Dosimetrie mit Ionisationskammern

8.1.1 Benutzung einer Kammer, die zur Anzeige der Wasser-Energiedosis Dw kalibriert ist

Zweckmäßigerweise benutzt man eine Kompaktkammer, die zur Anzeige der Wasser-Ener-giedosis kalibriert sein sollte. Neben der Kalibrierung mit Co-60-Strahlung müssen auch Korrektionsfaktoren kQ für die in der Röntgentherapie üblichen Strahlungsqualitäten vorhanden sein. Falls keine Werte vorliegen, können die Richtwerte der Tabelle 8.1 benutzt werden. Die von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) festgelegten Kalibrier-Strahlungs-qualitäten sind in der Regel etwas stärker gefiltert als die entsprechenden strahlentherapeu-tischen Einstellungen, so daß die kQ-Werte interpoliert werden müssen. Bei der Interpolation der kQ orientiert man sich an den Halbwertdicken (siehe auch Tabelle 5.1).

Tabelle 8.1: Typische Zahlenwerte des Korrektionsfaktors kQ für einige handelsübliche Ionisationskammern bei Kalibrier-Strahlungsqualitäten von T 100 bis T 280 (siehe Abb. 6.5 und DIN 6809-5).

Strahlungs- Korrektionsfaktor kQ für die Ionisationskammerbauarten qualität

Bei Bestrahlungen ohne Zusatzfilter mit Erzeugungsspannungen von 120 kV und weniger können dosimetrische Probleme auftreten weil für die Kompaktkammer bei niedrigen Strah -lungsqualitäten unterhalb von T 100 keine Korrektionsfaktoren vorliegen. Dazu müssen die Kalibrierkorrektionen kQ aus dem zugehörigen Kalibrierschein bzw. deren Richtwerte aus der

Tabelle 8.1 und die Korrektionen aus der Tabelle 8.3 zu weicheren Strahlenqualitäten hin extrapoliert werden. In erster Näherung können die Korrektionsfaktoren für die Strahlungs-qualität T 100 benutzt werden.

Bei Verwendung einer Weichstrahlkammer für diesen Energiebereich muß wegen der energie-reichen Sekundärstrahlung das Strahlungseintrittsfensters verstärkt werden (s. Abschnitt 3.3).

Das Meßverfahren, das bis 150 kV reicht, ist beschrieben (SCHNEIDER 1996), erfordert jedoch eine ergänzende Kalibrierung für die Weichstrahlkammer.

Bei nicht wasserdichten Kammern enthalten die kQ-Werte den Einfluß der im Wasserphantom mit zu verwendenden nicht wasseräquivalenten Schutzhülse, die in der Regel aus PMMA besteht. Demzufolge muß die Messung im wasseräquivalenten Festkörperphantom mit der selben Hülse durchgeführt werden oder bedarf einer Korrektion. Diese Korrektion kann bei der Strahlungsqualität T 100 bis zu 1 % betragen.

Tabelle 8.2: Korrektionsfaktor kF bezogen auf die Feldgröße 10 cm Durchmesser für die Bezugstiefe 5 cm (DIN 6809-5)

Strahlungsqualität Kurzzeichen

kF für PTW M23331 Feldgröße

kF für PTW 23332 Feldgröße

5 cm x 5 cm 15 cm x 15 cm 5 cm x 5 cm 15 cm x 15 cm

T 100 1,02 1,00 1,00 1,00

T 140 1,03 1,00 1,02 1,00

T 200 1,04 0,99 1,03 1,00

T 280 1,03 0,99 1,02 0,99

Anmerkung: Die relative Standardabweichung liegt unter 1,5 %

Gemäß der Formel zur Ermittlung der Wasser-Energiedosis

Dw = k ⋅ ND ⋅ M (8.1)

müssen für die folgenden Korrektionsfaktoren die richtigen Zahlenwerte eingesetzt werden.

kQ ("Strahlungsqualität") siehe Tabelle 8.1 kF ("Feldgröße") siehe Tabelle 8.2

kz ("Meßtiefe") bisher keine Meßwerte vorhanden, vermutlich nahe bei 1 ks ("Sättigung") ks kann im gesamten Energiebereich gleich 1 gesetzt werden

k_ρ ("Luftdichte") Der Korrektionsfaktor k_ρ für die Luftdichte berücksichtigt bei offenen Ionisationskammern den Einfluß von Luftdruck p und Temperatur T:

k_ρ = (p0 ⋅T) / (p ⋅T0) (8.2) Die Bezugswerte von Luftdruck und Temperatur sind p0 = 1013 hPa und T0 = 293,2 K (20°C).

