Клиническая дозиметрия при тотальном облучении тела человека

 

      где n - количество ТЛ-детекторов в партии;

     - для  каждого детектора  определяют относительное показанное  значение :              

    [отн. eдиницы]

     - весь диапазон относительных  показанных значений последовательно  делится  на  группы  с  интервалом  ,  в пределах которых  отклонение  отдельных  значений  от  среднего группового значения будет отличаться на заданную величину;

     - Каждая из  полученных  групп ТЛ-детекторов помещается  в отдельную упаковку, на которой указываются ее номер и интервал относительных показанных  значений  .

 

3.2. Различия в подготовке ТЛД для индивидуального дозового контроля и для in-vivo дозиметрии.

  Проведение ИДК с помощью ТЛД очень распространено, и опирается на различные нормативные документы. Для проведения in-vivo дозиметрии с помощью ТЛД отдельных нормативных документов нет, но существуют различные рекомендации AAPM , ESTRO и т.д.), и др., хотя эти два процесса очень схожи, при подготовке ТЛД для in-vivo дозиметрии существуют некоторые отличия:

 

1. Неоднородность чувствительности партии детекторов при проведении  in-vivo дозиметрии не должна превышать ±2% в соответствии с рекомендациями ESTRO [12]. Это можно объяснить тем, что при проведении in-vivo дозиметрии необходима большая       точность измерений в связи с гораздо большими дозовыми нагрузками на человека, чем при ИДК, когда дозовые нагрузки сопоставимы с фоном.

 

2. При калибровке детекторов для ИДК необходимо учитывать фоновые показания. При in-vivo дозиметрии ТЛД калибруются по дозе на несколько порядков превышающей фон, поэтому учет фона никак не  повлияет на конечный результат калибровки.

 

3. Для ИДК используется так называемый групповой коэффициент чувствительности. При калибровке ТЛД для in-vivo дозиметрии используются индивидуальные коэффициенты чувствительности. Это объяснятся необходимостью использования одновременно нескольких ТЛД при проведении in-vivo дозиметрии и большей точностью измерений.

 

3.3. Методика калибровки (для in-vivo дозиметрии).

    Суть калибровки термолюминесцентного  дозиметра сводится к отысканию  значения коэффициента чувствительности  данного ТЛД (коэффициента преобразования выхода  термолюминесценции детекторов в накопленную дозу). Термин «чувствительность» согласно ГОСТ Р МЭК 1066-93 с.7 − это отношение полученного значения к условно истинному значению. Применительно к ТЛД «полученное значение» − это значение заряда [Кл], собранного ФЭУ при высвечивании данного ТЛД. Под «условно истинным значением» понимается наиболее точная оценка величины в точке измерения. В данной работе за «условно истинное значение» принималось значение поглощенной дозы в тканеэквивалентном фантоме [Гр], измеренное с помощью эталонной ионизационной камеры.

      Одним из необходимых  условий  определения коэффициента  чувствительности каждого ТЛД  является полная идентичность  условий облучения ТЛД и эталонной  ионизационной камеры.

 

3.4. Нахождение индивидуальных коэффициентов ТЛД в условиях тотального облучения. Статистическая обработка результатов. Отбор партии детекторов.

В эксперименте использовалась партия из 48 дозиметров, откалиброванная ранее  в условиях обычного изоцентрического облучения при расстоянии источник-поверхность (РИП) 100см. Целью данного этапа являлась новая калибровка ТЛД в условиях рассеяния и геометрии тотального облучения.

   Для нахождения индивидуальных  коэффициентов партия детекторов  из 48 штук, откалиброванная ранее при РИП=100 см, пять раз была облучена на ускорителе электронов СЛ75-5 МТ фотонным пучком с номинальной энергией 6 МэВ в условиях ТОТ (рис. 24).

  Перед каждым измерением  проводили длительный отжиг при температуре 400^о С.  После облучения, перед считыванием, производили предварительный отжиг при температуре 100^оС.

