Климанов Дозиметрия ионизируюшчикх излучениы 2015

Значение коэффициентов пересчета потока cpl и hpl для ряда пластиков приводятся в табл. 19.4.

Таблица 19.4

Значения коэффициентов пересчета глубины cpl, флюенса электронов hpl и номинальной плотности ρpl для некоторых пластиков [7]

3.3. Определение качества пучка

Как отмечалось в главе 12, пользователь обычно имеет калибровочный коэффициент, полученный только для пучка одного качества Q0. В этом случае, если дозиметр применяется в пучке качества Q, отличающегося от качества Q0, то поглощенная доза в воде вычисляется из уравнения (12.14), в которое входит поправочный

фактор kQ,Q0 , учитывающий разницу в чувствительности камеры в

пучках качества Q и Q0. Если градуировка дозиметра производится в пучке фотонов 60Со, то этот фактор обозначается kQ.

Параметр, определяющий качество пучка, и способ его измерения зависит от вида ионизирующего излучения. Спектр γ- излучения терапевтических источников 60Со имеет значительный вклад рассеянных фотонов (до 30 %), возникающих как в самом источнике, так и в головке облучателя. Однако не следует ожидать, что различия в спектре в этом случае окажут влияние на результаты измерения ИК более, чем на несколько десятых процента [7].

651

Поэтому при стандартной дозиметрии γ-излучения 60Со определять качество пучка не требуется.

Рис. 19.3. Геометрия измерения качества пучка при стандартной дозиметрии высокоэнергетического тормозного излучения

Для фотонов высоких энергий и высокоэнергетического тормозного излучения качество пучка Q определяется отношением поглощенных доз на глубинах 20 и 10 см в водном фантоме, измеренных при постоянном РИК =100 см и размере поля 10х10 см2 на уровне ИК (TPR20,10). Это отношение не зависит от загрязнения пучка электронами и характеризует эффективный коэффициент ослабления фотонов пучка в воде. Геометрия измерения показана на рис. 19.3.

Хотя определение TPR20,10 проводится строго в единицах отношений поглощенных доз, использование отношений ионизации также обеспечивает приемлемую точность из-за медленного изменения с глубиной отношения тормозных способностей вода/воздух и постоянства коэффициента возмущения вне глубины максимума дозы. Зависимость поправочного фактора kQ от качества пучка была показана на рис. 12.7.

Для пучков электронов показателем качества является глубина в воде R50. Это глубина в воде (в г/см2), на которой поглощенная до-

652

за становится равной половине максимальной поглощенной дозы, измеренной при постоянном РИП=100 см и поле на поверхности

фантома 10 х 10 см2 для R50 ≤ 7 г/см2 (E0 ≤ 16 МэВ) и, как минимум, 20 х 20 см2 для R50 > 7 г/см2 (E0 ≥ 16 МэВ). Стандартные условия для определения R50 такие же, как и при определении поглощенной

дозы в пучке электронов (см. табл. 19.2) за исключением размера поля и глубины измерения. Зависимость поправочного фактора kQ от качества пучка показана на рис. 19.4 и 19.5.

Рис. 19.4. Расчетная зависимость поправочного фактора kQ от качества пучков электронов для различных плоскопараллельных ИК, откалиброванных на пучке фотонов 60Со [7]

Для протонных пучков в более ранних рекомендациях [10 –12] качество пучка характеризовалось эффективной энергией, определяемой как энергия моноэнергетического пучка протонов, имеющих пробег, равный остаточном пробегу Rres (см. (19.2)). В последней же рекомендации IAEA [7] в качестве показателя качества пучка выбран остаточный пробег Rres . Он имеет то преимущество, что может быть измерен очень точно, хотя при этом немного переоценивает значение отношения тормозных способностей в середине SOBR. Стандартные условия измерения качества пучка протонов такие же, как и при определении поглощенной дозы (см. табл. 19.2).

653

Рис. 19.5. Расчетная зависимость поправочного фактора kQ от качества пучков электронов для различных цилиндрических ИК, откалиброванных на пучке фотонов 60Со [7]

В настоящее время для протонных пучков отсутствует первичный эталон единицы поглощенной дозы в воде. Поэтому все вели-

чиныkQ,Q0 , приведенные в рекомендациях IAEA [7], основаны на γ-

излучении 60Со как опорном Q0. Расчетные значения kQ в зависимости от качества пучка протонов представлены на рис. 19.6. Обозначение kQ показывает исключительное использование излучения 60Со как опорного качества.

654

Рис. 19.6. Зависимость расчетных значений kQ от качества пучка протонов для ряда цилиндрических и плоскопараллельных ИК [7]

3.4. Неопределенности в определении поглощенной дозы в воде для пучков разного вида излучения

Общая неопределенность в определении поглощенной дозы Dw в стандартных условиях, рекомендуемых в протоколе [7], складывается из неопределенностей, возникающих на отдельных шагах измерений и расчетов. Для краткости объединим все шаги в две группы или этапа. Первый этап – суммарная неопределенность, возникающая при калибровке дозиметра в поверочной лаборатории. Второй этап – абсолютное определении Dw в пучках пользователя для разных видов ионизирующего излучения. Результаты оценки относительных неопределенностей на разных этапах и суммарной неопределенности определения поглощенной дозы в воде, приводимые в работе [7], даются в табл. 19.5.

