Sıvı İyonizasyon Odası Rekombinasyon Etkileri Karakterizasyonu bir Radyocerrahi Accelerator Dozimetri için kullanılır
Summary
Radyasyon tedavisi cihazların giderek artan sayısı arttı uygunluk ve ürünü kesimi başına daha yüksek dozlarda sağlayan, tümöre çok küçük bir kiriş vasıtasıyla dozu sunma avantajını sunmaktadır. Birçok farklı detektörleri bu küçük alanların doz ölçümü için kullanılabilir. Bu çalışmada, iyon rekombinasyon etkisi, stereotaktik radyoterapi sistemi kullanılarak bir sıvı iyonlaşma odası için incelenmiştir.
Abstract
En modern radyoterapi cihazları ya Yoğunluk ayarlı radyoterapi (IMRT) in beamlets aracılığıyla veya konumlandırma hassasiyeti hastanın küçük bir hacim içinde fraksiyon başına çok yüksek dozlarda teslim sağlar stereotaktik radyoterapi yoluyla, çok küçük alanların kullanımına izin. Tıbbi hızlandırıcı dozimetrik ölçümler geleneksel hava dolu iyonizasyon odaları kullanılarak yapılmaktadır. Ancak, küçük kirişlerde bu nonnegligible tedirginlik etkilere tabidir. Bu çalışma, uzaysal çözünürlüğü ve düşük fluence pertürbasyonun açısından avantajlar sunar sıvı iyonizasyon odaları, odaklanır. Ion rekombinasyon etkileri Cyberknife sisteminin (Accuray) ile birlikte kullanılan microLion detektörü (PTW) için incelenmiştir. Yöntem, farklı kaynak yüzeyi mesafelerde su deposu ölçümleri bir dizi performans ve aynı anda gaz detektörü ölçümlerine dayanarak sıvı detektör okumalarına düzeltmelerin uygulanması oluşur. Bu yaklaşım facilitasıvı hassas ortamının yüksek yoğunluklu kaynaklanan ve dedektör okumaları uygulamak için düzeltme faktörleri elde rekombinasyon etkilerini izole tes. Ana zorluk odası yanıt küçük değişiklikleri tespit edebilmek için kurulum doğruluk yeterli düzeyde elde bulunur.
Introduction
Radyasyon tedavisi dozimetri yıllardır gaz iyonlaşma odası kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu dedektörler kadar "geleneksel" radyasyon tedavisi ile ilgili olarak da, yani büyük homojen (veya yavaş değişen) alanları kullanılır gerçekleştirin. Ancak bu Cyberknife gibi birçok yeni cihazlar, (Şekil 1), bu çalışmadaki sistemi, (5 mm aşağı) çok küçük alanları kullanma imkanı sunuyoruz. Diğer cihazlar gibi-Modülasyonlu Şiddeti Radyasyon Tedavisi (IMRT) gibi yüksek modüle kiriş profilleri üretmek. Geleneksel hava dolu detektörler bu teknikler 1 için çok uygun değildir; boşluğunun hacmi bölmesi tepkisi çok düşük olacak bir boyuta indirgenmiş olurdu kabul edilebilir bir uzamsal çözünürlük ulaşmak için. Diyotlar küçük duyarlı hacimleri avantajı sunuyoruz ve geniş küçük kiriş dozimetride kullanılmaktadır. Bu, bu gibi etkileri saçılma gibi diğer sınırlamalar mevcut Ancakmetalik kaynaklanan 12,13 koruyucu.
Bir sıvı iyonlaşma odası 2 (LIC) 'de, iyonizasyon yoğunluğu çok daha yüksektir ve bu nedenle hassas hacminin azaltılması detektör yanıtı ödün vermeden mümkündür. Ayrıca duyarlı ortam, bir hava boşluğu ile bağlantılıdır akıcılık bozulmaları azaltma, suyunkine yakın bir yoğunluğa sahiptir. Bu açıdan LIC küçük ışın dozimetre 3-5 için ilginç bir aday olun.