 

 

Рис. 24. Партия ТЛД готова к облучению. Дозиметры лежат в гнездах на специальной подставке, сделанной из тканеэквивалентного материала

 

Условия измерения:

• Доза облучения - 2 Гр
• Расстояние источник – поверхность фантома  - 540 см
• Размер поля на диафрагме – 40×20, что на расстоянии 5,4 м соответствует размеру 220×200 мм
• Положение диафрагмы – 90^о
• Мощность дозы ускорителя – 0,1 Гр/мин
• Продолжительность облучения – 7000 МЕ
• Учитывая то, что ускоритель может осуществить отпуск дозы заданной величины за одну фракцию,  его осуществляют 7 раз по 999 МЕ.
• Положение тканеэквивалентного фантома – вертикально, толщина его соответствует средней толщине тела человека, а именно 25 см
• Фантом выполнен из тканеэквивалентного материала «Твердая вода», по составу компонент и радиационным характеристикам воспроизводящего тело взрослого человека. Массовая плотность тканеэквивалентного материала ρ=1,045 г/см³
• ТЛД прикреплены по центру фантома с помощью липкой ленты (рис. 25)

 

Рис. 25. ТЛД наклеены по центру фантома

 

Показания детекторов считывались  в мкКл и приведены в табл. 19. В этой таблице:

 – показания ТЛД  в мкКл.

 – усредненное значение для одной серии измерений (в конце таблицы)

 

 

 

 

Таблица 19

 Показания детекторов по  пяти измерениям, мкКл

i                j	Qi1	Qi2	Qi3	Qi4	Qi5
1	0,903	0,940	0,983	0,792	0,857
2	0,839	0,798	0,901	0,929	0,968
3	0,963	0,950	1,003	0,876	0,888
4	0,987	0,979	1,014	0,902	0,938
5	1,001	1,008	1,017	0,851	0,867
6	0,888	0,965	0,949	0,955	0,932
7	0,948	1,007	1,020	0,974	0,974
8	0,977	0,990	1,041	0,93	0,877
9	0,851	0,914	0,964	0,867	0,920
10	0,951	0,919	0,996	0,976	0,894
11	0,913	0,962	1,025	0,769	0,734
12	0,798	0,830	0,894	0,950	0,927
13	0,898	0,929	0,991	0,915	0,944
14	0,978	0,979	1,051	0,878	0,900
15	0,923	0,953	1,028	1,012	0,963
16	Утерян
17	0,975	0,927	1,037	0,974	0,942
18	0,941	0,879	1,020	0,883	0,906
19	0,885	0,979	1,043	0,848	0,895
20	0,941	0,964	1,061	0,985	1,011
21	0,865	0,942	1,018	0,859	0,838
22	0,984	1,002	1,022	0,876	0,974
23	0,923	0,930	0,988	0,892	0,971
24	0,854	0,846	0,962	0,810	0,865
25	0,946	0,971	1,012	0,898	0,962
26	0,910	0,946	0,969	0,865	0,784
27	0,882	0,931	0,915	0,787	0,843
28	0,940	0,970	1,009	0,898	0,921
29	0,902	0,895	0,998	0,873	0,886
30	0,882	0,949	1,052	0,889	0,936
31	0,899	0,957	1,019	0,913	0,998
32	0,996	0,963	1,049	0,915	1,026
33	0,907	0,881	0,976	0,861	0,916
34	1,002	0,961	1,035	0,942	0,961
35	0,937	0,944	0,978	0,831	0,930
36	0,985	0,970	1,017	0,881	0,928
37	0,892	0,836	0,981	0,866	0,987
38	0,897	0,861	1,048	0,890	0,943
39	0,927	0,982	0,959	0,840	0,870
40	1,005	0,954	0,974	0,832	0,862
41	0,995	0,942	1,073	0,990	0,998
42	0,917	0,928	1,007	0,838	0,914
43	0,889	0,922	0,933	0,868	0,851
44	0,930	0,878	1,032	0,936	0,971
45	0,943	0,955	1,068	0,838	0,985
46	0,995	0,979	1,056	0,886	0,947
47	0,945	1,002	0,961	0,917	0,937
48	0,994	0,907	1,007	0,918	0,856
Среднее	0,930	0,938	1,003	0,891	0,919

 

   На основании каждой серии измерений рассчитывали коэффициент:

 

где усредненное значение фона.

