Summary
AMAÇBu çalışmada, farklı SW, HAVA'ların %DD eğrilerine yaptığı etki araştırıldı.
GEREÇ VE YÖNTEM
Lineer hızlandırıcı cihazında 6, 8, 10, 12, 15 ve 18 MeV elektron
enerjilerinde, SSD 95 cm'de 10x10 cm standart elektron
konu için yüzde iyonizasyon değerleri ölçüldü. Her derinlik
için durdurma gücü oranları üç protokolün belirttiği şekilde
bulundu ve bu değerler yüzde iyonizasyon değerleri ile çarpılarak yüzde derin doz grafiği elde edildi. Üç protokolden elde
edilen grafikler birbirleri ile karşılaştırıldı. Ayrıca farklı
protokoller için bulunan durdurma gücü oranları birbirleri ile
kıyaslanarak R50 karşı grafikleri çizildi.
BULGULAR
Kullanılan farklı durdurma gücü oranlarının yüzde derin doz
eğrilerinde farklılıklara neden olduğu görülmüştür. En fazla
değişim yüzey dozlarında meydana gelmiştir. En büyük fark
10 MeV enerjisinde E0'a göre hesaplanmış TRS 381/TRS
277 farkı %1, 45'dir. En az fark ise 6 MeV enerjisinde RP'ye
göre hesaplanmış TRS 398/TRS 277 farkı %0, 09'dur.
SONUÇ
Realistik elektron demetleri için bulunmuş durdurma gücü
oranlarını kullanmak literatürlerde de belirtildiği gibi yüzey
dozlarını daha doğru şekilde değerlendirmemizi sağlamaktadır.
Introduction
İyon odası kullanarak ortamdaki soğrulan dozun bulunması Bragg-Gray ilkesine dayanır. Bu da ortamda (su) belirli bir noktadaki soğrulan dozu detektördeki (hava) ortalama soğrulan doz ve çarpışma durdurma gücünün su\hava oranı ile aşağıdaki formüldeki gibi ilişkilendirir.DW = DHAVA SW, HAVA
Bragg-Gray ilkesine göre su fantomunda belirli bir noktada detektördeki elektron akısı detektör yokken ki elektron akısına eşittir. Yüksek enerjili foton ve elektron demetlerinde gazlı iyon odaları Bragg-Gray detektörüne benzer. Bragg-Gray davranışından herhangi bir sapma perturbasyon faktörü olarak adlandırılır. Bozulmamış ortamda belirli bir noktadaki elektron spektrumunun durdurma gücü oranı detektörden bağımsızdır.
Tek enerjili elektronlar için su\hava durdurma gücü oranlarının en önemli karakteristiği enerji ve derinliğe olan güçlü bağımlılığıdır. Bunun sebebi de suda farklı derinliklerde enerji dağılımında önemli değişiklikler olmasıdır. Son zamanlara kadar elektron dozimetre protokollerinde kullanıcının demeti için durdurma gücü oranlarının seçimi, elektron demetinin karakteristiğini fantom yüzeyindeki ortalama elektron enerjisi ve ölçüm derinliği ile belirtilen tek enerjili datanın kullanımına dayanmaktaydı. Ancak klinikte kullanılan demetler fantom yüzeyinde tek yönlü ve tek enerjili olmaktan uzaktır. SW, HAVA (E0, z)'nın seçiminin geçerliliği paralel plak odalar için olan IAEA protokolü TRS 381'de[1] detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sonuçta yüksek enerji ve yüksek açısal dağılıma sahip demetler için bile böyle bir işlemin maksimum hatası %1 içerisindedir. Klinikte kullanılan pek çok demet için, hatta önemli derecede foton kontaminasyonuna sahip olanlarda bile hesaplanan durdurma gücü oranlarının tahmin edilen belirsizliği %0, 6 civarındadır. Son zamanlarda realistik elektron demetleri için olan durdurma gücü oranları klinik hızlandırıcıların tedavi kafasının detaylı bir simülasyonu ile elde edilir ve sudaki soğrulan doz tabanlı protokollerde kullanılır. Ancak durdurma gücü oranlarının hesaplanmasındaki bu gelişmeye bağlı olarak elektron demetinin dozimetresinde çok önemli değişiklikler meydana gelmediği görülmüştür.
Bu çalışmadaki amaç, farklı SW, HAVA değerlerinin kullanılmasının %DD eğrilerine yaptığı etkinin araştırılmasıdır.