Lics ile rutin dozimetrik ölçümleri gerçekleştirmek için güçlü olmak önce adresine bazı sorunlar yine de vardır. İlk olarak, daha yüksek bir iyonizasyon sebebiyle yoğunluğuna rekombinasyon etkileri hava dolu oda 6-8 göre daha önemlidir. Rekombinasyon (farklı iyonizasyon olayları gelen iki iyonlar recombine) başlangıç (bir elektron onun annesi iyonu ile birleşir) veya genel olabilir ya. İkincisi dedektör üzerinde doz hızı olaydan bağlıdır; tgöreceli doz ölçümleri (yani doz profilleri, yüzde derin doz, çıkış faktörler) potansiyel nedeniyle doz oranı değişikliği sapmaları tabi ki onun anlamına gelir. Rekombinasyon, genel toplama verimliliği ile karakterize gelen radyasyonun tarafından üretilen şarj ölçülen şarj oranı olarak tanımlanan ve ilk rekombinasyon kaçan: f = Q, C / Q 0. Gaz halindeki bir dedektör de yeniden birleştirme etkisi Lics 11 uygulanamamaktadır Boag 9,10 teorisinin gelen iki gerilim yöntemi ile değerlendirilir.
Alternatif bir genel rekombinasyon etkisi izole etmek ve ilişki ile genel toplama verimliliğini ölçmek için doz oranını değiştirme oluşan iki doz oranı yöntemi 8 kullanımına bulunabilir 
u def neredeolarak ined 
α temel farkı e, ilk rekombinasyon, h elektrot ayırma kaçar şarj miktarı rekombinasyon katsayısı, Q 0 olmak üzere, V bölmenin duyarlı ses, k, 1 ve k 2, pozitif ve negatif yüklerin mobiliteleri, ve U uygulanan voltaj. Puls göre farklı dozlarda ölçülmesiyle bu parametre u ve böylece toplama verimi, f elde etmek mümkündür. Darbe başına doz ilişki ile verilir 
Tüm ölçümler Cyberknife referans koşullarında yapılmaktadır (Kaynak-Yüzey mesafe SSD = 78,5 cm, 1,5 cm derinlik, 60 mm kolimatör). Büyük bir kolimatör Allo kullanımıws küçük kirişler ile ilişkili ses etkileri ortadan kalkar. Doz oranı göz önüne alındığında 800 MU / dakika ve tekrarlama frekansı 150 Hz olan bu 0.89 mGy / darbesi (referans koşullarında, 1 MU 1 cGy bir doza karşılık gelir) bir doz ile sonuçlanır. , Atım tekrarlanma frekansı sabit tutulduğu zaman, puls başına doz sadece ters-kare uzaklık hakları ile SSD ile ilgilidir Gy / dak olarak doz oranı da bağlıdır: 
İki SSD'ler d 1 ve d 2 için.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yukarıda belirtilen yöntemler doz oranlarında (0,14-1,58 mGy / pulse) geniş bir aralığı üzerinde bir LIC olarak rekombinasyon etkilerini değerlendirmek izin verir. Yöntem A basit ama toplama verimliliği, f oldukça doğru (ve kesin) değerleri sağlar, yöntem B, daha belirsizlikler ile ilişkilidir. Rekombinasyon incelenen bütün aralığında sinyal yaklaşık% 2 kaybından sorumlu olan, ancak bu aralık genellikle rutin ölçümler sırasında yayılmış ne daha büyüktür. Bir çıkış faktörü büyük hata% 0.35, ve sonuç bölümünde gösterildiği gibi, bunun yüzde derin doz ölçümü için% 1 ulaşır.
Tüm ölçümler tedavi başlığının başlangıç pozisyonuna göre yapılır gibi protokol yapılması için kritik unsur, Deneyin ilk kurulum. Böylece her biri için dedektör okumaları ilişkilendirmek mümkün olması için ilk SSD doğru ölçümü konusunda dikkatli olmalıdırdarbe başına doz. Bu da su içinde detektörün yerleştirilmesi için de geçerlidir; bakım ölçüm etkin noktası (microLion detektör durumunda giriş penceresinin arkasında yer alan 1 mm) yüzeyinin altına 1,5 cm konumlandırılır dikkat edilmelidir. 1 saat gecikme ile ön-ışınlama doz 800 V besleme ve sıcaklığı dengelemek için de gereklidir.
Darbe başına linak ve tekrarlanma oranının doğrudan etkiler doz. 800 MU / dakika ve 150 Hz arasında bir frekans ile, puls başına doz 0.89 mGy / darbesidir. Bu frekans mesafe puls başına doz üzerinde bir etkisi olan tek değişken faktör olduğundan emin olmak için, tüm ölçümler için sabit olmalıdır. Yöntem, bir uyarlama 7 ile sürekli bir kirişin halinde kullanılabilir. SSD doğrudan tedavi başını hareket ettirerek değiştirilebilir değil diğer cihazlarda, tekrarlama hızı nabız varyasyonu başına doz tanıtmak için değiştirilmiş olabilir. Bu parametre iseaynı zamanda, sabit SSD hala LIC ve depodaki su yüzeyinin hareket ile değiştirilebilir, ancak bu yaklaşımın doğruluğu büyük olasılıkla, bu çalışmada kullanılan tedavi baş hareketi daha düşük olacaktır.
