I dosimetri Fricke-gel per la misura della dose assoluta

in brachiterapia

Mauro Carrara1, Isabella Gambini2, Grazia Gambarini3,4, Stefano Tomatis1, Anna Negri3,4,

XCV Congresso Nazionale Società Italiana di FisicaBari, 29 Settembre 2009

Mario Mariani2, Carlo Fallai1, Giancarlo Zonca1

1 Fondazione IRCCS“Istituto Nazionale Tumori”, Milano

3 Dipartimento di Fisica,Università degli Studi di Milano

4 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Milano

2 Facoltà di Ingegneria,Politecnico di Milano

Il termine BRACHITHERAPIA deriva dalla parola greca brachios chesignifica breve. A differenza della radioterapia a fasci esterni(TELETERAPIA), la brachiterapia consiste nel trattamento radioterapico abreve distanza di un volume bersaglio mediante sorgenti radioattivesigillate.

Brachiterapia

Come ogni tecnica radioterapica, è richiesta un’attenta analisi delle dosipianificate e successivamente erogate al paziente.

Soluzione acquosa contenente solfato ferroso

RADIATION Fe2+ Fe3+

L’agente gelificante mantiene l'informazione spaziale della dose assorbita

L’aggiunta dello Xilenol Orange rende i dosimetri

radiocromici permettendo l’analisi ottica

Dosimetria con gel di Fricke a strati

I dosimetri possono essere realizzati in strati di spessore e forma desiderata

utilizzando telai di materiale acqua-equivalente

radiocromici permettendo l’analisi ottica

I0 Ini

Non irraggiato (ni)

I0 Iir

Irraggiato (ir)

Dosimetria con gel di Fricke a strati

con ∆(OD) dipendente univocamente dalla dose D assorbita

∆(OD) = (OD)ir – (OD)ni = log10 (Ini / Iir)

(OD)ni = -log10 (I0 / Ini) (OD)ir = -log10 (I0 / Iir)

CCD Camera (USB)

Filtro ottico (centrato @ 585nm)

Computer

Analisi ottica dei gel

Dosimetro

Illuminatore piano

Caratterizzazione dei dosimetri per la misura della dose assoluta

Caratterizzazione dei dosimetri

Catetere

Geometria di irraggiamento:

Fantoccio componibile a strati

Dosimetro di Fricke

Caratterizzazione dei dosimetri

Riduzione della linearità per dosi inferiori a 400 cGy

Saturazione a 2800 cGy

0.4

0.5

0.6

0.7

EffettoEffetto didi saturazionesaturazione perper rateiratei dididosedose superiorisuperiori aa 400400 cGy/mincGy/min

Caratterizzazione dei dosimetri

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 100 200 300 400 500 600 700 800

ODD/n

Dose-rate[cGy/min]

Procedura di calibrazione

Doppio pre-irraggiamento con sorgente di 60Co in fantoccio tessuto-equivalente. fantoccio tessuto-equivalente.

I. II.

400400400400 800800800800

cGy

1. Eliminazione della zona a basse dose caratterizzata da un comportamento non lineare

2. Determinazione del coefficiente di sensibilità kk

Misura in fantoccio della dose assoluta erogata dalla sorgente di 192Irerogata dalla sorgente di 192Ir

Misura in fantoccio della dose assoluta

Geometria di irraggiamento:

Sorgente di Ir-192xy

z

Fantoccio tessuto-equivalente

FGLDFGLD 11

FGLDFGLD 22

Misura in fantoccio della dose assoluta

FGLDFGLD 11 FGLDFGLD 22XX

ZZ

FGLD

TPS

Misura in fantoccio della dose assoluta

FGLDFGLD 22FGLDFGLD 11

Impostando un valore di distance to agreement di 0.1mm ed un valore di differenzadi dose del 3%, la corrispondenza tra la dose misurata con i FGLD a strati e quellacalcolata con il sistema per i piani di trattamento è stata eccellente (%pass media >97.5%)

FGLD

Misura in fantoccio della dose assoluta

FGLDTPS

Misura della funzione di anisotropia

Misura della funzione di anisotropia

Razionale

( ) ( )( ) ( )ϑ

ϑϑϑ ,)(

,,

,00

rFrgrGrG

SrD K ⋅⋅

⋅Λ⋅=&

Misura della funzione di anisotropia

Geometria di irraggiamento:

Fantoccio tessuto-equivalente

xy

z

Sorgente di Ir-192

FGLDFGLD

x

y

Risultati:

Misura della funzione di anisotropia

Misura della funzione di anisotropia

Studio di fattibilità per la misura della dose in-vivoin-vivo

Misura della dose in vivo

Irraggiamento dei dosimetri in un bagno termico a 37°

Sorgente di 60Co

Misura della dose in vivo

Cateteri dosimetrici

Fantoccio con alloggiamentiper i cateteri dosimetriciopportunamente realizzato

Misura della dose in vivo

y = 0.0003x - 0.0158

R2 = 0.9953

0.15

0.2

0.25DDO

0

0.05

0.1

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Dose (cGy)

DDO

Conclusioni: dosimetri a gel di Fricke in Brachiterapia

Misura della dose assoluta:I dosimetri possono essere utilizzati per la misuradella dose assoluta.

Misura della funzione di anisotropia:L’uso dei dosimetri potrebbe essere implementato neiL’uso dei dosimetri potrebbe essere implementato neicontrolli di qualità delle sorgenti radioattive perun’accurata misura della loro funzione di anisotropia(ad oggi non contemplata nei protocolli tradizionali)

y = 0.0003x - 0.0158

R2 = 0.9953

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Dose (cGy)

DDO

Misura della dose in vivo:I dosimetri di Fricke rappresentano strumenti moltopromettenti per la misura della dose in vivo erogata aseguito di un trattamento di brachiterapia. Sononecessari ulteriori studi per validare il metodo.