Park, Min-Seok;Kim, Gi-Sub;Jung, Hai-Jo;Park, Se-Young;Choi, In-Seok;Kim, Hyun-Ji;Yoon, Yong-Su;Kim, Jung-Min
Journal of radiological science and technology
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v.36
no.2
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pp.165-173
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2013
This study was the estimation of the dose distribution for proton, prompt gamma rays and proton induced neutron particles, in case of exposing the proton beam to polymer gel dosimeter and water phantom. The polymer gel dosimeter was compositeness material of Gelatin, Methacrylic acid, Hydroquinone, Tetrakis and Distilled water. The density of gel dosimeter was $1.04g/cm^3$ which was similar to water. The 72, 116 and 140 MeV proton beams were used in the simulation. Proton beam interacted with the nuclei of the phantom and the nuclei in excited states emitted prompt gamma rays and proton induced neutron particles during the process of de-excitation. The proton particles, prompt gamma rays, proton induced neutron particles were detected by polymer gel dosimeter and water phantom, respectively. The gap of the axis for gel was 2 mm. The Bragg-peak for proton particles in gel dosimeter was similar to water phantom. The dose distribution for proton and prompt gamma rays in gel dosimeter and water phantom was approximately identical in case of 72, 116 and 140 MeV for proton beam. However, in case of proton induced neutron particles for 72, 116 and 140 MeV proton beam, particles were not detected in gel dosimeter, while the Water phantom absorbed neutron particles. Considering the resulting data, gel dosimeter which was developed in the normoxic state attentively detected the dose distribution for proton beam exposure except proton induced neutron particles.
A quantitative analysis of the decreasing rate of the monomer and increasing rate of the polymerization was made by monitoring radiation level increments using Raman spectroscopy within the therapeutic radiation range for a normoxic polymethacrylic acid gel dosimeter. The gel dosimeter was synthesized by stirring materials such as gelatin, distilled water, methacrylic acid, hydroquinone and tetrakis phosphonium chloride at $50^{\circ}C$, and the synthesized gel was contained in a 10- mm diameter and 32-mm high vial to conduct measurement. 24 hours after gel synthesis, it was irradiated from 0 Gy to 20 Gy by 2 Gy using a Co-60 radiotherapy unit. With use of the Cryo FE-SEM, structural changes in the 0 Gy and 10 Gy gel dosimeters were investigated. The Raman spectra were acquired using 532-nm laser as the excitation source. In accordance with fitting the changes in C-COOH stretching (801 $cm^{-1}$), C=C stretching (1639 $cm^{-1}$) and vinyl $CH_2$ stretching (3114 $cm^{-1}$) vibrational modes for monomer and $CH_2$ bending vibrational mode (1451 $cm^{-1}$) for polymer, sensitive parameter S for each mode was calculated. The values of S for monomer bands and polymer band were ranged in $6.0{\pm}2.6$ Gy and $7.2{\pm}2.3$ Gy, respectively, which shows a relatively good conformity of the decreasing rate of monomer and the increasing rate of polymerization within the range of error.
The purpose of this study was to compare the basic radiological characteristics of in-house polymer gel and commercially-available gel (BANGTM) gel dosimeters with a spectro-photometer to use a optical computed tomography (CT) scanner. We investigated the radiological characteristics including dose linearity, absorbance spectrum, dose rate dependency and inter-and intra-reproducibility at wavelengths of 590, 600 and 630 nm. The optimal dose linearities of two gel dosimeters showed R2 value of 0.939 and 0.948 at wavelengths of 590 nm and 600 nm, respectively. For two polymer gel dosimeters, there is no peak sensitivity within the range of all wavelengths in absorbance spectrum. For in-house gel dosimeter, the dose rate dependency were within 5% for all wavelengths except for the dose rate of 100 MU/min. For BANGTM gel dosimeter, the dose rate dependency showed an error range of ±5% for all wavelengths. The inter-and intra-reproducibility of two gel dosimeters were within the range of 2.5%. We have confirmed that the two gel dosimeters was appropriate for use with a optical CT scanner.
