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  • [Phys Med Biol.] Development of skeletal system for mesh-type ICRP reference adult phantoms.

    2016년 10월호
    [Phys Med Biol.] Development of skeletal system for mesh-type ICRP reference adult phantoms.

    한양대/ 염연수, 김찬형*

  • 출처
    Phys Med Biol.
  • 등재일
    2016 Sep 20
  • 저널이슈번호
    61(19):7054-7073
  • 내용

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    그림1.

    Developed skeleton models for mesh-type ICRP reference adult phantoms: male (upper) and female (lower).



    그림2.bmp

    Electron dose coefficients (DCs) for RBM (upper) and endosteum (lower) of original voxel-type ICRP-110 phantoms (filled marker) and mesh-type ICRP reference phantoms (unfilled marker).


    Abstract

    The reference adult computational phantoms of the international commission on radiological protection (ICRP) described in Publication 110 are voxel-type computational phantoms based on whole-body computed tomography (CT) images of adult male and female patients. The voxel resolutions of these phantoms are in the order of a few millimeters and smaller tissues such as the eye lens, the skin, and the walls of some organs cannot be properly defined in the phantoms, resulting in limitations in dose coefficient calculations for weakly penetrating radiations. In order to address the limitations of the ICRP-110 phantoms, an ICRP Task Group has been recently formulated and the voxel phantoms are now being converted to a high-quality mesh format. As a part of the conversion project, in the present study, the skeleton models, one of the most important and complex organs of the body, were constructed. The constructed skeleton models were then tested by calculating red bone marrow (RBM) and endosteum dose coefficients (DCs) for broad parallel beams of photons and electrons and comparing the calculated values with those of the original ICRP-110 phantoms. The results show that for the photon exposures, there is a generally good agreement in the DCs between the mesh-type phantoms and the original voxel-type ICRP-110 phantoms; that is, the dose discrepancies were less than 7% in all cases except for the 0.03 MeV cases, for which the maximum difference was 14%. On the other hand, for the electron exposures (⩽4 MeV), the DCs of the mesh-type phantoms deviate from those of the ICRP-110 phantoms by up to ~1600 times at 0.03 MeV, which is indeed due to the improvement of the skeletal anatomy of the developed skeleton mesh models.

     

     

    Author information

    Yeom YS1, Wang ZJ, Nguyen TT, Kim HS, Choi C, Han MC, Kim CH, Lee JK, Chung BS, Zankl M, Petoussi-Henss N, Bolch WE, Lee C.

    1Department of Nuclear Engineering, Hanyang University, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Seoul 04763, Korea. 

  • 연구소개
    현재 사용되는 국제방사선방호위원회(ICRP) 표준팬텀들은 복셀 모델로 제작되어 복셀 크기보다 작거나 복잡한 구조의 장기들을 사실적으로 표현하지 못하는 단점이 있으며, 이로 인해 투과력이 낮은 저에너지 광자나 하전입자에 대한 선량을 부정확하게 평가합니다. 이러한 복셀형 표준팬텀들의 한계점을 극복하기 위해 최근 ICRP에서는 Task Group 103을 새롭게 결성하였으며, 기존 복셀형 표준팬텀을 토대로 메시형 기반의 차세대 ICRP 표준팬텀을 개발하는 프로젝트를 수행하고 있습니다. 이 프로젝트의 일환으로 본 연구에서는 메시형 차세대 ICRP 성인남녀 표준팬텀의 골격모델을 개발하였습니다. 개발된 골격 모델은 해부학적으로 매우 사실적이면서도 기존 복셀 모델이 가지고 있는 문제점을 완전히 해결하였습니다. 또한 적색골수(red bone marrow) 및 골내막(endosteum) 선량을 비교한 결과, 광자에 대해서는 기존 복셀 모델과 유사한 선량값을 제공하였으나, 전자에 대해서는 더욱 정확한 선량값을 제공하는 것을 확인하였습니다. 더욱이 개발된 골격 모델은 손뼈와 발뼈도 매우 정밀하게 표현하기 때문에, 향후 말단 선량을 평가하는 연구에도 널리 활용될 수 있을 것으로 예상됩니다.
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