Chairs: Otto Sauer (Würzburg), Klemens Zink (Marburg, Gießen, Frankfurt a. M.)
V 1 Vermessung von Mikrokollimatoren mit einem hochpräzisen PEN-basierten Dosimetriesystem
C. Scharmberg1,2, D. Flühs1, C. Rütten1, V. Handrick2, B. Spaan2
1Universitätsklinikum Essen, Strahlenklinik, Klinische Strahlenphysik, Essen, Deutschland
2Technische Universität Dortmund, Experimentelle Physik 5, Dortmund, Deutschland Einleitung
Die Anwendung von Mikrokollimatoren [1] in der okularen Brachytherapie ermöglicht eine tumorspezifische Anpassung des Strah-lungsfeldes und somit eine optimale Schonung des gesunden Gewebes. Bevor jedoch auf Mikrokollimatoren basierende Applikatoren verwendet werden können, muss die Ortsauflösung der Dosimetrie verbessert werden. Hierzu werden extrem dünne Szintillatoren sowie eine präzise Messapparatur benötigt.
Material & Methoden
Die Funktion eines Mikrokollimators ist die präzise Kollimierung der niederenergetischen Photonenstrahlung eines einzelnen 125I-Seeds. Das speziell konfigurierte Streustrahlraster führt zu scharfen Dosisgradienten, welche eine optimale Erfassung des Tumorge-webes mit einer gleichzeitigen Schonung benachbarten GeTumorge-webes ermöglichen.
Für die dosimetrische Vermessung von Mikrokollimatoren wird eine hochpräzise Apparatur benötigt. Grundlage ist dabei die Szintil-lationsdosimetrie mit Polyethylennaphtalat (PEN). [2] Aufgrund der starken Dosisgradienten müssen nicht nur kleine Szintillationsde-tektoren verwendet werden, sondern auch die Signalverarbeitung und Positionierung sehr exakt sein.
Ergebnisse
Planung und Konstruktion des Messsytems werden in diesem Beitrag dargestellt. Grundlage der fertigen Apparatur ist ein XYZ-Portal mit drei Lineartischen, wofür ein Wasserbecken passgenau angefertigt wurde. Die Positionier- und Wiederholgenauigkeit des Aufbaus wurde untersucht. Die kompakte Größe der gesamten Messapparatur führt zu einer geringen Menge an Rückstreumaterial im Was-serphantom. Diese wurde mit Monte Carlo Simulationen für 125I-Strahlung als ausreichend bestätigt. Die Dosisverteilungen verschie-dener Prototypen von Mikrokollimatoren mit 125I-Seeds wurden vermessen und mit anderen Mess- und Simulationswerten vergli-chen. Zusätzlich wurde die Möglichkeit der simultanen Messung mit mehreren Detektoren untersucht.
Zusammenfassung
Um die Dosisprofile von Mikrokollimatoren präzise vermessen zu können, werden extrem kleine Szintillationsdetektoren und eine hochpräzise Apparatur benötigt. In diesem Beitrag werden Planung und Bau dieser Apparatur beschrieben. Weiterhin wird das fertige Messsystem kritisch betrachtet, sowie mit ihm erlangte Messergebnisse mit anderen dosimetrischen Verfahren verglichen.
Literatur
[1] PCT/EP2013/061733 – WO/2014/194959: Device for collimating electromagnetic radiation
[2] D. Flühs, A. Flühs, M. Ebenau, M. Eichmann: PEN scintillator – a novel detector for the dosimetry of radioactive ophthalmic applicators. Ocul Oncol Pathol 2016; 2:5-12
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V 2 Dosimetrie kleiner hochenergetischer Photonenfelder – Vergleich zwischen den Dosimetrieproto-kollen DIN 6809-8 und IAEA TRS 483
I. Sinankili1,2, G. A. Zakaria2, K. Kröninger3
1Technische Universität Dortmund, Medizinphysik, Dortmund, Deutschland
2Kreiskrankenhaus Gummersbach, Medizinische Strahlenphysik, Gummersbach, Deutschland
3Technische Universität Dortmund, Experimentelle Physik 4, Dortmund, Deutschland Einleitung
Bei modernen Techniken wie die intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) kommen häufig sehr kleine Felder zum Einsatz. In kleinen Feldern kommen statt der üblichen Ionisationskammern Kleinfeldfelddetektoren mit hoher Ortsauflösung zum Einsatz.