Lee, Jae Choon;Kim, Ae Ran;Ji, Young Hoon;Kwon, Soo-Il
Progress in Medical Physics
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v.27
no.2
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pp.72-78
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2016
A CCD camera and an LED light source were combined to fabricate a compact optical CT scanner for the therapeutic radiation dose evaluation of a polymer gel dosimeter. After the collimated beam emitted by the LED passed through aquarium, gel phantom, and telecentric lens, an image was collected by the CCD camera and reconstructed using MATLAB. By using a stepping motor and LabVIEW, the gel dosimeter was rotated at every $0.72^{\circ}$, and the time for collecting 500 slice images per a revolution was within 20 min. At a spatial frequency of 4.5 lp/mm of the optical CT scanner, the modulation transfer function value was 72%. The linear correlation coefficient of the optical CT scanner for the polymer gel dosimeter was 0.987.
The Journal of Korean Society for Radiation Therapy
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v.19
no.1
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pp.7-17
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2007
Purpose: As increasing complexity of modern radiotherapy technique, more developing dosimetry is required. Polymer gel dosimeters offer a wide range of potential applications with high resolution and assured quality in the thee-dimensional verification of complex dose distribution such as intensity-modulated radiotherapy (IMRT). The purpose of this study is to find the most sensitive and suitable gel as a dosimeter by varying its composition ratio and its condition such as temperature during manufacturing. Materials and Methods: Each polymer gel with various ratio of composition was irradiated with the same amount of photon beam accordingly. Various polymer gels were analyzed and compared using a dedicated software written in visual C++ which converts TE images to R2 map images. Their sensitivities to the photon beam depending on their composition ratio were investigated. Results: There is no dependence on beam energy nor dose rate, and calibration curve is linear. Conclusion: The polymer gel dosimeter developed by using anti-oxidant in this study proved to be suitable for dosimetry.
Park, Chae Hee;Cho, Yu Ra;Cho, Kwang Hwan;Park, Ji Ae;Kim, Kyeong Min;Kim, Kum Bae;Jung, Hai Jo;Ji, Young Hoon;Kwon, Soo-Il
Progress in Medical Physics
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v.23
no.3
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pp.138-144
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2012
Dose distribution throughout the clinical organ range of motion was analyzed using a respiratory-motion simulator that was equipped with a polymer gel dosimeter and EBT2 film. The normoxic polymer gel dosimeter was synthesized from gelatin, MAA, HQ, THPC and HPLC. The gel dosimeter and EBT2 film were irradiated with Co-60 gamma rays that were moved along the x-axis and y-axis in ${\pm}1.5cm$ steps at five-second intervals. The field size was $5{\times}5cm^2$. The SSD was 80 cm and set to 10 Gy at a depth of 2 cm. The PDD at a depth of 50 mm was 75.2% in the ion chamber, 82.3% in the static state and 86.1% in the dynamic state in the gel dosimeter. The penumbra for the dynamic state target, which was measured using the gel dosimeter, averaged 10.89 mm, this is a 40.5% increase over the penumbra of the static state target of 7.74 mm. In addition, when measuring with gel dosimetry, the value for the penumbra is 36.6% smaller in the static state and 29.4% smaller in the dynamic state compared to measuring with film. The aim of this study was to investigate the dosimetric properties of a normoxic polymethacrylic acid gel dosimeter in static and dynamic states and to evaluate the potentiality as a relative dosimeter for dynamic therapeutic radiation.
