A Study on Dose Response of MAGAT (Methacrylic Acid, Gelatin Gel and THPC) Polymer Gel Dosimeter Using X-ray CT Scanner

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.

X-ray CT Scanner를 이용한 MAGAT (Methacrylic Acid, Gelatin Gel and THPC) 중합체 겔 선량계의 선량 반응성 연구

CT 촬영 장치를 기반으로 한 MAGAT (Methacrylic Acid, Gelatin gel And THPC) 정상 산소 중합체 겔 선량계의 화합물 조성비와 CT 영상 스캔 인자의 변화에 따른 선량 반응성을 평가하였다. 다양한 농도의 메타크릴산(MAA, MethAcrylic Acid)과 젤라틴을 조성하여 MAGAT 선량계를 제작하고 20 Gy까지의 방사선을 조사하였다. 조사된 겔 선량계는 CT 촬영 장치(Brilliance Big bore scanner, Phillps, Netherlands)를 이용하여 다양한 스캔 인자(관전압, 관전류, 단면두께)로 같은 위치에서 20회까지의 CT 영상을 획득하였다. 획득된 영상으로 $N_{CT}$-선량 반응곡선($N_{CT}$-dose response), 선량 감도(dose sensitivity), 선량 분해능(dose resolution)을 측정, 평가하였다. 각 조성비 별 MAGAT 선량계의 $N_{CT}$-선량 반응곡선에서 메타크릴산과 젤라틴의 양이 증가함에 따라 기울기와 절편이 증가하였다. 선량 감도는 $0.338{\pm}0.08$에서 $0.859{\pm}0.1$까지 나타났고 메타크릴산이 증가, 젤라틴이 감소할수록 증가하였으나 그 변화는 메타크릴산 농도의 증가에 따라 감도가 증가되는 것에 비해 아주 작은 변화를 보였다. 선량 분해능은 약 2.6에서 6 Gy까지 다양하게 나타났으며 감도와 영상 내의 노이즈에 의해 큰 변화를 보였다. 영상 스캔 인자의 변화에 대한 반응곡선은 관전압, 관전류, 단면두께의 변화에 따른 곡선의 기울기와 감도는 큰 변화를 보이지 않았으나 영상 내의 노이즈(평균 CT number의 표준편차)는 위의 3개의 인자가 증가할수록 감소함을 보였다. 본 연구는 CT 촬영장치를 이용한 MAGAT 중합체 겔의 선량 반응성을 평가하여 적정한 조성비와 스캔 인자를 얻을 수 있었으며 CT를 기반으로 한 3차원 선량계를 간단하고 효율적으로 임상에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.