Monte Carlo simulation was performed to investigate optimal system of proton computed tomography and to avoid the errors by using data from X ray computed tomography in proton therapy. The informations from two DSSDs to measure position and LYSO scintillation detector to measure the residual energy of proton particle in GEANT4 were used for reconstruction computed tomography.
In this study, we have fabricated a fiber-optic dosimeter for a proton beam therapy dosimetry. We have measured scintillating lights with the various kinds of organic scintillators and selected the BCF-12 as a sensor-tip material due to its highest light output and peak/plateau ratio. To determine the optimum diameter of BCF-12, we have measured scintillating lights according to the energy losses of proton beams in a water phantom. Also, we determined the adequate length of organic scintillator by measuring scintillating lights according to the incident angles of proton beam. Using an optimized fiber-optic dosimeter, we have measured scintillating lights according to the dose rates and monitor units of proton accelerator.
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.24
no.2
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pp.107-114
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2012
Purpose: Unlike the existing linear accelerator with photon, proton therapy produces a number of second radiation due to the kinds of nuclide including neutron that is produced from the interaction with matter, and more attention must be paid on the exposure level of radiation workers for this reason. Therefore, thermoluminescence dosimeter (TLD) that is being widely used to measure radiation was utilized to analyze the exposure level of the radiation workers and propose a basic data about the radiation exposure level during the proton therapy. Materials and Methods: The subjects were radiation workers who worked at the proton therapy center of National Cancer Center and TLD Badge was used to compare the measured data of exposure level. In order to check the dispersion of exposure dose on body parts from the second radiation coming out surrounding the beam line of proton, TLD (width and length: 3 mm each) was attached to on the body spots (lateral canthi, neck, nipples, umbilicus, back, wrists) and retained them for 8 working hours, and the average data was obtained after measuring them for 80 hours. Moreover, in order to look into the dispersion of spatial exposure in the treatment room, TLD was attached on the snout, PPS (Patient Positioning System), Pendant, block closet, DIPS (Digital Image Positioning System), Console, doors and measured its exposure dose level during the working hours per day. Results: As a result of measuring exposure level of TLD Badge of radiation workers, quarterly average was 0.174 mSv, yearly average was 0.543 mSv, and after measuring the exposure level of body spots, it showed that the highest exposed body spot was neck and the lowest exposed body spot was back (the middle point of a line connecting both scapula superior angles). Investigation into the spatial exposure according to the workers' movement revealed that the exposure level was highest near the snout and as the distance becomes distant, it went lower. Conclusion: Even a small amount of exposure will eventually increase cumulative dose and exposure dose on a specific body part can bring health risks if one works in a same location for a long period. Therefore, radiation workers must thoroughly manage exposure dose and try their best to minimize it according to ALARA (As Low As Reasonably Achievable) as the International Commission on Radiological Protection (ICRP) recommends.
Lee, Chaeyeong;Lee, Sangmin;Chung, Kwangzoo;Han, Youngyih;Chung, Yong Hyun;Kim, Jin Sung
Progress in Medical Physics
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v.27
no.3
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pp.162-168
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2016
Proton therapy is increasingly being actively used in the treatment of cancer. In contrast to photons, protons have the potential advantage of delivering higher doses to the cancerous tissue and lower doses to the surrounding normal tissue. However, a range shifter is needed to degrade the beam energy in order to apply the pencil beam scanning technique to tumors located close to the minimum range. The secondary neutrons are produced in the beam path including within the patient's body as a result of nuclear interactions. Therefore, unintended side effects may possibly occur. The research related to the secondary neutrons generated during proton therapy has been presented in a variety of studies worldwide, since 2007. In this study, we measured the magnitude of the secondary neutron dose depending on the location of the detector and the use of a range shifter at the beam nozzle of the proton scanning mode, which was recently installed. In addition, the production of secondary neutrons was measured and estimated as a function of the distance between the isocenter and detector. The neutron dose was measured using WENDI-II (Wide Energy Neutron Detection Instruments) and a Plastic Water phantom; a Zebra dosimeter and 4-cm-thick range shifter were also employed as a phantom. In conclusion, we need to consider the secondary neutron dose at proton scanning facilities to employ the range shifter reasonably and effectively.
