Luca Indovina

Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria

Taratura dosimetrica di un fascio di elettroni prodotto da un acceleratore lineare impiegato per

TOTAL SKIN ELECTRON THERAPY (TSET)

Caratterizzazione dosimetrica di un fascio di elettroni idoneo per trattamenti che prevedono l’irraggiamento cutaneo totale del paziente (TSET) delle patologie (linfomi).Il fascio di elettroni in oggetto di energia nominale di 6 MeV prodotto dal LINAC SATURNE 43 è stato degradato a un’energia di circa 3MeV, per avere un valore di dose variabile tra il 100% e l’80% entro i primi 6mm.

L’esperienza dell’UCSC

A. Piermattei et al.La Radiologia Medica 108: 549-559, 2004

L’esperienza dell’UCSC

248cm 110cm

pavimento

pareteisocentro

Sorgente a 110°

Scala 1:20

130cm

100cm

Sorgente a 73° filtro

20cm

CONDIZIONI DI IRRAGGIAMENTO

1. Filtro degradatore costituito da una lastra di perspex di superficie 204x125cm2 e di spessore 1 cm.

2. Distanza isocentro – superficie esterna filtro degradatore, DIF=248cm.

3. Distanza superficie interna filtro degradatore–superficie paziente, DFP=20cm. La superficie interna del filtro degradatore è posta a 110cm dalla parete.

4. Distanza sorgente–superficie paziente, DSP=369cm.

5. Il punto di riferimento in fantoccio di acqua è posizionato a 130cm da terra, nella regione intermedia non irraggiata dal fascio duale.

6. Il campo, senza collimatori aggiuntivi per elettroni, misura 40x40cm2 alla SAD=100 cm.

7. Il fascio di elettroni da 6 MeV è usato con un rateo di 400 u.m./min.

8. Il trattamento è eseguito con 6 fasci duali, corrispondenti ciascuno a una rotazione del paziente, intorno al proprio asse, di 60°.

CONDIZIONI DI IRRAGGIAMENTO

Una delle tecniche con cui può essere eseguita la TSET prevede:

• l’uso di un filtro degradatore per ridurre l’energia del fascio e quindi per diminuire il potere di penetrazione della radiazione nel tessuto ed inoltre migliorare l’omogeneità delle dose;

• l’uso di 2 campi angolati (che costituiscono il fascio duale) per migliorare ulteriormente l’uniformità della fluenza degli elettroni e contemporaneamente

diminuire la contaminazione di fotoni.

CARATTERISTICHE DELLA TECNICA

Le particolari caratteristiche del volume bersaglio impongono che il fascio di elettroni da utilizzare abbia, tra l’altro, le seguenti propriettà:

•massima superficializzazione della dose.

•massima omogeneizzazione della dose su un grande campo di irraggiamento.

1 (0°)

2 (60°)

3 (120°)

4 (180°)

5 (240°)

6 (300°)

CONDIZIONI DI IRRAGGIAMENTO

Il trattamento è eseguito con 6 fasci duali, corrispondenti

ciascuno a una rotazione del paziente, intorno al proprio asse, di 60°

• Definizione dei campi duali

• Caratterizzazione dei campi duali

• Dosimetria assoluta

Sono state eseguite misure con camera a ionizzazione Capintec modello PR06C:

• volume sensibile = 0,65 cm3.• diametro interno = 6,4 mm con cappuccio di equilibrio

elettronico in lucite di spessore pari a 4 mm.

La c.i è stata posta in aria, lungo l’asse verticale, corrispondente alla superficie del paziente, alla distanza di 20 cm dal filtro (DSP = 369cm).

Irraggiamenti di 100 u.m. per diverse angolazioni possibili di fasci duali, hanno permesso di individuare la distribuzione più omogenea della fluenza degli elettroni ottenuti rispettivamente con la testata posta a 73° e a 110°. (slide successive).

Definizione dei campi duali

campo singolo con testata a 73°

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

altezza da terra (cm)

segn

ale (n

C)

campo singolo con testata a 110°

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

altezza da terra (cm)se

gnale

(nC)

Distribuzioni dei segnali, ottenuti con la c.i. PR06C per i campi singoli

rispettivamente con testata a 73° e 110°

DEFINIZIONE DEI CAMPI DUALI

Sommando le due distribuzioni si ottiene la distribuzione di dose alla superficie del paziente per il fascio duale normalizzata al punto di riferimento che si trova a 130 cm da terra.

L’omogeneità è compresa entro il 10% da 20 cm a 190 cm di altezza dal pavimento, che risulta l’intervallo utile dove è possibile posizionare il paziente

fascio duale

60

70

80

90

100

110

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

altezza da terra (cm)

dist

ribu

zio

ne

rela

tiv

a di

do

se (

%)

Distribuzione relativa di dose per il fascio duale. Le distribuzioni sono state ottenute a una distanza DSP = 369 cm, in corrispondenza della superficie del paziente più vicina al filtro.

DEFINIZIONE DEI CAMPI DUALI

• Definizione dei campi duali

• Caratterizzazione dei campi duali

• Dosimetria assoluta

La caratterizzazione dosimetrica del fascio duale è stata effettuata utilizzando un diodo al silicio per elettroni, Scanditronix, tipo-p, mod. DEB0002239, una c.i RK83-05 Scanitronix e dei film gammagrafici Kodak X-Omat V.

Con il diodo e la c.i. sono state eseguite misure in fantoccio di acqua Nucletron, con la superficie alla DSP = 369cm dalla sorgente.

