Et økende antall av strålebehandling enheter tilbyr fordelen av å levere dosen gjennom svært små bjelker til svulsten, noe som åpner for økt konformitet og høyere doser per fraksjon. Mange forskjellige detektorer kan brukes til dosimetri av disse små felter. I den foreliggende undersøkelse, er effekten av ion rekombinasjon undersøkt for en flytende ionisering kammer ved hjelp av en stereotaktisk strålebehandling system.
De fleste moderne stråle behandlingsanordninger tillater bruk av svært små felt, enten gjennom beamlets i Intensitet-modulert strålebehandling (imrt) eller ved stereotaktisk radioterapi hvor Posisjonseringsnøyaktigheten kan levere meget høye doser per fraksjon i et lite volum av pasienten. Dosimetriske målinger på medisinske akseleratorer er konvensjonelt realiseres med luftfylte ionisering kamre. Men i små bjelker disse er underlagt nonnegligible perturbasjonsmetoder effekter. Denne studien fokuserer på flytende ionisering kamre, noe som gir fordeler i form av romlig oppløsning og lav innflytelse forstyrrelse. Ion rekombinasjon effekter er undersøkt for microLion detektor (AT) brukes med Cyberknife-systemet (Accuray). Fremgangsmåten består i å utføre en serie av vanntank målinger ved forskjellige kilde-overflate avstander, og anvende korreksjoner i de flytende detektoravlesninger basert på samtidige gassformige detektor målinger. Denne tilnærmingen facilitates isolere rekombinasjon effekter som følge av den høye tettheten av væsken sensitive medium og skaffe korreksjonsfaktorer skal gjelde for detektoravlesninger. Den største vanskeligheten ligger i å oppnå en tilstrekkelig grad av nøyaktighet i oppsett for å være i stand til å oppdage små endringer i kammeret respons.
Dosimetri i stråleterapi er blitt utført ved hjelp av gassformige ionisering kamre i mange år. Disse detektorer gir gode resultater så langt som "konvensjonell" strålebehandling er opptatt, dvs. store homogene (eller langsomt varierende) feltene brukes. Men mange nyere enheter, for eksempel Cyberknife (figur 1) system studert i dette arbeidet, tilbyr muligheten for å bruke svært små felt (ned til 5 mm). Andre enheter produsere svært modulert bjelkeprofiler som i Intensity-modulert strålebehandling (IMRT). Konvensjonelle luftfylte detektorer er ikke godt egnet for disse teknikkene 1; for å oppnå en akseptabel romlig oppløsning volumet av hulrommet ville måtte bli redusert til en slik størrelse at kammeret reaksjon ville bli for lav. Dioder tilbyr fordelen av mindre sensitive volumer, og de er mye brukt i liten stråle dosimetri. Men de presenterer andre begrensninger som for eksempel spredning effektersom følger av deres metallisk skjerming 12,13.
I en væske ionisering kammer 2 (LIC) er ionisering meget høyere egenvekt og dermed reduksjon av det følsomme volum er mulig uten at det går på detektorresponsen. Videre har det følsomme medium har en tetthet nær den for vann, noe som reduserer fluence forstyrrelsene assosiert med en lufthulrom. Disse aspektene gjør LIC en interessant kandidat for liten stråle dosimetri 3-5.
Det er likevel en del saker å ta før de blir i stand til å utføre rutinemessige dosimetriske målinger med LICS. Først, på grunn av den høyere tetthet ionisering rekombinasjon effekter er viktigere enn i luftfylte kamre 6-8. Rekombinasjon kan enten være første (et elektron recombines med sin mor ion) eller generell (to ioner som kommer fra forskjellige ionisering hendelser rekombinerer). Sistnevnte er avhengig av doserate som faller inn på detektoren; thans midler som relative dosemålinger (dvs. doseprofiler, prosentdybdedoser, utgangsfaktorer) kan potensielt gjennomgå avvik på grunn av endringen i doserate. Rekombinasjon er karakterisert ved den generelle samling effektivitet, definert som forholdet mellom den målte lade til charge fremstilt ved innfallende stråling og rømmer innledende rekombinasjon: f = Q C / Q 0. I gassformige detektorer rekombinasjon effekter er evaluert ved hjelp av de to-spenningsmetoden fra teorien om Boag 9,10, som ikke kan anvendes i Lics 11..
