Ett växande antal strålterapi enheter erbjuder fördelen av att leverera dosen genom små strålar till tumören, vilket möjliggör ökad överensstämmelse och högre doser per fraktion. Många olika detektorer kan användas för dosimetri av dessa små områden. I den aktuella studien, är effekten av jon rekombination undersökts för en vätske jonisering kammare med hjälp av en stereotaktisk strålterapi systemet.
De flesta moderna strålbehandlingsenheter tillåta användning av mycket små områden, antingen genom beamlets i Intensitet-strålterapi (IMRT) eller via stereotaktisk strålterapi där positioneringsnoggrannhet medger att leverera mycket höga doser per fraktion i en liten volym av patienten. Dosimetriska mätningar på medicinska acceleratorer konventionellt realiseras med hjälp av luftfyllda joniseringskamrar. Men i små balkar dessa är föremål för nonnegligible störningseffekter. Denna studie fokuserar på flytande joniseringskamrar, som erbjuder fördelar i fråga om rumslig upplösning och lågt inflytande störning. Ion rekombination effekter utreds för microLion detektorn (PTW) används med Cyberknife systemet (Accuray). Metoden består i att utföra en serie vattentank mätningar vid olika källjordiska avstånd, att utföra korrigeringar av de flytande detektoravläsning bygger på samtidiga gasformiga mätningar detektor. Detta tillvägagångssätt facilitates isolera rekombination effekter av den höga densiteten för vätskekänsliga mediet och erhålla korrektionsfaktorer som gäller för detektor avläsningar. Den största svårigheten ligger i att uppnå en tillräcklig grad av exakthet i setup för att kunna detektera små förändringar i kammaren svar.
Dosimetri inom strålterapi har utförts med hjälp av gasformiga joniseringskamrar i många år. Dessa detektorer fungerar bra så långt som "konventionell" strålbehandling är berörda, det vill säga stora homogena (eller långsamt varierande) fält används. Men många nya enheter, t.ex. CyberKnifen (Figur 1)-systemet studerades i detta arbete, erbjuder möjligheten att använda mycket små områden (ner till 5 mm). Andra enheter producera mycket modulebalkprofiler såsom i Intensitet-strålterapi (IMRT). Konventionella luftfyllda detektorer är inte väl lämpad för dessa tekniker 1; i syfte att nå en acceptabel rumslig upplösning volymen av håligheten skulle behöva minskas till en storlek där kammaren svar skulle bli för låg. Dioder ger fördelen av mindre känsliga volymer och de används i stor utsträckning i liten stråle dosimetri. Men de presenterar andra begränsningar, t.ex. spridning effekterhärrör från deras metalliska skärm 12,13.
I en flytande joniseringskammaren 2 (LIC), är jonisering densitet mycket högre och således en minskning av den känsliga volymen är möjligt utan att kompromissa med detektorrespons. Dessutom det känsliga mediet har en täthet nära den för vatten, vilket minskar fluensen störningar associerade med en lufthålighet. Dessa aspekter gör LIC en intressant kandidat för liten stråle dosimetri 3-5.
Det finns dock vissa frågor att ta itu med innan du kan utföra rutinmässiga mätningar dosimetriska med låginkomstländerna. För det första på grund av den högre jonisering densitet de rekombinationsställen effekter är viktigare än i luftfyllda kamrar 6-8. Rekombination kan antingen vara initial (en elektron rekombinerar med sin mamma ion) eller allmän (två joner som kommer från olika jonisering händelser rekombinerar). Det senare är beroende av den dosrat som infaller på detektom; thans sätt att relativ dos mätningar (dvs. dos profiler, procentuell djupdoser, utgångsfaktorer) potentiellt kan genomgå avvikelser på grund av förändringen i dosrat. Rekombination kännetecknas av effektivitet allmän samling, definierat som förhållandet mellan den uppmätta laddningen till laddningen producerad av den infallande strålningen och utströmmande initiala rekombination: f = 0 Q C / Q. I gasformiga detektorer rekombination effekter utvärderas med hjälp av två spänningsmetoden från teorin om Boag 9,10, vilket inte kan tillämpas i låginkomstländerna 11.