In this study, we evaluated the dose response of MAGAT (Methacrylic Acid Gelatin gel and THPC) normoxic polymer gel dosimeters based on the X-ray CT scanner. To perform this study, we determined the proper ratio of the gel composition and acquired X-ray scan parameters. MAGAT gel dosimeters were manufactured using MAA (MethacrylicAcid) and gelatin of various concentration, irradiated up to 20 Gy. We obtained the 20 CT images from the irradiated gel dosimeters by using on a Phillips Brilliance Big Bore CT scanner with the various scan parameters. This CT images were used to determine the $N_{CT}$-dose response, dose sensitivity and dose resolution As an amount of MAA and gelatin were increase, the slope and intercept were increase in each MAGAT gel dosimeter with various concentration of the $N_{CT}$-dose response curve. The dose sensitivity was $0.38{\pm}0.08$ to $0.859{\pm}0.1$ and increased were amount of the MAA was increased or the gelatin was decreased. However, the change of gelatin concentration was very small compare to MAA. The Dose resolution ($D_{\Delta}^{95%}$) varies considerably from 2.6 to 6 Gy, dependent on dose resolution and CT image noise. The slope and dose sensitivity was almost ident verywith the variation of the tube voltage, tube current and slice thickness in the dose response curve, but the noise (standard deviation of averamalg CT number) was decreased when the tube voltage, tube current and slice thickness are increase. The optimal MAGAT polymer gel dosimeter based on the CT were evaluated to determine the CT imaging scan parameters of the maximum tube voltage, tube current and slice thickness (commonly used in clinical) using the composition ratio of a 9% MAA, 8% gelatin and 83% water. This study could get proper composition ratio and scan parameter evaluating dose response of MAGAT normoxic polymer gel dosimeter using CT scanner.
A polymer gel dosimeter was fabricated. A 3-dimensional dosimetry experiment was performed in the small field of the photon of the cyberknife. The dosimeter was installed in a head and neck phantom. It was manufactured from the acrylic and it was used in dosimetry. By using the head and neck CT protocol of the CyberKnife system, CT images of the head and neck phantom were obtained and delivered to the treatment planning system. The irradiation to the dosimeter in the treatment planning was performed, and then, the image was obtained by using 3.0T magnetic resonance imaging (MRI) after 24 hours. The dose distribution of the phantom was analyzed by using MATLAB. The results of this measurement were compared to the results of calculation in the treatment planning. In the isodose curve on the axial direction, the dose distribution coincided with the high dose area, 0.76mm difference on 80%, rather than the low dose area, 1.29 mm difference on 40%. In this research, the fact that the polymer gel dosimeter and MRI can be applied for analyzing a small field in a 3 dimensional dosimetry was confirmed. Moreover, the feasibility of using these for the therapeutic radiation quality control was also confirmed.
In order to verify exact dose distributions in the state-of-the-art radiation techniques, a newly designed three-dimensional dosimeter and technique has been took strongly into consideration. The main purpose of our study is to verify the optimized parameters of polymer gel as a real volumetric dosimeter in terms of the various study of MRI. We prepared a gel dosimeter by combing 8% of gelatin, 8% of MAA, and 10 mM of THPC. We used a Co-60 gamma-ray teletherapy unit and delivered doses of 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 14 Gy to each polymer gel with a solid phantom. We used a fast spin-echo pulse to acquire the characterized T2 time of MRI. The signal noise ratio (SNR) of the head & neck coil was a relatively lower sensitivity than the body coil; therefore the dose uncertainty of head & neck coil would be lower than body coil's. But the dose uncertainty and resolution of the head & neck coil were superior to the body coil in this study. The TR time between 1,500 ms and 2,000 ms showed no significant difference in the dose resolution, but TR of 1,500 ms showed less dose uncertainty. For the slice thickness of 2.5 mm, less dose uncertainty of TE times was at 4 Gy, as well, it was the lowest result over 4 Gy at TE of 12 ms. The dose uncertainty was not critical up to 6 Gy, but the best dose resolution was obtained at 20 ms up to 8 Gy. The dose resolution shows the lowest value was over 20 ms and was an excellent result in the number of excitation (NEX) of three. The NEX of two was the highest dose resolution. We concluded that the better result of slice thickness versus NEX was related to the NEX increment and thin slice thickness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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