Dosimetria di base nella radioterapia con fasci di fotoni ed elettroni:

protocollo AIFB e IAEA (cenni)

Università Cattolica di RomaFacoltà di Medicina e Chirurgia

Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria

Andrea Pentiricci

determinazione della dose assorbita

calorimetria

ionizzazione

molteplici fattori di correzione,derivati dalla teoria della cavità

di Bragg - Gray

• aumento di T di una massa isolata• non usata dai laboratori di standardizzazione

teoria della cavità di Bragg - Gray

• presenza cavità non perturba la fluenza in energia degli elettroni nel mezzo

• perdite di energia dei fotoni nella cavità sono trascurabili

• rallentamento continuo

m

a

am

S D D

(dimensioni piccole della cavità)

teoria della cavitàdi Spencer - Attix

cavità caratterizzata da un parametro per tenere contodella produzione dei raggi

introduzione dei poteri frenanti massici ristretti L

m

a

am

L D D

applicabile a cavità di

dimensioni dell’ordine diquelle utilizzate nella

dosimetria

introduzione di una camera a ionizzazionea cavità: effetto di perturbazione del mezzo

lettura M +

fattori correttivi

fattore di calibrazione

esposizione X

effetto delle pareti della camera

contributo dei secondari prodottinelle pareti può essere importante

PARETI SOTTILI

w

a

aww

L

e

WJ D

PARETI SPESSE

p

a

app

L

e

W J D

w

p

enpw D D

w

p

en

p

a

awp L

e

W J D

aJ )1( aJ

L -1

L

e

W J D

w

a

w

p

en

p

a

aw

x

w

a

a P L

D

fattore di perturbazione

dovuto alle pareti

fattore di perturbazione Px

• Px = 1 per pareti acqua equivalenti

• dipendenza da: - energia fotoni - materiale - spessore pareti camera

effetto della cavità d’ariasulla fluenza degli elettroni

cavità d’aria altera la fluenza deglielettroni presenti in acqua; con

l’aumentare delle dimensioni dellacavità la perturbazione cresce

aumento della ionizzazione, con conseguentesovrastima della dose in acqua Dw

PE = fattore correttivo tanto più

quanto più è grande la camera 1 solo fasci di elettroni

per il teorema di Fano:

“ in condizioni di CPE la fluenzaè indipendente dalla variazionedelle densità del mezzo, nel volumedi origine delle particelle ”

effetto della cavità d’ariasul punto di misura

gradiente di dose al variaredella profondità di misura

sovrastima della doseper camere cilindriche

(pto di misura = centro camera)

si considera un punto effettivo di misura (Peff) ad una distanza dc dal centro della camera nel verso della sorgente di radiazione

effcc P z - P z d

= 0.5 r(elettroni)

= 0.75 r(fotoni)

fattore di taratura

P L

D P D EX,

w

a

aeffw

misura assoluta

e

W J D aa

determinazione di un fattore di taraturaND espresso in funzione della Da e ottenuto

da una taratura della camera in terminidi esposizione ND = Da / M

misura indiretta

EX,

w

a

Deffw P L

N M P D

Laboratorio di Metrologiadelle Radiazioni Ionizzanti

dell’ENEAX

e

W X K c

a

m

a

enca

cm K K

attc

mc

m K K K

K D cm

TCPE

m a

m

ma

L D D

att

a

m

m

a

enaD K

L

e

W

M

X

M

D N

fattore di taraturain esposizione dellacamera

EX,Deffw F N M P D

fattore di taratura della cameraespresso in termini di dose

assorbita in aria; è determinatorispetto alla radiazione gamma del 60Co

fattori correttivi:• convertono il segnale M in dose assorbita in acqua• fotoni: tabulati in funzione del TPR20,10

• elettroni: in funzione dell’energia e della profondità di riferimento

la camera è posizionata nel fantoccio d’acqua con il suo Peff

alla profondità di riferimento

valore del segnale: include dei fattori correttivi moltiplicativi

temperatura, pressione, umidità

condizioni di riferimento

T = 293.2 K

P0 = 101.3 kPa

umidità relativa = 50%

P

P

T 2.273

T 273.2 k 0

0PT,

effetto dell’umidità diversa dal 50%può essere trascurato per valori trail 20% e il 70%

effetto di polaritàva controllato l’effetto sulla camera dell’utilizzo di potenziali di polarizzazione di polarità opposte

rapporto % tra i segnali a polarizzazione invertita

(< 0.5%)

M2

M M k -

pol

ricombinazione ionica

ricombinazione inizialericombinazione generale

• singola traccia• indipendente dal dose rate

• tracce distinte• dipende dal dose rate• importante per fasci pulsati

metodo delle 2 tensioni3 V / V 21

30V V2

2

2

12

2

110s M

M a

M

M a a k

protocollo IAEA

ridurre incertezza nella determinazionedella dose assorbita in acqua: i fattoridi conversione non tengono conto delledifferenze individuali tra le camere

creazione di un sistemacoerente di standard primari

(fattore relativo alla attenuazionenelle pareti della cavità può

differire dello 0.7% tra diversistandard primari)

formalismo più semplice

00 QQ,Q w,D,QQw, k N M D

lettura del dosimetrocon i fattori correttivi

fattore di calibrazione in termini di dose assorbitain acqua, per un fascio di

qualità Q0

fattore di correzione per la differenzatra il fascio di riferimento di qualità Q0

e il fascio utilizzato

dose assorbita in acquanelle condizioni di

riferimento

misura della qualità di un fascio di fotoni

• camera: cilindrica o piatta• profondità di misura: 20 g cm-2, 10 g cm-2

• SCD = 100cm• campo a SCD = 10cm x 10cm

Tissue - Phantom Ratio:rapporto tra le dosi assorbite,

misurate alle profondità di misura; l’uso della ionizzazione è

altrettanto accurato

TPR20,10