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der physikalischen und messtechnischen Herausforderungen kleiner Felder. Die DIN-6809-8 und das IAEA-Protokoll-489 empfehlen Verfahren für die Dosismessung bei kleinen Feldgrößen.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Vergleich von diesen beiden Protokollen. Zudem sollen verschieden Kleinfelddosimeter miteinander verglichen werden.
Material & Methoden
Die Messungen erfolgten an einem Varian Vital Beam Linearbeschleuniger in einem Wasserphantom. Zur Dosimetrie wurden die Pin-Point-Kammer, der Diamantdetektor und der Diodendetektor verwendet. Es wurde in Feldgrößen von (1x1) cm bis (10x10) cm bei 6 MV und 15 MV Energien gemessen. Die Messtiefe betrug 10 cm und das SSD 100 cm.
Zur Dosimetrie in kleinen Feldern fordert die DIN 6809-8 zur Ermittlung des detektorspezifischen Kalibrierfaktors eine Kreuzkalibrie-rung, während die IAEA einen detektorspezifischen Korrekturfaktor angibt.
Ergebnisse
Die Outputfaktoren sind bei 6 MV und 15 MV Photonenenergien für Strahlungsfelder ab (2 × 2) cm für alle Detektoren sehr ähnlich.
Bei der Feldgröße (1x1) cm dagegen zeigen die Diode- und der Diamantdetektor geringe Abweichungen bei 6 MV-Photonen und grö-ßere bei 15 MV-Photonen, während die PinPoint-Kammer in beiden Fällen grögrö-ßere Abweichungen aufweist. Zudem wurden die Er-gebnisse mit anderen Institutionen und dem Radiologischen Physikalischem Zentrum (RPC) verglichen. Bei der Relativdosimetrie wur-den mit allen Detektortypen Tiefendosiskurven und Querprofile aufgenommen und die Ergebnisse anschließend genutzt um das E-clipse Bestrahlungsplanungssystem für Kleinfelder zu verifizieren.
Zusammenfassung
Während die Vergleichbarkeit von Dosimetermessungen anhand der Relativdosimetrie analysiert wurde, wurden die Protokolle an-hand der Referenzdosimetrie miteinander verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen die praktikablere Methode und den zuver-lässigsten Detektor für die Kleinfelddosimetrie empfehlen.
V 3 Polaritätseffekt von kleinvolumigen Kompaktkammern bei kleinen Feldern
A. Brant1, I. Büsing1, T. Tekin1, D. Poppinga2, B. Delfs1, B. Poppe1, H. K. Looe1
1Medical Campus Pius Hospital, Carl von Ossietzky University, Oldenburg, University Clinic for Medical Radiation Physics, Oldenburg, Deutschland
2PTW-Freiburg, Freiburg i. Br., Deutschland Einleitung
Der Polaritätseffekt nimmt mit abnehmender Kammerdimension aufgrund des geringen Messsignals zu. Ziel dieser Arbeit ist es, den Polaritätseffekt für kleine Kammern bei kleinen Feldgrößen zu bestimmen. Die Ursache für die Feldgrößenabhängigkeit des Polari-tätseffekts wird anhand der lateralen Dosisansprechfunktionen untersucht.
Material & Methoden
In dieser Arbeit wurden drei Ionisationskammern des Herstellers PTW-Freiburg untersucht (Typ 31021, 31022 und 31023). Für die Untersuchung des Polaritätseffekts bei kleinen Feldern wurden Outputfaktoren in der Feldmitte in 10 cm Wassertiefe in allen drei Kammerausrichtungen mit Feldseitenlängen zwischen 3 mm und 40 mm bei beiden Polaritäten vermessen. Zur Bestimmung der Dosisansprechfunktion wurde der Aufbau nach Poppinga et al. (2015) genutzt, wobei die Messung bei beiden Polaritäten durchge-führt wurde. Abschließend wurde der Aufbau mittels Monte-Carlo-Simulationen realisiert und Kammermodelle für alle Ionisations-kammern entsprechend Herstellerangaben erarbeitet. Die so berechneten Dosisansprechfunktionen wurden mit den experimentell bestimmen Funktionen verglichen.
