vol. 5 5/2016 Inżynier i Fizyk Medyczny
262
artykuł
\
article
radioterapia
\
radiotherapy
0,1-0,3 cm w zależności od producenta akceleratora. Target jest
wykonany z wolframu i miedzi lub wyłącznie z miedzi, a jego
grubość można wyrazić jako ułamek średniej drogi swobodnej
r
0
elektronu padającego na dany materiał targetu dla najwyższej
energii nominalnej wytwarzanej w danym akceleratorze. Typo-
wymi kombinacjami grubości targetu występującymi w akcele-
ratorach liniowych są: 0,7·
r
0
grubości wolframu i 0,3·
r
0
grubości
miedzi, 0,2·
r
0
grubości wolframu w połączeniu z 0,7·
r
0
grubości
miedzi czy też 0,7·
r
0
grubości miedzi [1].
W dalszej części głowicy przyspieszacza znajduje się filtr
spłaszczający (obecnie w zastosowaniu klinicznym są także akce-
leratory nie stosujące filtra spłaszczającego), jak i system kolima-
cji i monitorowania wiązki. Typowy filtr spłaszczający wykonany
jest z połączenia różnych materiałów, gdzie w szczególności
można wymienić: aluminium i wolfram, a kształt jaki posiada
jest dość złożony, najczęściej zbliżony do stożka. Grubość filtra
spłaszczającego zawiera się w granicach od około 2 cm grubości
miedzi do około 12 cm grubości materiału wykonanego z alumi-
nium i stali nierdzewnej, gdzie grubość należy rozumieć jako od-
ległość od wierzchołka bryły, jaką stanowi filtr spłaszczający do
jej podstawy [1, 2].
Tak jak już wcześniej wspomniano, uzyskiwane widmo ener-
getyczne emitowanej wiązki fotonowej zależy od przedstawio-
nych powyżej różnic w budowie akceleratora, w szczególności
od rodzaju targetu (źródło promieniowania pierwotnego) oraz
kolimatora wstępnego i filtra spłaszczającego (źródła promie-
niowania rozproszonego) [3]. Interesujące jest jak różnice w wid-
mach energetycznych wiązek fotonowych emitowanych przez
medyczne akceleratory liniowe wpływają na różnice pomiędzy
podstawowymi wielkościami dozymetrycznymi charakteryzują-
cymi daną wiązkę terapeutyczną: współczynnik jakości
TPR
20, 10
,
procentową dawkę głęboką (
PDG
) i wydajność (
output factor
).
W pracy przedstawiono zestawienie wymienionych wyżej wiel-
kości dla wybranych modeli akceleratorów liniowych reprezen-
tujących czołowych producentów, opierając się na dostępnych
danych literaturowych dla wiązek o energii nominalnej 6 MV. Jak
wynika z raportu Konsultanta Krajowego w dziedzinie radiote-
rapii onkologicznej, wiązki o tej energii są najczęściej używane
w Polsce [4].
Materiały i metody
Spektrum energetyczne wiązek fotonowych
Widmo energetyczne wiązki fotonów emitowanej przez dany
akcelerator liniowy jest najczęściej pozyskiwane w oparciu o sy-
mulację Monte Carlo (MC). Jednak, aby osiągnąć pożądaną do-
kładność wymagana jest dość szczegółowa wiedza dotycząca
charakterystyki wiązki elektronów padających na tarczę kon-
wersji. Najczęściej tego typu dane nie są dostępne użytkowniko-
wi, w związku z czym wartości wymaganych parametrów na po-
trzeby symulacji MC są uzyskiwane poprzez ich dopasowywanie,
tak aby uzyskać odpowiednią zgodność pomiędzy wartościami
wielkości dozymetrycznych, np. pomiędzy procentową dawką
głęboką uzyskaną za pomocą symulacji MC i zmierzoną doświad-
czalnie. Wymieniona metoda dopasowywania została zasto-
sowana przez D. Sheikh-Bagheri i D.W.O. Rogers [5], gdzie na
podstawie osiągniętych przez nich rezultatów w dalszej części
pracy zostanie przedstawione znormalizowane widmo energe-
tyczne wiązki fotonowej o energii nominalnej 6 MV emitowanej
przez akceleratory liniowe typu: Varian Clinac, Elekta SL25 oraz
Siemens KD, jak również zestawienie szacowanych wartości cha-
rakteryzujących wiązkę elektronów padającą na target wykorzy-
stanych na etapie symulacji MC do uzyskania danego spektrum
energetycznego.
Procentowa dawka głęboka
Podstawową wielkością dozymetryczną wyznaczaną w fan-
tomie wodnym za pomocą komory jonizacyjnej jest procen-
towa dawka głęboka
PDG
, którą można wyrazić następującą
zależnością:
PDG d A B SSD
D
D
d
max
( ,
,
)
%,
×
= ⋅
100
(1)
gdzie
d
jest wartością odległości od powierzchni fantomu wod-
nego (głębokość), na której wykonywany jest pomiar dawki
D
d
wzdłuż centralnej osi wiązki dla pola prostokątnego o wymiarach
A
×
B
i odległości pomiędzy źródłem a powierzchnią fantomu rów-
nej
SSD
. Wartość dawki
D
max
oznacza maksymalną dawkę zmie-
rzoną na centralnej osi wiązki, tzw. dawkę w maksimum. W przy-
padku nominalnej energii wiązki promieniowania fotonowego
równej 6 MV głębokość dawki maksymalnej wynosi około 1,5 cm.
W pracy przedstawiono zestawienie wartości procentowej
dawki głębokiej dla poszczególnych modeli akceleratorów linio-
wych wyprodukowanych przez firmy: Varian, Elekta i Siemens.
Wartości
PDG
zostały określone dla następujących wielkości
pól promieniowania: 4×4 cm
2
, 6×6 cm
2
, 10×10 cm
2
, 20×20 cm
2
,
30×30 cm
2
, 40×40 cm
2
oraz głębokości w fantomie wodnym: 5
cm, 10 cm, 15 cm i 20 cm i wartości SSD równej 100 cm. Ponadto
w tym miejscu należy również uwzględnić, że autorzy publika-
cji, z których pochodzą wartości
PDG
w większości nie uwzględ-
niają efektywnego punktu pomiarowego cylindrycznej komory
jonizacyjnej, co jest wymagane zgodnie z zaleceniami raportów
technicznych IAEA TRS-398 oraz AAPM TG-51 [6, 7].
Współczynnik wydajności (output factor)
Przyspieszacze liniowe są kalibrowane tak, aby dostarczyć znaną
wartość dawki pochłoniętej na określoną głębokość referencyjną
d
ref
w fantomie wodnym równą
d
max
lub 5 lub 10 cm przy zastoso-
waniu odległości referencyjnej pomiędzy źródłema powierzchnią
fantomu równą 100 cm (dla
d
ref
=
d
max
), 95 cm (dla
d
ref
= 5 cm) lub 90
cm (dla d
ref
= 10 cm) i referencyjnego rozmiaru pola promieniowa-
nia równego 10×10 cm
2
. Dla pozostałych wielkości pól promienio-
wania stosowanych klinicznie wartość mocy dawki pochłoniętej