Zur Ermittlung der Luftdichtekorrektion k_ρ müssen Temperatur und Luftdruck für den Meßort (Meßvolumen der Ionisationskammer) bestimmt werden. Bei Kompaktkammern beträgt die Einstellzeit für Temperaturgleichgewicht mit der Umgebung etwa 2-3 Minuten pro Grad Tem-peraturdifferenz, für den Luftdruck liegt diese Zeit bei wenigen Sekunden. Der aktuelle Luft -druck wird am sichersten mit einem stationären Quecksilberbarometer oder einem kalibrierten Dosenbarometer gemessen. Er kann aber auch beim Wetteramt oder bei der Flugleitung eines Flughafens erfragt werden. In letzterem Fall muß man sich vergewissern, daß man nicht einen auf Meereshöhe bezogenen Luftdruck erhält. Der örtliche Luftdruck ist an Flughäfen meist unter der Bezeichnung QFE abrufbar. Gegebenenfalls muß ein Höhenunterschied zwischen Meßort und Bezugshöhe für die Luftdruckangabe mit der barometrischen Höhenformel korrigiert werden: p = p0 · exp(–c·h) mit c = 1,25·10^-4 m^-1 (bei 20° C). Dabei ist p0 der Luftdruck in Meereshöhe und p der Luftdruck in der Höhe h über dem Meeresspiegel. Ein Höhenunterschied von 8 m ändert den Luftdruck um ca. 0,1 %.

Der Einfluß der Abweichung der Luftdichte vom Bezugswert kann ersatzweise mit Hilfe einer radioaktiven Kontrollvorrichtung ermittelt werden. Eine mögliche Änderung des Ansprech-vermögens wird dabei nicht erkannt. Deshalb sollte mindestens halbjährlich die Messung mit der radioaktiven Kontrollvorrichtung durch eine Bestimmung der Luftdichtekorrektion mit Barometer und Thermometer ergänzt werden. Ein Vergleich der beiden Korrektionswerte gibt Aufschluß über eine mögliche Änderung des Ansprechvermögens. Eine Abweichung des An -sprechvermögens von über 1 % kann auf einen Defekt der Kammer hinweisen.

Wenn mit Hilfe der radioaktiven Kontrollvorrichtung Messungen des Ansprechvermögens der Ionisationskammer, ergänzt durch die Überprüfung aller Meßbereiche des Anzeigegerätes mit einer elektrischen Kontrollvorrichtung, halbjährlich durchgeführt und protokolliert werden, erlaubt die Medizinprodukte-Betreiberverordnung (MPBetreibV 1998) für Therapiedosimeter im Rahmen der "meßtechnischen Kontrolle" eine Verlängerung der Kalibriergültigkeit von 2 auf 6 Jahre.

8.1.2 Benutzung einer Kammer, die zur Anzeige der Luftkerma Ka kalibriert ist

Außerhalb von Deutschland sind die meisten Kammern zur Anzeige der Luftkerma kalibriert, zum Teil auch noch zur Anzeige der Standard-Ionendosis bzw. der Exposure in der Einheit Röntgen (R). Für Röntgenstrahlung mit Erzeugungsspannungen von 100 bis 400 kV lautet der Umrechnungsfaktor von Standard-Ionendosis zu Luftkerma 8,77 mGy/R.

Bei der Messung mit einer zur Anzeige der Luftkerma Ka kalibrierten Kammer ergibt sich die Wasser-Energiedosis, mit dem Kalibrierfaktor NK zu:

Dw = k_a→w · tw/a · k · NK · M (8.3) Die benötigten Zahlenwerte für tw/a und k_a→w können der Tabelle 8.3 entnommen werden.

Tabelle 8.3: Werte der Umrechnungsfaktoren tw/a für drei verschiedene Wassertiefen (Felddurchmesser an der Phantomoberfläche dF = 10 cm, Fokus-Ober-flächenabstand 100 cm) sowie empfohlene Werte des Korrektionsfaktors k_a→w für Kompaktkammern in 5 cm Wassertiefe (nach DIN 6809-5).

Strahlungsqualität tw/a in den Wassertiefen z k_a→w

Kurzzeichen 0 cm 2 cm 5 cm z = 5 cm

T 100 1,027 1,027 1,028 1,03

T 120 1,036 1,036 1,036 1,03

T 140 1,047 1,045 1,044 1,03

T 150 1,061 1,058 1,057 1,02

T 200 1,080 1,075 1,073 1,02

T 250 1,092 1,089 1,085 1,01

T 280 1,100 1,097 1,094 1,01

Die relative Standardabweichung beträgt für tw/a ca. 0,3 % und für k_a→w etwa 3 %.

Wie im Abschnitt 5.3.2 dargestellt, ist bei der Ermittlung des Korrektionsfaktors k_a→w mit relativ großen Unsicherheiten zu rechnen, insbesonders im unteren Energiebereich (< T 140).

Je nach den benutzten Daten ist - zumindest vorübergehend - mit geringfügigen Abweichungen zu rechnen. Der von der IAEA empfohlene Kompromiß mit den in Tabelle 8.3 angegebenen Werten für k_a→w (HOHLFELD 1996) ist sicherlich noch nicht endgültig. Weitere Literatur NAHUM (1996).

Kompaktkammern, die zur Anzeige der Luftkerma Ka kalibriert sind können für Konstanz-prüfungen verwendet werden (siehe Abschnitt 9.2).