Küçük bir alan dozimetride kullanımı için LIC karakterizasyonu sonraki adım, dedektör ve hacim etkisi malzemesi olarak tepki, (pertürbasyon neden diğer faktörleri araştırmak için duyarlı ses olmadığı gerçeği, yani küçük ışının boyutlarına) ile karşılaştırıldığında. Bu Monte Carlo simülasyonları 5'in kullanımı ile mümkündür. Dikkate alınan bu yönleri ile, küresel düzeltme faktörleri tam Düzensizlikleri ortadan kaldırmak için klinik rutin ölçümlerde elde edilen LIC okumaları (çıkış faktörleri, yüzde derin doz, doz profilleri) uygulanabilir.
Bu perturbating etkilerin tam karakterizasyonu ve düzeltme sonrası, tO LIC profilleri, yüzde derinlik doz ve detektörler tarafından ölçülen çıkış faktörlerden bağımsız olarak doğrulanmasını sağlayan, küçük ışın dozimetri için ek bir detektör olarak kullanılabilir. Uzunlamasına doğrultuda onun çok yüksek çözünürlüklü da sadece küçük bir boyuta sahip dikdörtgen alanların dozimetri için uygun olacaktır (örneğin Tomotherapy).
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar herhangi bildirimleri var.
Materials
| 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 |
References
- Das, I. J., Din, G. X., Ahnesjö, A. Small fields: non-equlibrium radiation dosimetry. Med. Phys. 35 (1), 206-215 (2008).
- Wickmann, G., Nystrom, H. The use of liquids in ionization chambers for high precision radiotherapy dosimetry. Phys. Med. Biol. 37 (9), 1789-1812 (1992).
- Chung, E., Soisson, E., Seuntjens, J. Dose homogeneity specification for reference dosimetry of nonstandard fields. Med. Phys. 39 (1), 407-414 (2011).
- Francescon, P., Kilby, W., Satariano, N., Cora, S. Monte Carlo simulated correction factors for machine specific reference field dose calibration and output factor measurement using fixed and iris collimators on the Cyberknife system. Phys. Med. Biol. 57 (12), 3741-3758 (2012).
- Wagner, A., Crop, F., Lacornerie, T., Vandevelde, F., Reynaert, N. Use of a liquid ionization chamber for stereotactic radiotherapy dosimetry. Phys. Med. Biol. 58 (8), 2445-2459 (2013).
- Johansson, B., Wickman, G., Bahar-Gogani, J. General collection efficiency for liquid iso-octane and tetramethylsilane in pulsed radiation. Phys. Med. Biol. 42 (10), 1929-1938 (1997).
- Andersson, J., Tölli, H. Application of the two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in continuous beams. Phys. Med. Biol. 56 (2), 299-314 (2010).
- Sjgren, R., Wendelsten, M. A two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in pulsed beams. Phys. Med. Biol. 55 (15), 4247-4260 (2010).
- Boag, J. W. Ionization measurements at very high intensities: part I. Pulsed radiation beams. Br. J. Radiol. 23 (274), 601-611 (1950).
- Boag, J. W. The saturation curve for ionization measurements in pulsed radiation beams. Br. J. Radiol. 25 (300), 649-650 (1952).
- Stewart, K. J., Elliott, A., Seuntjens, J. P. Development of a guarded liquid ionization chamber for clinical dosimetry. Phys. Med. Biol. 52 (11), 3089-3104 (2007).
- Yin, Z., Hugtenburg, R. P., Beddoe, H. Response corrections for solid-state detectors in megavoltage photon dosimetry. Phys. Med. Biol. 49 (11), 3691-3702 (2004).
- Griessbach, I., Lapp, M., Bohsung, J., Gademann, G., Harder, D. Dosimetric characteristics of a new unshielded silicon diode and its application in clinical photon and electron beams. Med. Phys. 32, 3750-3754 (2005).
- . . Accuray Inc., Physics Essentials Guide P/N 032515A-ENG. Accuray Inc. , (2010).