 показывает отклонение  отклика каждого детектора  относительно среднего значения по группе ТЛД.

Примечание: в данной работе  фоновые показания не превышают нескольких пКл, для удобства и быстроты расчетов фон не учитывался.

 

Тогда индивидуальный коэффициент: 

 

Средний коэффициент для каждого ТЛД по всем пяти измерениям: ₁… ₅:

 

 

j=1..n, n=5 (номер измерения)

i=1..m, m=48(номер детектора)

 

Среднеквадратичное отклонение значения от среднего по группе:

 

Индивидуальные рассчитанные коэффициенты S_i и среднеквадратичное отклонение приведены в табл. 20.

 

 

 

 

 

Таблица 20

Индивидуальные коэффициенты и  среднеквадратичные отклонения

показаний детекторов от среднего по группе

i								, %
1	0,971	1,002	0,980	0,889	0,932	0,955	0,045	4
2	1,052	1,044	1,048	0,985	0,979	1,022	0,036	4
3	1,081	1,017	0,971	0,934	0,938	0,988	0,062	6
4	1,061	1,044	1,011	1,012	1,021	1,030	0,022	2
5	0,955	1,029	0,946	1,072	1,014	1,003	0,053	5
6	1,077	1,075	1,014	0,955	0,943	1,013	0,063	6
7	1,020	1,074	1,017	1,093	1,060	1,053	0,034	3
8	1,051	1,056	1,038	1,044	0,954	1,028	0,042	4
9	0,915	0,975	0,961	0,973	1,001	0,965	0,031	3
10	1,023	0,980	0,993	1,095	0,973	1,013	0,050	5
11	1,012	0,937	1,017	0,991	0,986	0,989	0,032	3
12	1,058	1,068	1,019	0,983	1,060	1,038	0,036	4
13	0,966	0,991	0,988	1,027	1,027	1,000	0,027	2
14	0,902	0,851	0,898	1,043	1,053	0,949	0,092	9
15	0,993	1,016	1,025	1,136	1,048	1,043	0,055	5
16	-	-	-	-	-	-	-	-
17	1,049	0,988	1,034	1,093	1,025	1,038	0,038	4
18	0,982	1,026	1,022	0,863	0,799	0,938	0,102	10
19	0,952	1,044	1,040	0,952	0,974	0,992	0,046	5
20	1,012	1,028	1,057	1,106	1,100	1,061	0,042	4
21	0,930	1,004	1,015	0,964	0,912	0,965	0,045	4
22	0,858	0,885	0,891	1,066	1,009	0,942	0,090	9
23	0,993	0,992	0,985	1,001	1,056	1,005	0,029	3
24	0,918	0,902	0,959	0,909	0,941	0,926	0,024	2
25	1,017	1,035	1,009	1,008	1,047	1,023	0,017	2
26	0,979	1,009	0,966	0,971	0,853	0,955	0,060	6
27	0,949	0,993	0,912	0,883	0,917	0,931	0,042	4
28	1,011	1,034	1,006	1,008	1,002	1,012	0,013	1
29	0,970	0,954	0,995	0,980	0,964	0,973	0,015	1
30	0,949	1,012	1,049	0,998	1,018	1,005	0,037	4
31	0,967	1,020	1,016	1,025	1,086	1,023	0,042	4
32	1,071	1,027	1,046	1,027	1,116	1,057	0,038	4
33	0,975	0,939	0,973	0,966	0,997	0,970	0,021	2
34	1,078	1,025	1,032	1,057	1,046	1,047	0,021	2
35	1,008	1,007	0,975	0,933	1,012	0,987	0,034	3
36	1,059	1,034	1,014	0,989	1,010	1,021	0,027	3
37	1,016	1,068	0,958	1,029	1,019	1,018	0,040	4
38	0,965	0,918	1,045	0,999	1,026	0,990	0,050	5
39	0,997	1,047	0,956	0,943	0,947	0,978	0,044	4
40	1,036	1,014	1,000	0,983	0,966	1,000	0,027	3
41	1,070	1,004	1,069	1,111	1,086	1,068	0,039	4
42	0,986	0,990	1,004	0,941	0,994	0,983	0,025	2
43	0,956	0,983	0,930	0,974	0,926	0,954	0,026	3
44	1,000	0,936	1,029	1,051	1,056	1,014	0,049	5
45	1,014	1,018	1,064	0,941	1,072	1,022	0,052	5
46	1,070	1,044	1,053	0,994	1,030	1,038	0,028	3
47	0,959	0,891	0,978	0,972	1,074	0,975	0,065	7
48	1,069	0,967	1,004	1,030	0,931	1,000	0,054	5

