 이 낮은 것으로 나타났다. H.I. 는 최대 0.04, 최소 0.01로 Coaxial MLC VMAT plan 이 평균 0.02 낮은 것으로 나타났으며, Total MU의 평균값을 비교한 결과 Coaxial MLC VMAT plan 이 평균 74.1 MU 더 낮게 나타났다. Coaxial MLC VMAT plan에 대한 IMRT verification gamma test 결과는 1 mm / 2%, pass rate 90.0% 기준을 모두 통과하였다. 결 론 : Coaxial MLC VMAT 치료계획은 Universal MLC VMAT 치료계획에 비해 대부분의 평가지표에서 유리한 것으로 나타냈으며 특히 OAR의 선량 $V_{10Gy}$을 낮추는데 있어 탁월한 것으로 사료된다. 실험결과를 바탕으로 두 치료 계획을 비교해 볼 때, 같은 MU를 사용한다면 Coaxial MLC VMAT 치료계획이 Universal MLC VMAT 치료계획에 비해 효율적이라 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.9-16
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• 2018

목 적 : 뇌 정위적 방사선수술은 외과적 수술로 인한 합병증 발생 비율이 높은 질환을 비침습적으로 치료할 수 있다. 하지만 뇌 정위적 방사선수술은 방사선을 이용하기 때문에 분할방사선치료와 같이 방사선에 의한 부작용을 동반할 수 있다. 두경부 등의 분할방사선치료 시 방사선에 의한 부작용을 줄이기 위해 Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(C-VMAT)와 Non-Coplanar Volumetric Modulated Arc Therapy(NC-VMAT)가 주변 정상조직에 미치는 영향에 대한 분석이 이루어졌지만, 뇌 정위적 방사선수술에서는 이러한 내용들이 분석되지 않았다. 본 연구에서는 뇌 정위적 방사선수술을 실시한 환자를 대상으로 C-VMAT과 NC-VMAT을 비교, 분석하여 NC-VMAT의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 뇌 정위적 방사선수술 13건을 대상으로 하였으며, C-VMAT, NC-VMAT 치료 계획을 진행하였다. 치료 계획 용적은 최소 0.78 cc에서 최대 12.26 cc의 용적을 가지고 있었으며, 처방 선량은 15~24 Gy가 처방되었다. 치료 장비는 trueBEAM Stx(Varian Medical Systems, USA)을 사용하였으며, 치료 계획에 사용된 에너지는 6 MV Flattening Filter Free(6FFF) X-선을 이용하였다. C-VMAT 치료계획은 half 2 Arc 또는 full 2 Arc를 사용하여 치료계획을 진행했으며, NC-VMAT 치료계획은 $40{\sim}190^{\circ}$의 Arc를 3~7개 사용하고, couch의 각도 또한 3~7개의 각도로 구성하여 치료계획을 진행하였다. 결 과 : 최대선량의 평균 값은 C-VMAT에서 $105.1{\pm}1.37%$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $105.8{\pm}1.71%$로 나타났다. C-VMAT의 처방 선량 지수(Conformity index)는 $1.08{\pm}0.08$로 나타났고, 선량 균질 지수(Homogeneity Index)는 $1.03{\pm}0.01$로 나타났다. NC-VMAT의 처방 선량 균질지수는 $1.17{\pm}0.1$, 선량 균질지수는 $1.04{\pm}0.01$로 나타났다. 뇌의 $V_2$, $V_8$, $V_{12}$, $V_{18}$, $V_{24}$는 C-VMAT에서 $176{\pm}149.36cc$, $31.50{\pm}25.03cc$, $16.53{\pm}12.63cc$, $8.60{\pm}6.87cc$, $4.03{\pm}3.43cc$로 나타났으며, NC-VMAT에서는 $135.55{\pm}115.93cc$, $24.34{\pm}17.68cc$, $14.74{\pm}10.97cc$, $8.55{\pm}6.79cc$, $4.23{\pm}3.48cc$로 나타냈다. 결 론 : 최대선량과 처방 선량 지수, 선량 균질 지수 항목에서는 C-VMAT과 NC-VMAT이 큰 차이를 보이지는 않았다. 뇌의 선량 당 용적은 $V_2{\sim}V_{18}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.5 %에서 최대 48 %의 차이가 나타냈다. $V_{19}{\sim}V_{24}$까지 구간에서 값의 차이는 최소 0.4 %에서 최대 4.8 %의 차이가 나타냈다. 방사선괴사(Radionecrosis)가 발생하기 시작하는 $V_{12}$ 용적의 평균 값을 비교해본 결과 NC-VMAT 이 C-VMAT 대비 약 12.2 % 적은 용적을 포함하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 NC-VMAT 치료 계획을 수립한다면, $V_2{\sim}V_{18}$의 용적을 줄일 수 있기 때문에 방사선괴사를 줄일 수 있을 것이라 사료된다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제16권12호
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• pp.5019-5024
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• 2015