Ergebnisse
Die gemessenen Outputfaktoren bei Feldgrößen kleiner 20 mm weichen in axialer Kammerausrichtung zwischen positiver und nega-tiver Polarität ab. Der beobachtete Unterschied ist stärker bei den kleineren Kammern (31022 und 31023). Es wurde kein signifikan-ter Unsignifikan-terschied in den radialen Ausrichtungen festgestellt. Die experimentell ermittelten Dosisansprechfunktionen zeigen ebenfalls ortsabhängigen Unterschied zwischen negativer und positiver Polarität. Die mittels Monte-Carlo Simulation ermittelte Dosisan-sprechfunktion weist eine sehr gute Übereinstimmung zur experimentell bestimmten, polaritätskorrigierten DosisanDosisan-sprechfunktion aus
Zusammenfassung
Der Polaritätseffekt für kleine Ionisationskammer sollte bei Outputfaktoren-Messungen berücksichtigt bzw. korrigiert werden. Die Dosisansprechfunktionen haben gezeigt, dass der starke Polaritätseffekt auf Innenelektrode- und Kabelbestrahlung zurück zu führen ist.
Literatur
[1] Poppinga, D., Meyners, J., Delfs, B., Muru, A., Harder, D., Poppe, B., & Looe, H. K. (2015) Experimental determination of the lateral dose response functions of detectors to be applied in the measurement of narrow photon-beam dose profiles Phys Med Biol. 60:9421–9436
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V 4 Aktuelles Vorgehen nach Norm – Messung der Wasser-Energiedosis
B. Poppe1
1University Clinic for Medical Radiation Physics, Pius Hospital, Medical Campus of the Carl-von-Ossietzky University, Oldenburg, Deutschland
V 5 Messung der Wasser-Energiedosis – eine neue Sichtweise zur Sondenmethode auf der Grundlage von Elektronen-Fluenzspektren
G. Hartmann1, K. Zink2
1DKFZ, Medizinische Physik, Heidelberg, Deutschland
2Technische Hochschule Mittelhessen, Institut für Medizinische Physik und Strahlenschutz, Gießen, Deutschland Einleitung
Der Zusammenhang zwischen der Anzeige einer Sonde und der Dosis wird durch das Ansprechvermögen hergestellt. Es wird wesent-lich durch den Dosisumrechnungsfaktor bestimmt. Als Dosisumrechnungsfaktor wird der Quotient zwischen der Dosis am Messort in Wasser Dw und der mittleren Dosis im Messvolumen der Sonde, Ddet bezeichnet.
Material & Methoden
Der Dosisumrechnungsfaktor f=Dw/Ddet berücksichtigt die folgenden Sondeneigenschaften: (1) die Ausdehnung des Messvolumens, (2) Dichte und atomare Zusammensetzung des Sondenmediums und (3) alle Sondenmerkmale außerhalb des Messvolumens. Dw und Ddet sind auch als beschränkte Cema darstellbar. Die Cema-Beschreibung ermöglicht eine Fluenz-basierte Faktorisierung des Do-sisumrechnungsfaktors in das Verhältnis des Massenbremsvermögens Wasser zu Sondenmaterial und in spezifische Störungsfaktoren zur Berücksichtigung der Sondeneigenschaften [1]. Mit Hilfe von Monte-Carlo berechneten Fluenzspektren können damit grundle-gende Sondeneigenschaften verstanden werden.
Ergebnisse
Messungen an einer der Feldkante:
Die bekannte Verbreiterung des Dosisprofils von Ionisationskammern beruht auf dem Volumeneffekt und auf dem Mediumeffekt. Bei Sonden mit einer Dichte größer eins können sich beide Effekte jedoch kompensieren.
Kleinfeldmessungen mit einem Diamantdetektor
Das Ansprechvermögen des Diamantdetektors ändert sich für Felder größer als 3 mm weniger als ca. 2% mit einem Minimum bei etwa 5 mm. Ursache dafür ist die Dichte des Diamantsubstrats, auf dem das sensitive Volumen aufgebracht ist.
Brachytherapie
Bei Verifikationsmessungen, die mit kleinen Ionisationskammer in zylindrischen PMMA-Phantomen mit einem zentral positionierten Strahler durchgeführt werden, können alle oben genannte Effekte ab 1 cm von der Quelle in guter Näherung als unabhängig vom Abstand gesehen werden.
Zusammenfassung
Die Kenntnis der spektralen Elektronenfluenz in einer Sonde erweist sich als überaus nützlich, den Zusammenhang zwischen Sonden-signal und Dosis am Messort verstehen und in entsprechende Korrektionen umwandeln zu können.
Literatur
[1] Hartmann, G. H. und Zink K.: Decomposition of the dose conversion factor based on fluence spectra of secondary charged particles: application to lateral dose profiles in photon fields, Med. Phys. (2018)
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