Film gammagrafici Kodak X-Omat V sono stati inseriti in un fantoccio cilindrico di PMMA di 15 cm di altezza e di 30 cm di diametro e irraggiati con campi duali. Il piano del film risultava parallelo al pavimento e all’altezza del punto di riferimento, a 130cm da terra.

CARATTERIZZAZIONE DEL FASCIO DUALE

STRUMENTAZIONE UTILIZZATA PER IL CONTROLLO DOSIMETRICO IN UNA SITUAZIONE ASSIMILABILE ALLA SITUAZIONE CLINICA

E PER LA DOSIMETRIA ASSOLUTA

Un fascio di elettroni di energia nominale da 6 MeV e’ stato degradato a un energia di circa 3 MeV , per avere un valore di dose variabile tra il 100% e l’80% entro i primi 6 mm.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

profondità (cm)

DP

P (

%)

Fascio duale

Fascio singolo

Fascio DSS 100cm

Confronto tra le DPP tra un fascio standard di elettroni da 6 MeV e un fascio degradato in energia da utilizzare per eseguire la TSET

EFFETTO DEL FILTRO DEGRADATORE SULLA DPP

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

asse orizzontale (cm)

Dis

trib

uzio

ne r

elat

iva

di d

ose

(%)

Per il controllo dell’omogeneità sull’asse trasverso l’asse centrale del fascio è stato determinato il profilo della distribuzione relativa di dose in acqua passante per il punto di riferimento, alla profondità del build-up. L’omogeneità di dose è risultata entro il 3% per un tratto di 30cm.

CARATTERIZZAZIONE DEL FASCIO DUALE

DPP in acqua per un fascio duale, ottenute con la camera a ionizzazione RK posta in acqua e con pellicola gammagrafica X-Omat V posta in fantoccio di PMMA. I valori di dose ottenuti con il film sono stati riportati a quelli in acqua

CARATTERIZZAZIONE DEL FASCIO DUALE

Energia media superficiale E0 = 2,4MeV

Energia media alla profondità di z = 6mm Ez = 0,61MeV

Range pratico Rp = 16mm

Profondità di massima dose dmax = 2mm

Profondità dell’80% di dose d80 = 7mm

Profondità del 50% di dose d50 = 10mm

CARATTERIZZAZIONE DOSIMETRICA DEL FASCIO DUALE

L’ Energia media Ez alla profondità z è legata alla energia media superficiale E0=k·Rp dalla Ez = E0 (1-z/Rp) ed è determinata in condizioni di irraggiamento con campo singolo, ortogonale alla superficie di ingresso del fantoccio, per il quale è determinato il range pratico Rp.K è determinato tramite metodi montecarlo e vale 2.42 per il fascio da 6 MeV.

• Definizione dei campi duali

• Caratterizzazione dei campi duali

• Dosimetria assoluta

Determinazione della valore assoluto di dose assorbita in acqua

• Per la determinazione della dose è stata utilizzata una c.i. ESC77 – ENEA (volume sensibile = 0,24cm3; diametro interno = 4mm), collegata Ad un’elettrometro Capintec 192.

• La misura è stata eseguita in un fantoccio cilindrico di acqua di 40 cm di altezza e di 30 cm di diametro. La c.i. è stata posizionata all’interno del fantoccio alla minima profondità possibile.

• Il punto effettivo di misura della c.i. è risultato a 6,7 mm di profondità e a un’altezza di 130 cm da terra. L’irraggiamento per la determinazione della dose è stata effettuata alla distanza di trattamento e in condizione di campo duale.

• Bisogna connsiderare che la profondità del massimo di dose (dmax) per il campo duale centrale, si trova nei primi 3mm. Il punto effettivo di misura (6,7 mm) viene a trovarsi in corrispondenza dello 82% del massimo di dose.

Determinazione della valore assoluto di dose assorbita in acqua

• La determinazione della dose nel punto di riferimento è stata effettuata utilizzando le indicazioni del Protocollo Nazionale di dosimetria, dove:

• M’ è il segnale della camera a ionizzazione espresso in C• ksat = 1,001• kT,P = 1,018• ND = 11,10 Gy/C

Determinazione della valore assoluto di dose assorbita in acqua

2

1

6

3

4

5

Alla profondità dmax di ognuna delle 6 direzioni di irraggiamento TSET si ha una dose totale DT = 0,177 cGy/UM.

Il rateo di dose nel punto in dmax è risultato essere di circa 30,8 cGy/min, in accordo con il rateo minimo di 25 cGy/min suggerito dalla letteratura.

punto

angolo

(°)

M’ alla profondità di 6,7mm (nC)

DPP (%)

M’ alla dmax

(nC) dose (cGy)

R rendimento di dose

(cGy/u.m.)

1 0 0,537 – (0,012) 82 0,640 7,65 0,0765 2 60 0,227– (0,012) 49 0,439 5,25 0,0525 3 120 - - - - - 4 180 - - - - - 5 240 - - - - - 6 300 0,219– (0,012) 49 0,422 5,04 0,0504

La dose DW (dmax) per singolo fascio duale incidente è in relazione con la dose totale Dpaziente (cGy/UM) (dovuta all’irraggiamento completo) tramite l’espressione:

Dpaziente (cGy/UM) = DW (dmax) . B

dove B = R0°/(R0°+R60°+R120°) è un opportuno fattore moltiplicativo che tiene conto dei contributi di dose dei due campi duali adiacenti.In base ai risultati ottenuti il fattore B è risultato essere pari a 2,3, coerentemente con i valori riportati in letteratura.

L’unico paziente trattato presso l’UCSC ha ricevuto una dose superficiale di 36 Gy frazionata in 18 sedute da 2 giorni ciascuna.

Determinazione di dose per trattamenti