Background: The purpose of this study was to assess the dosimetric and clinical feasibility of volumetric modulated arc based hypofractionated stereotactic radiotherapy (RapidArc) treatment for large acoustic schwannoma (AS >10cc). Materials and Methods: Ten AS patients were immobilized using BrainLab mask. They were subject to multimodality imaging (magnetic resonance and computed tomography) to contour target and organs at risk (brainstem and cochlea). Volumetric modulated arc therapy (VMAT) based stereotactic plans were optimized in Eclipse (V11) treatment planning system (TPS) using progressive resolution optimizer-III and final dose calculations were performed using analytical anisotropic algorithm with 1.5 mm grid resolution. All AS presented in this study were treated with VMAT based HSRT to a total dose of 25Gy in 5 fractions (5fractions/week). VMAT plan contains 2-4 non-coplanar arcs. Treatment planning was performed to achieve at least 99% of PTV volume (D99) receives 100% of prescription dose (25Gy), while dose to OAR's were kept below the tolerance limits. Dose-volume histograms (DVH) were analyzed to assess plan quality. Treatments were delivered using upgraded 6 MV un-flattened photon beam (FFF) from Clinac-iX machine. Extensive pretreatment quality assurance measurements were carried out to report on quality of delivery. Point dosimetry was performed using three different detectors, which includes CC13 ion-chamber, Exradin A14 ion-chamber and Exradin W1 plastic scintillator detector (PSD) which have measuring volume of $0.13cm^3$, $0.009cm^3$ and $0.002cm^3$ respectively. Results: Average PTV volume of AS was 11.3cc (${\pm}4.8$), and located in eloquent areas. VMAT plans provided complete PTV coverage with average conformity index of 1.06 (${\pm}0.05$). OAR's dose were kept below tolerance limit recommend by American Association of Physicist in Medicine task group-101(brainstem $V_{0.5cc}$ < 23Gy, cochlea maximum < 25Gy and Optic pathway <25Gy). PSD resulted in superior dosimetric accuracy compared with other two detectors (p=0.021 for PSD.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권3호
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• pp.111-116
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• 2016