Et alternativ er å finne i bruken av de to-dose-rate fremgangsmåte 8, som består av å variere doserate for å isolere påvirkning av generell rekombinasjon og måle den generelle oppsamlingsvirkningsgraden på forholdet
der u er defSAKES som
med α være rekombinasjon koeffisient, Q 0 hvor mye strøm som rømmer innledende rekombinasjon, h elektroden separasjon, e det elementære kostnad, V den følsomme volumet av kammeret, k 1 og k 2 de mobilitet av de positive og negative ladninger, og U spenningen. Ved å måle ved forskjellige doser per puls er det mulig å tilveiebringe parameteren u og dermed oppsamlingseffektivitet, f. Dosen per puls er gitt ved forholdet
Alle målinger er utført på referanse betingelsene for Cyberknife (Kilde-Surface Avstand SSD = 78,5 cm, 1,5 cm dybde, 60 mm kollimator). Bruken av et stort kollimator allows unngå volumeffekter forbundet med små bjelker. Gitt dosehastigheten er 800 MU / min, og repetisjonsfrekvens er 150 Hz, gir dette en dose på 0,89 mGy / puls (ved referansebetingelser, tilsvarer en MU til en dose på 1 CGY). Når pulsrepetisjonsfrekvens holdes konstant, dosen per puls bare avhengig av doserate i Gy / min, noe som henger sammen med SSD gjennom den inverse kvadrat-lov avstand:
for to SSD d 1 og d 2.
Metodene som presenteres ovenfor tillate evaluering av rekombinasjon effekter i en LIC over et stort spekter av doserater (0,14 til 1,58 mGy / puls). Metode A er enkel, men er forbundet med flere usikkerhetsfaktorer enn metode B, som gir ganske nøyaktig (og absolutte) verdier av oppsamlingseffektivitet, f. Rekombinasjon er ansvarlig for omtrent 2% tap i signal over hele spekteret undersøkt, men dette området er større enn hva som vanligvis er utspent under rutinemålinger. Den største feilen på en produksjonsfaktor er 0,35%, og den når 1% for en prosentandel dybde dose måling som ble vist i resultatene delen.
Den kritisk element for gjennomføring av protokollen er det første oppsettet av eksperimentet, som alle målinger er utført i forhold til den opprinnelige plasseringen av behandlings hodet. Derfor bør man være forsiktig med nøyaktig måling av den innledende SSD å være i stand til å relatere detektoravlesninger for hvertdose per puls. Dette gjelder også for plassering av detektoren i vannet; det må sikres at den effektive målepunkt (1 mm som ligger bak inngangsvinduet i tilfelle av microLion detektor) er plassert 1,5 cm under overflaten. Den 1 timers forsinkelse og pre-bestrålingsdose er også viktig for å stabilisere 800 V tilførselen og temperaturen.
Gjentagelsen rente av linac direkte påvirker dose per puls. Ved 800 MU / min, og med en frekvens på 150 Hz, den dose per puls er 0,89 mGy / puls. Denne frekvensen skal være løst for alle målinger for å sørge for at avstanden er den eneste variabel faktor å ha en innflytelse på den dosen per puls. Fremgangsmåten kan anvendes i tilfelle av en kontinuerlig stråle med noen tilpasninger 7. Ved andre apparater hvor SSD ikke kan varieres ved direkte å bevege behandlingshodet, kan repetisjonsfrekvensen bli modifisert for å introdusere den dose per puls variasjon. Hvis denne parameteren erløst i tillegg, kan den SSD fremdeles bli modifisert ved å bevege LIC og vannoverflaten i tanken, men nøyaktigheten av denne fremgangsmåten vil sannsynligvis være lavere enn ved behandling hodebevegelser som brukes i den foreliggende studie.
Det neste trinnet i den karakteriseringen av LIC for bruk i små felt dosimetri er å undersøke andre faktorer som induserer perturbasjon av responsen, for eksempel materialer av detektoren og volumeffekt (dvs. det faktum at det følsomme volumet ikke er liten i forhold til dimensjonene av bjelken). Dette er mulig ved bruk av Monte Carlo-simuleringer 5. Med disse aspektene tatt hensyn til, kan globale korreksjonsfaktorer brukes til LIC målinger innhentet i kliniske rutinemålinger (output faktorer, prosentdybde doser, dose profiler) for å fullt ut eliminere forstyrrelsene.
Etter den fullstendige karakterisering og retting av disse perturbating effekter, tHan LIC kan benyttes som en ekstra detektor for liten bjelke dosimetri, slik at uavhengig kontroll av profiler, prosent dybde doser og effektfaktorer målt ved andre detektorer. Det er en svært høy romlig oppløsning i lengderetningen vil også være egnet for dosimetri av rektangulære felter med bare en liten dimensjon (f.eks TomoTherapy.)
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne har ingen bekreftelser.
MicroLion chamber | PTW | 31018 | http://www.ptw.de/2263.html |
Unidos Webline dosimeter | PTW | http://www.ptw.de/unidos_webline_dosemeter_rt0.html | |
HV supply | PTW | http://www.ptw.de/2265.html | |
MP3 water scanning system | PTW | http://www.ptw.de/2032.html | |
0.125 cm3 SemiFlex chamber | PTW | 31010 | http://www.ptw.de/semiflex_chambers0.html?&cId=6069 |
Cyberknife | Accuray |