vol. 1 3/2012 Inżynier i Fizyk Medyczny
radioterapia
\
radiotherapy
artykuł
\
article
102
Podstawowe pomiary dozymetryczne
Pomiary wydajności
Niezwykle cenna z punktu widzenia metodologii pomiaru wy-
dajności małych pól fotonowych jest praca Sauera i Wilberta
[5].
Porównują oni pomiary wydajności wykonane sześcioma
detektorami: komorą jonizacyjną 0,125 cm
3
,
komorą typu Pin
Point, diodą półprzewodnikową ekranowaną (fotonową) i nie-
ekranowaną (elektronową), detektorem diamentowym oraz
mosfetem. Na podstawie analizy ilorazu sygnałów mierzonych
poszczególnymi detektorami oraz komorą jonizacyjną 0,125 cm
3
autorzy ci stwierdzili, że obserwowane podwyższenie sygnału
przy zwiększaniu wielkości pola jest liniową funkcją boku pola.
Pozwala to wyznaczyć poprawkę na zmianę czułości detektora
i ekstrapolować ją na zakres małych pól. Skorygowane w ten
sposób wartości wydajności mierzone wszystkimi detektorami
w granicach błędu pomiarowego są sobie równe aż do pola 1 x 1.
Jedynie komora Pin Point wyłamuje się z tej zgodności poniżej
pola o wielkości 2 x 2. Najprawdopodobniej jest to spowodowa-
ne nasilającym się wówczas efektem perturbacji.
Najmniejsze korekcje na zmianę czułości obserwujemy dla
diody ekranowanej. Detektor diamentowy pomimo swej rów-
noważności wodzie wykazuje zauważalny efekt zmiany czułości
z wielkością pola. Prawdopodobnie wynika to z zaburzającego
wpływu obudowy detektora. Dla wiązek o wyższej energii ko-
rekcje są mniejsze.
W celu zminimalizowania błędu związanego z niepewnością
poprawki na zmiany czułości detektora, podczas pomiaru wydaj-
ności małych pól należy wyznaczać je w stosunku do pola refe-
rencyjnego o mniejszych wymiarach np. 5 x 5.
Mierząc wydajność pola 1 x 1, zwykle uwidaczniają się efekty
uśredniania sygnału po objętości czynnej detektora. Najwyższy
i najbardziej wiarygodny będzie sygnał pochodzący od detekto-
ra o najmniejszych wymiarach poprzecznych. Jeśli jest to moż-
liwe, zaleca się wykonanie pomiaru takim właśnie detektorem
(
np. dioda półprzewodnikowa PTW60008 ma powierzchnię
czynną 1 mm
2
–
efekt uśredniania będzie tu minimalny).
Do pomiaru wydajności małych pól można użyć także filmów.
Filmy, których warstwa czynna bazuje na związkach srebra
(
np. XVOmat, EDR2), wykazują tego samego rodzaju zależność
czułości od jakości wiązki jak detektory półprzewodnikowe. Zde-
cydowaną przewagę pod tym względem mają filmy Gafchromic
EBT, dla których efektywna liczba atomowa w warstwie czynnej
(
Z
eff
= 6,98) jest bliska liczbie atomowej wody (Z
eff
= 7,3). W tym
przypadku praktycznie nie obserwujemy zależności czułości od
energii wiązki. Problemem wymagającym zawsze indywidualnej
oceny (zależność od używanego skanera i procedury pomiarowej)
jest oszacowanie niepewności wyznaczonych tą metodą dawek.
Pomiar wydajności małych pól przy użyciu filmów nie wymaga
wyznaczenia całej krzywej kalibracji. Filmy dla pola referencyj-
nego można napromienić dwiema bliskimi dawkami (różniącymi
się ok. 5%), a następnie filmy dla analizowanych pól, używając
odpowiednio wyższych wartości MU, tak aby gęstości optyczne
dla tych filmów znalazły się pomiędzy wartościami uzyskanymi
dla pola referencyjnego. Stosując prostą interpolację liniową
i uwzględniając różnice w zastosowanych wartościach MU,
otrzymujemy poszukiwaną wydajność.
