Fattore di ricombinazione ionica ksat per camere a ionizzazione piatte

nella dosimetria di fasci di elettroni ad elevata dose per impulso

Università Cattolica di RomaFacoltà di Medicina e Chirurgia

Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria

Andrea Pentiricci

camere a ionizzazione piattenella dosimetria di fasci di elettroni ad alto dose rate

sovrastima ksat conprotocolli convenzionali

1. impiego di film MD-55-2 come dosimetri di riferimento (risposta indipendente dal dose rate)

2. controlli di qualità periodici: necessità delle c.i. piatte

Ksat(Vo)

caratteristiche

calibrazione (DWGAF)

confronto con i Fricke

IORT

acceleratore non dedicato

acceleratore dedicato

NOVAC 7

movimenti modulatore

movimenti testa

caratteristiche Novac 7

energia nominale: 3MeV, 5MeV, 7MeV, 9MeV

dose rate: 30 mGy/pulse 60 mGy/pulse

fasci collimati,applicatori piatti e angolati

MD – 55 – 2

• elevata risoluzione spaziale

• risposta indipendente da

• materiale acqua equivalente

• OD aumenta con T e con il tempo di lettura post irraggiamento

dose rateenergia del fascioangolo incidenza del fascio

• irraggiamento in un intervallo di 2 h• temperatura di lettura costante ( + 0.25 °C )• tecnica del doppio irraggiamento

precisione < 1%

calibrazione MD – 55 – 2

• linac convenzionale

• fasci di elettroni di energia Eo = 6.2MeV

• c.i. cilindrica di reference

• OD = 0.347 è il primo irraggiamento a 10 Gy

• fit con polinomiale del 3° ordine ( R2 = 0.999 )

GAFWD

Eo = 4.4MeV, 5.6MeV, 7.2MeV

indipendenza dall’energia del fascio

indipendenza dal dose rate

• 0.390 mGy/pulse• 28.9 mGy/pulse• 56.8 mGy/pulse

dosimetri di Fricke:

risposta indipendente daldose rate fino a 10Gy/pulse,maggiore precisione (0.4%)e minore incertezza rispetto ai film (1.6%<2.7%)

MD-55-2 possono essere usate comedosimetri di riferimento per la dosimetria

di fasci di elettroni ad alto dose rate

c.i. piatte

1. sovrastima di k ad alto dose rate

elettroni non si attaccano allemolecole di ossigeno del gas

dipendenza della risposta dellacamera dalla tensione di polarizzazione

2. per V>Vo non c’è linearità tra 1/M e 1/V (no teoria di Boag)

metodo delle 2 tensioni: TVwD

dose corretta per l’effetto di polarità, ma non per la ricombinazione ionica

V)(dw

GAFwD

tensione di soglia Vo per le camere piatte

Boag theory2

u1k

V

dr

V

cu

2

• Ms: estrapolazione lineare da 1/Mv vs 1/V

• Ms/Mv vs 1/V

• 0.390 mGy/pulse• V=200,240,300V > Vo• fit lineare per V<Vo

Vo

posso ricavare valori di c la cui consistenza verifico determinando deff airPair,

eff

W/e)(

D

cd

per ogni c.i. i valori sonoentro il 10% in accordo con i

valori d della distanza nominaledegli elettrodi della camera

dose assorbita in acqua per fasci prodotti dal Novac7

MD-55-2: 2.7%incertezza del 2.5% dovuta allacalibrazione dei film in quadraturacon l’1% della riproducibiltà OD

c.i. : 2% protocollo AIFB

TVwD

GAFwD

1. valori di DwTV non possono essere

usati come valori asintotici

2. sovrastima del 20% rispetto ai film

3. f<0.95 ad alto dose rate nella valutazione di k devoconsiderare il contributo deglielettroni liberi alla caricaraccolta

)1(e

u p

u)ln(1

uk

pu

u=c/V

p=frazione dielettroni liberi=p(V)

waPD,

GAFw

s )(L/ N

DM

1.

2.

(incertezza del 4%)

1e

c/V p(V)

c/V) ln(1

c/V

M

Mc/V p(V)

v

s

• valori di p e c sono trovati con una procedura iterativa che minimizza le differenze tra primo e secondo membro dell’equazione

• 53 mGy/pulse

• differenze tra Ms/Mv e k entro il 5%

esistenza di una tensione soglia Vo

• alto dose rate

• fit con polinomiale del secondo ordine

differenze tra la curva e la bisettricesono indicative del fattore di ricombinazione

ionica alla tensione Vo, dato da:

Vo)(d

D (Vo)k

w

GAFw

sat

• ksat(Vo) = 1.005 è ottenuto con camera Markus usando metodo delle 2 tensioni, ad un tipico dose rate di un acceleratore convenzionale

• valori sperimentali di ksat(Vo) sono fittati dall’equazione più generale per k, tenuto conto che Dw

GAF è proporzionale a r

considerazioni

1. la camera Markus può essere utilizzata per determinare i valori di dose/pulse per fasci ad energia e dose rate differenti

2. i risultati non sono operativi per camere a ionizzazione dello stesso modello

Burns e Mc Ewen:differenze nella separazione deglielettrodi di 0.16mm si riflette inuna variazione dell’8% in k

per ogni c.i. bisogna trovare l’appropriatoksat(Vo) in funzione del dose rate,

utilizzando un dosimetro di riferimento

conclusioni

1. MD-55-2: dosimetri di riferimento

2. uso di c.i. piatte comporta una sovrastima del 20% nel calcolo di k

3. esistenza di una tensione di soglia Vo anche ad alto dose rate è confermata dal grafico di Ms/Mv vs 1/V

stato dell’arte: ogni camera necessita di uno specificoksat(Vo) in funzione del dose rate, tramite un dosimetro

di riferimento la cui risposta sia indipendente daldose rate stesso