This study is to evaluate the dosimetric impact of dosimetric leaf gap (DLG) and transmission factor (TF) at different measurement depths and field sizes for high definition multileaf collimator (HD MLC). Consequently, its clinical implication on dose calculation of treatment planning system was also investigated for pancreas stereotactic body radiation therapy (SBRT). The TF and DLG were measured at various depths (5, 8, 10, 12, and 15 cm) and field sizes ($6{\times}6$, $8{\times}8$, and $10{\times}10cm^2$) for various energies (6 MV, 6 MV FFF, 10 MV, 10 MV flattening filter free [FFF], and 15 MV). Fifteen pancreatic SBRT cases were enrolled in the study. For each case, the dose distribution was recomputed using a reconfigured beam model of which TF and DLG was the closest to the patient geometry, and then compared to the original plan using the results of dose-volume histograms (DVH). For 10 MV FFF photon beam, its maximum difference between 2 cm and 15 cm was within 0.9% and it is increased by 0.05% from $6{\times}6cm^2$ to $10{\times}10cm^2$ for depth of 15 cm. For 10 MV FFF photon beam, the difference in DLG between the depth of 5 cm and 15 cm is within 0.005 cm for all field sizes and its maximum difference between field size of $6{\times}6cm^2$ and $10{\times}10cm^2$ is 0.0025 cm at depth of 8 cm. TF and DLG values were dependent on the depth and field size. However, the dosimetric difference between the original and recomputed doses were found to be within an acceptable range (<0.5%). In conclusion, current beam modeling using single TF and DLG values is enough for accurate dose calculation.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.571-575
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• 2016

본 연구에서는 몬테칼로 전산모사 코드인 GATE6 (Geant4 Application for Tomographic Emission ver.6)를 사용하여 의료용 선형 가속기인 Varian사의 Clinac 21EX를 모사하고, 6 MV 광자선의 선량 특성을 평가하였다. 몬테칼로 방법은 방사선 치료시 환자 내의 선량분포를 계산하는 가장 정확한 방법으로 널리 이용되고 있다. 몬테칼로 기반의 코드를 이용하여 선형가속기의 조사 헤드부를 통과하는 입자의 흐름을 모사하는 것은 조사선량을 정량화 하는데 필요한 입자들의 에너지, 공간 분포와 같은 임상적인 빔의 특성을 결정하기 위한 실용적인 방법이다. 본 연구에서 모사한 선형가속기의 조사 헤드부는 빔 경로에 위치한 타겟, 일차 콜리메이터, 선속 평탄 필터, 이온전리함, 이차 콜리메이터로 구성된다. 모사된 선형가속기를 이용하여 선원-표면간 거리 100 cm, 조사야 $10{\times}10cm^2$ 조건에서 물팬텀 내의 광자선 에너지 스펙트럼(energy spectrum), 심부선량백분율(percentage depth dose), 선량프로파일(dose profiles)을 측정하였으며, 이 결과값을 실험 측정값과 비교하여 정확성을 검증하였다. 본 연구에서는 모사를 통한 결과값과 실험값이 매우 일치함을 보였으며, 이를 통해 GATE6 전산모사 코드는 방사선치료에 사용되는 광자선을 모사하기에 효과적임을 입증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권4호
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• pp.442-449
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• 2010

Recently, the neutron irradiation for large diameter silicon (Si)-ingots of more than 8" diameter is requested to satisfy the demand for the neutron transmutation doping silicon (NTD-Si). By increasing the Si-ingot diameter, the radial non-uniformity becomes larger due to the neutron attenuation effect, which results in a limit of the feasible diameter of the Si-ingot. The current evaluation method has a certain limit to precisely evaluate the radial uniformity of Si-ingot because the current evaluation method does not consider the effect of the Si-ingot diameter on the radial uniformity. The objective of this study is to propose a new evaluation method of radial uniformity by improving the conventional evaluation approach. To precisely predict the radial uniformity of a Si-ingot with large diameter, numerical verification is conducted through comparison with the measured data and introducing the new evaluation method. A new concept of a gradient is introduced as an alternative approach of radial uniformity evaluation instead of the radial resistivity gradient (RRG) interpretation. Using the new concept of gradient, the normalized reaction rate gradient (NRG) and the surface normalized reaction rate gradient (SNRG) are described. By introducing NRG, the radial uniformity can be evaluated with one certain standard regardless of the ingot diameter and irradiation condition. Furthermore, by introducing SNRG, the uniformity on the Si-ingot surface, which is ignored by RRG and NRG, can be evaluated successfully. Finally, the radial uniformity flattening methods are installed by the stainless steel thermal neutron filter and additional Si-pipe to reduce SNRG.