Pomiary funkcji Head Scatter Factor
Pomiar funkcji HSF musi być przeprowadzony w warunkach
bocznej równowagi elektronowej, stąd detektor jest umieszcza-
ny albowminifantomie, albownakładce
build-up
o odpowiedniej
grubości ścianki. Liczne prace potwierdzają, że przy zastosowa-
niu obu tych metod nie ma praktycznie różnicy w wyznaczonych
wartościach HSF [6] – także w sytuacji, gdy używamy nakładki
mosiężnej, która modyfikuje istotnie widmo elektronowe.
Podstawową decyzję, którą trzeba podjąć, przystępując do
pomiarów HSF, jest wybór grubości nakładki gwarantującej osią-
gnięcie stanu bocznej równowagi elektronowej. Problem ten
został przeanalizowany metodami Monte Carlo [6]. Badając ilo-
raz dawki do kermy w funkcji promienia wiązki w wodnym fanto-
mie na głębokości 5 cm, stwierdzono, że iloraz ten początkowo
wzrastał, a następnie wysycał się na poziomie bliskim jedności.
Sytuacja, w której kerma stawała się równa dawce oznaczała
osiągnięcie stanu równowagi elektronowej. Autorzy omawianej
pracy podają prostą liniową zależność między minimalnym pro-
mieniem wiązki gwarantującym osiągnięcie bocznej równowagi
elektronowej (r
LEE
)
a wartością parametru jakości wiązki TPR
20,10
:
r
LEE
[
g/cm
2
]
= 5,973 TPR
20,10
– 2,688
Co charakterystyczne, wyznaczone tak wartości r
LEE
są mniej-
sze niż szacowane z głębokości d
MAX
(
n.p. dla X 15 MV r
LEE
= 1,9 g/
cm
2
).
Autorzy stwierdzają też, że, wykonując pomiar z nakładką
nawet o mniejszej grubości (nie gwarantującej osiągnięcia peł-
nej bocznej równowagi elektronowej) uzyskujemy w granicach
błędu pomiarowego te same wartości HSF, przy założeniu, że
zmniejszenie grubości ścianki nie jest zbyt radykalne i nie prze-
staje ona chronić przed wpływem kontaminacji elektronowej.
Grubości nakładki obliczone zgodnie z powyższym równaniem
stanowią więc oszacowanie z góry niezbędnej wartości promie-
nia. Tym samym nakładki o nieco mniejszym promieniu gwaran-
tują uzyskanie poprawnych wyników pomiaru HSF.
Podstawową trudność występującą podczas pomiaru funkcji
HSF dla małych pól stanowi wymóg przeprowadzenia pomiaru
w warunkach bliskich bocznej równowagi elektronowej, w sytu-
acji gdy sama wiązka w izocentrum ma wymiary mniejsze – nie-
gwarantujące tego stanu. Możliwe są tu dwa rozwiązania: zwięk-
szenie odległości SDD lub użycie materiału nakładki o wyższej
liczbie atomowej. W praktyce do tego typu pomiarów dobrze
nadaje się komora o objętości 0,125 cm
3
(
promień zewnętrzny
6,9
mm) z nakładką mosiężną o wymaganej grubości (w zależ-
ności od energii 2-3 mm). Pomiar może być wykonywany w izo-
centrum. Jedynie dla najmniejszego pola 1 x 1 konieczne jest
zwiększenie odległości SDD do ok. 170 cm.
Pomiar funkcji HSF pokazuje, że dla małych pól (bok poniżej
3
cm) następuje gwałtowny spadek wartości mierzonych sygna-
łów [7]. Efekt ten wiąże się z rozmiarami źródła promieniowania.
Przy najmniejszych polach układ kolimujący zaczyna przysłaniać
boczne części źródła, co prowadzi do gwałtownego obniżenia
mierzonego sygnału [8].