655

Таблица 19.5

Относительные стандартные неопределенности при определении значения поглощенной дозы Dw на опорной глубине в воде для пользовательских

пучков разных видов ионизирующего излучения при калибровке ИК в пучке γ-излучения 60Со, %

4. Относительные измерения поглощенной дозы

Использование радиотерапевтических пучков при ЛТ требует однозначного с высокой точностью определения поглощенной дозы в любой точки внутри пациента еще до начала облучения при его дозиметрическом планировании. Эта задача решается расчетным путем с помощью компьютерных программ, основанных на быстрых модельных алгоритмах [4]. Как отмечалось в разделе 1, высокая точность этих алгоритмов в значительной степени базируется на привязке (нормировании) к подробным экспериментальным данным по распределениям поглощенной в воде дозы в разных геометриях, при разных параметрах пучков и модифицирующих устройств. Большая часть таких измерений выполняется предварительно при вводе облучательной машины в эксплуатацию, и их результаты вводятся в геометрический модуль СДП в качестве опорных значений. Другая группа измерений выполняется для тестирования работы СДП в разных клинических ситуациях. Наконец,

656

определенные измерения проводятся регулярно в рамках программы гарантии качества ЛТ.

Измерения, связанные с получением пространственных распределений поглощенной дозы в различных клинических условиях, принято называть относительными дозовыми распределениями. Такая терминология объясняется тем, что для обеспечения высокой точности эти данные нормируются на результаты абсолютных измерений поглощенной дозы в стандартных условиях.

.

4.1. Выбор фантомов и детекторов

Существенное отличие относительных измерений поглощенной дозы от абсолютных состоит в том, что они выполняются в большом количестве точек и в разных ситуациях. Поэтому в большинстве случаев наиболее удобным устройством для относительных измерений является дистанционно управляемый водный фантом. Снимок одного из таких фантомов приводится на рис. 19.7.

Рис. 19.7. Дистанционно управляемая система водного фантома фирмы «Скандитроникс-Веллхофер» [3]

657

Вподобном фантоме положением детектора (с погрешностью < 1 мм) управляет компьютер по предложенной пользователем программе. Измерение в каждой точке занимает не больше секунды при хорошем отношении сигнал/шум, переводятся в цифровую форму и передаются в СДП. Этот прибор идеально подходит для измерения пространственных распределений дозы. К его недостаткам относятся громоздкость, относительно длительная процедура центрирования и юстирования, трудность измерения в области билд-ап из-за эффекта поверхностного натяжения воды.

Всвете сказанного имеется много примеров, когда предпочтение отдается пластиковым фантомам: измерения не требуют перемещения детектора; измерения вблизи поверхности фантома на малых глубинах; использование недостаточно водонепроницаемых детекторов; рутинные ежедневные измерения по программе гарантии качества и др.

Вкачестве детекторов наиболее часто для относительных измерениях применяются цилиндрические и плоскопараллельные ИК с воздушным наполнением и полупроводниковые диоды. При измерении утечки излучения через многолепестковые коллиматоры, исследовании профиля пучка и, особенно, области тени, при работе

спучками электронов и др. удобными детекторами являются различные пленки. В некоторых специальных ситуациях, например, при тотальном облучении тела пациента, нередко используются термолюминесцентные дозиметры.

Для γ-излучения у всех упомянутых детекторов, кроме ИК, имеется зависимость чувствительности от энергии фотонов. При измерении в пучках электронов такая зависимость имеется и у ИК, поэтому ее учет достаточно важен, особенно если в области измерения наблюдается существенное измение спектра излучения.

4.2. Относительные дозовые распределения

Изменение дозы по глубине вдоль центральной оси пучка в водном фантоме, известное как относительная или процентная глубинная доза (англ. PDD), является одной из фундаментальных характеристик, описывающих пучок излучения. Она представляет собой отношение поглощенной дозы на оси пучка на разных глубинах к максимальному значению дозы на оси. PDD детально из-

658

меряют для открытых пучков с разными размерами квадратных поперечных сечений и для различных модифицирующих пучок устройств. Из данных по PDD в СДП проводится расчет большинства величин, используемых при дозиметрическом планировании. Пример глубинных зависимостей PDD для разных видов ионизирующего излучения приводится на рис. 19.8.

Рис. 19.8. Глубинная зависимость процентной дозы для разных видов ионизирующего излучения

Второй важной характеристикой пучков является внеосевое отношение (англ. OAR) или профиль пучка. Она представляет отношение поглощенных доз на разных расстояниях от геометрической оси пучка к доза на оси пучка в плоскости перпендикулярной к оси пучка. Пример дозового профиля пучка для пучка тормозного излучения приводится на рис. 19.9. Эта характеристика должна измеряться так же подробно, как и PDD. Учитывая большой градиент дозового распределения в области тени, при измерении OAR целесообразно применять детекторы с малыми объемами, как например, полупроводниковые диоды или алмазные детекторы.

659

Следующей фундаментальной величиной является выходной фактор (англ. FOF), который представляет мощность поглощенной дозы (или дозу на одну мониторную единицу), создаваемую в определенной точке на оси пучка в водном фантоме (но ниже глубины максимальной дозы), для разных размеров квадратного поля. Обычно FOF определяется в относительных единицах, равных отношению FOF для данного размера поля к FOF для опорного (референсного) поля, размеры которого 10х10 см2. Значение FOF монотонно увеличивается с увеличение размера поля. Измерения FOF должны проводиться в стандартных условиях, как и при калибровке пучка.

Рис. 19.9. Дозовый профиль пучка тормозного 6-мегавольтного излучения на разных глубинах в водном фантоме для размера поля 30х30 см2 на поверхности фантома

В настоящее время в клиниках помимо конвенциальной ЛТ применяются несколько новых технологий облучения, в частности, ЛТ с поперечной модуляцией интенсивности пучка (IMRT), томотерапия, дуговая ЛТ (Arc RT), стереотаксическая ЛТ, брахитерапия и др. В каждой из технологий требуется, кроме традиционных величин, измерять также специфические относительные дозовые распределения. Для более подробного ознакомления с этим вопросом читатель отсылается к справочным руководствам [3, 4].

660