Ett alternativ kan hittas i användningen av två-doshastigheten metod 8, som består av att variera doseringshastigheten för att isolera påverkan av allmän rekombination och mäta effektiviteten allmän samling genom relationen
där u är defined som
med α är den rekombination koefficienten, Q 0 mängden laddning som flyr inledande rekombination, h elektrodseparation, e det elementära laddning, V den känsliga volymen av kammaren, k 1 och k 2 rörligheten hos de positiva och negativa laddningar, och U den pålagda spänningen. Genom att mäta vid olika doser per puls är det möjligt att erhålla parametern u och därmed effektiviteten i insamlingen, f. Dosen per puls ges av förhållandet
Alla mätningar utförs vid referensförhållanden Cyberknife (Källa-Surface Avstånd SSD = 78.5 cm, 1,5 cm djup, 60 mm kollimator). Användningen av en stor kollimator allows undvika volymeffekter förknippade med små strålar. Med tanke på dosraten är 800 MU / min och repetitionsfrekvensen är 150 Hz, resulterar detta i en dos på 0,89 mGy / puls (vid referensförhållandena, motsvarar 1 MU till en dos av 1 cGy). När pulsrepetitionsfrekvensen hålls konstant, den dos per puls endast är avhängigt av dosraten i Gy / min, vilket är relaterat till SSD genom invers-kvadratavståndet lag:
för två SSD d 1 och d 2.
De metoder som presenteras ovan tillåter utvärdera rekombination effekter i en LIC över ett stort antal doser (0,14 till 1,58 mGy / puls). Metod A är enkel men är förknippad med flera osäkerheter än metod B, vilket ger ganska exakt (och absoluta) värden för uppsamlingseffektiviteten, f.. Rekombination svarar för cirka 2% förlust i signalen över hela området undersökts, men detta område är större än vad som brukar spännas under rutinmässiga mätningar. Det största felet på en utgångsfaktor är 0,35%, och den når 1% för en mätning procentdjupdosen som visades i avsnittet resultat.
Den avgörande faktor för att genomföra protokollet är den första installationen av experimentet, eftersom alla mätningar utförs i förhållande till utgångsläget i behandlingshuvudet. Således bör man vara försiktig med en noggrann mätning av den initiala SSD att kunna relatera detektoravläsningarna till varjedos per puls. Detta gäller också för placering av detektorn i vattnet; försiktighet bör vidtas för att den effektiva mätpunkten (belägen 1 mm bakom ingångsfönster i fallet med den microLion detektor) är placerad vid 1,5 cm under vattenytan. Den 1 hr dröjsmål och före strålningsdos är också viktigt för att stabilisera 800 V matning och temperaturen.
Den repetitionsfrekvens linjäracceleratorn direkt påverkar dos per puls. Vid 800 MU / min och med en frekvens på 150 Hz, dosen per puls är 0,89 mGy / puls. Denna frekvens bör fastställas för alla mätningar för att se till att avståndet är den enda variabel faktor som har inverkan på den dos per puls. Metoden kan användas i fallet med en kontinuerlig stråle med vissa anpassningar 7. Å andra anordningar där SSD inte kan varieras genom att direkt flytta behandlingshuvudet kan den repetitionshastighet modifieras för att införa den dos per puls variation. Om denna parameter ärfast också, kan SSD fortfarande ändras genom att flytta LIC och vattenytan i tanken, men riktigheten i denna strategi skulle sannolikt vara lägre än behandlingshuvudrörelse som används i denna studie.
Nästa steg i karakteriseringen av LIC för dess användning i små fält dosimetri är att undersöka andra faktorer som inducerar störning av svaret, som materialen i detektorn och volymeffekten (dvs. att den känsliga volymen inte liten i förhållande till dimensionerna hos balken). Detta är möjligt med hjälp av Monte Carlo-simuleringar 5. Med dessa aspekter beaktas, kan globala korrektionsfaktorer tillämpas på LIC avläsningar som erhållits i kliniska rutinmätningar (output faktorer, procent djup doser, dos profiler) för att till fullo eliminera störningar.
Efter fullständig karakterisering och korrigering av dessa perturbating effekter, than LIC kan användas som en extra detektor för liten stråle dosimetri, tillåter oberoende kontroll av profiler, procentdjupdoser och utgångsfaktorer som mäts av andra detektorer. Dess mycket hög rumslig upplösning i den längsgående riktning skulle även vara lämpade för dosimetri av rektangulära fält med endast en liten dimension (t.ex. Tomotherapy.)
The authors have nothing to disclose.
Författarna har inga bekräftelser.
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 |