Background: There are several proton therapy facilities in operation or planned in Taiwan, and these facilities are anticipated to not only treat cancer but also provide beam services to the industry or academia. The simplified approach based on the Monte Carlo-based data sets (source terms and attenuation lengths) with the point-source line-of-sight approximation is friendly in the design stage of the proton therapy facilities because it is intuitive and easy to use. The purpose of this study is to expand the Monte Carlo-based data sets to allow the simplified approach to cover the application of proton beams more widely. Materials and Methods: In this work, the MCNP6 Monte Carlo code was used in three simulations to achieve the purpose, including the neutron yield calculation, Monte Carlo-based data sets generation, and dose assessment in simple cases to demonstrate the effectiveness of the generated data sets. Results and Discussion: The consistent comparison of the simplified approach and Monte Carlo simulation results show the effectiveness and advantage of applying the data set to a quick shielding design and conservative dose assessment for proton therapy facilities. Conclusion: This study has expanded the existing Monte Carlo-based data set to allow the simplified approach method to be used for dose assessment or shielding design for beam services in proton therapy facilities. It should be noted that the default model of the MCNP6 is no longer the Bertini model but the CEM (cascade-exciton model), therefore, the results of the simplified approach will be more conservative when it was used to do the double confirmation of the final shielding design.
This study examined the dosimetric influence of implanted gold markers in proton therapy and the effects of their positions in the spread-out Bragg peak (SOBP) proton beam. The implanted cylindrical gold markers were 3 mm long and 1.2 mm in diameter. The dosimetric influence of the gold markers was determined with markers at various locations in a proton-beam field. Spatial dose distributions were measured using a three-dimensional moving water phantom and a stereotactic diode detector with an effective diameter of 0.5 mm. Also, a film dosimetry was performed using Gafchromic External Beam Treatment (EBT) film. The GEANT4 simulation toolkit was used for Monte-Carlo simulations to confirm the measurements and to construct the dose-volume histogram with implanting markers. Motion data were obtained from the portal images of 10 patients to investigate the effect of organ motions on the dosimetric influence of markers in the presence of a rectal balloon. The underdosed volume due to a single gold marker, in which the dose was less than 95% of a prescribed amount, was 0.15 cc. The underdosed volume due to the presence of a gold marker is much smaller than the target volume. However, the underdosed volume is inside the gross tumor volume and is not smeared out due to translational prostate motions. The positions of gold markers and the conditions of the proton-beam field give different impacts on the dose distribution of a target with implanted gold markers, and should be considered in all clinical proton-based therapies.
Absorbed dose to water based protocols recommended that plane-parallel chambers be calibrated against calibrated cylindrical chambers in a high energy electron beam with $R_{50}$>7 $g/cm^2$ (E${\gtrsim}$16 MeV). However, such high-energy electron beams are not available at all radiotherapy centers. In this study, we are compared the absorbed dose to water determined according to cross-calibration method in a high energy electron beam of 16 MeV and in electron beam energies of 12 MeV below the cross-calibration quality remark. Absorbed dose were performed for PTW 30013, Wellhofer FC65G Farmer type cylindrical chamber and for PTW 34001, Wellhofer PPC40 Roos type plane-parallel chamber. The cylindrical and the plane-parallel chamber to be calibrated are compared by alternately positioning each at reference depth, $Z_{ret}=0.6R_{50}-0.1$ in water phantom. The $D_W$ of plane-parallel chamber are derived using across-calibration method at high-energy electron beams of 16, 20 MeV. Then a good agreement is obtained the $D_W$ of plane-parallel chamber in 12 MeV. The agreement between 20 MeV and 12 MeV are within 0.2% for IAEA TRS-398.
Jeong, Seonghoon;Yoon, Myonggeun;Chung, Kwangzoo;Han, Youngyih;Lim, Do Hoon;Choi, Doo Ho
Progress in Medical Physics
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v.28
no.1
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pp.22-26
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2017
We have developed an analytic software that can easily analyze the spot position and width of proton beam therapy nozzles in a periodic quality assurance. The developed software consists of an image processing method that conducts an analysis using center-of-spot geometry and a Gaussian fitting method that conducts an analysis through Gaussian fitting. By using the software, an analysis of 210 proton spots with energies 150, 190, and 230 MeV showed a deviation of approximately 3% from the mean. The software we developed to analyze proton spot positions and widths provides an accurate analysis and reduces the time for analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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