 

По результатам этой серии измерений  осуществлен отбор партии детекторов, т.е.  исключены детекторы, среднеквадратичное отклонение показаний которых превышает 5%.  Это детекторы под номерами 3, 6, 14, 18, 22, 26, 47.

 

3.5 Нахождение коэффициентов чувствительности

При нахождении коэффициентов чувствительности ТЛД были облучены вместе с ионизационной камерой (ИК). Причем ТЛД и ИК располагались на поверхности фантома, имитируя условия облучения при in vivo дозиметрии на пациенте (располагаются на коже больного в колпачках). ИК также находится в фантоме в равновесном колпачке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 26. Облучение ТЛД и ионизационной камеры

 

Поглощенную дозу ИК вычисляли в соответствии с протоколом ААРМ TG № 21

по формуле:

 

 – показания электрометра  в единицах заряда.

– поправочный коэффициент  на давление и температуру.

–калибровочный коэффициент камеры – 52,07

  –отношение  тормозных способностей электронов вода/воздух.

 –поправочный коэффициент  на неполный сбор заряда.

 –поправочный коэффициент  на смещение эффективной точки  и на возмущение потока частиц.

 –поправочный коэффициент  на материал камеры.

 

 

Показания ионизационной камеры

Измерения проведены в тканеэквивалентном фантоме «твердая вода».

РИП=550 см;

S=40×20 см;

t=21,8 °C;

P= 755 мм рт. ст.

 

 

 

 

Т.к. камера откалибрована для условий РИП=100см, необходимо было произвести перекалибровку на нужные нам условия, то есть найти поправочный коэффициент на различие в чувствительности камеры при опорном качестве пучка, использованном при калибровке камеры, и при работе с пучком пользователя с качеством Q.

 

6. Оценка поправочного коэффициента расчета поглощенной дозы ИК для условий рассеяния при ТОТ.

Поправочный коэффициент для расчета поглощенной дозы ИК для условий рассеяния при ТОТ был рассчитан исходя из рекомендаций ESTRO и МАГАТЭ  протокола TRS-398 «Определение поглощенной дозы при дистанционной лучевой терапии: Международные практические рекомендации по дозиметрии, основанные на эталонах единицы поглощенной дозы в воде».

В табл. 21 приведены рассчитанные значения k_Q для разных типов ионизационных камер и различных (отношение ткань-фантом, т.е. отношение поглощенных доз на глубинах 20 см и 10 см).

Таблица 21

Рассчитанные значения k_Q для пучков фотонов высоких энергий для разных типов ионизационных камер как функция качества пучка