Methods
Lineer hızlandırıcı cihazında 6, 8, 10, 12, 15 ve 18 MeV elektron enerjilerinde, SSD 95 cm'de 10x10 cm standart elektron konu için %DD'ler ölçüldü. Ölçümler RW3 katı su fantomunda, Markus iyon odası ile yapıldı. Kaynak ile fantom yüzeyi arasındaki mesafe SSD = 95 cm sabit kalacak şekilde iyon odası farklı derinliklere yerleştirilerek, 50 MU verilerek ölçüm yapıldı, SSD'ye ve alan büyüklüğüne bağlı olarak özellikle dMAKS derinliğinde meydana gelecek değişimi tam olarak belirleyebilmek için “build-up” bölgesinde 1 mm aralıklarla ölçüm alındı. Maksimum dozun oluştuğu derinlik her bir enerji için belirlendikten sonra tüm ölçümler bu maksimum doz değerine normalize edilerek yüzde iyonizasyon eğrileri çizildi. Elde edilen yüzde iyonizasyon eğrisi kullanılarak her enerjinin R50 (cm cinsinden yarı değer derinliği) ve Rp (elektron demetinin pratik erişim mesafesi) değeri hesaplandı. TRS 277[2] ve TRS 381 no'lu protokollerde durdurma gücü oranları fantom derinliği ve E0 (fantom yüzeyine çarpan ortalama elektron enerjisi) ve Rp'ye bağlı olarak verildi.TRS 398[3] no'lu protokolde ise durdurma gücü oranları fantom derinliği ve z \ R50'ye bağlı olarak verildi.
TRS 277 no'lu protokol için E0, E0 = C4 R50 formülü kullanılarak bulundu. Her derinlik için durdurma gücü oranları, hem E0'a hem de Rp'ye bağlı olarak hesaplandı ve bu değerler yüzde iyonizasyon değerleri ile çarpılarak yüzde derin doz eğrisi elde edildi.
TRS 381 no'lu protokol için E0, E0 = 0, 818 +1, 935R50 + 0, 040R502 formülü kullanılarak elde edildi. Her derinlik için durdurma gücü oranları hem E0'a hem de Rp'ye bağlı olarak hesaplandı ve bu değerler yüzde iyonizasyon değerleri ile çarpılarak yüzde derin doz grafiği elde edildi. TRS 398 no'lu protokol için her bir derinliğe karşılık gelen z \ R50 değerleri bulundu ve R50 = 1, 029R50, İYON - 0, 006 formülü kullanılarak R50 hesaplandı. Her derinlik için durdurma gücü oranları R50'ye bağlı olarak bulundu ve bu değerler yüzde iyonizasyon değerleri ile çarpılarak yüzde derin doz grafiği elde edildi. Üç protokolden elde edilen grafikler birbirleri ile karşılaştırıldı. Ayrıca farklı protokoller için bulunan durdurma gücü oranları birbirleri ile kıyaslanarak R50 karşı grafikleri çizildi.
Results
6 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp= 2, 45 cm ve R50= 2, 1378 cm elde edildi. TRS 277 için E0 = 4, 98 MeV, TRS 381 için E0 = 5, 13745 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 2, 1398 cm olarak belirlendi. Maksimum derinlik 1, 2 cm'dir. Şekil 1a'da farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir. Üç protokol için farklılıkların en fazla meydana geldiği bölge “build up” noktasına kadar olan bölgedir.;){kind=link}
6 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 1'de verilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 1: 6 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
8 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp = 3, 6 cm ve R50 = 3, 0878 cm hesaplandı. TRS 277 için E0 = 7, 195 MeV, TRS 381 için E0 = 7, 1743 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 3, 11737 cm olarak belirlendi. Maksimum derinlik 1, 6 cm'dir. Şekil 1b'de farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir.
8 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 2'de verilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 2: 8 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
10 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp = 4, 83 cm ve R50 = 3, 73 cm hesaplandı. TRS 277 için E0 = 8, 6909 MeV, TRS 381 için E0 = 8, 59 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 3, 778 cm olarak belirlendi. Maksimum derinlik 2, 2 cm'dir. Şekil 1c'de farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir.
10 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 3'de verilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 3: 10 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
12 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp = 5, 71 cm ve R50 = 4, 54 cm hesaplandı. TRS 277 için E0 = 10, 578 MeV, TRS 381 için E0 = 10, 427 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 4, 61 cm olarak belirlendi. Maksimum derinlik 2, 5 cm'dir. Şekil 1d'de farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir.
12 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 4'de verilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 4: 12 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
15 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp = 6, 99 cm ve R50 = 5, 45 cm hesaplandı. TRS 277 için E0 = 12, 6985 MeV, TRS 381 için E0 = 12, 55 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 5, 548 cm olarak belirlendi. Maksimum derinlik 2, 8 cm'dir. Şekil 1e'de farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir.
15 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 5'de verilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 5: 15 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
18 MeV için bulunan yüzde iyonizasyon eğrisinden Rp = 8, 69 cm ve R50 = 7, 068 cm hesaplandı. TRS 277 için E0 = 16, 469 MeV TRS 381 için E0 = 16, 49 MeV ve TRS 398 için de R50, İYON = 7, 21 olarak belirlendi. Maksimum derinlik 3 cm'dir. Şekil 1f'de farklı protokollere göre hesaplanmış yüzde derin doz eğrilerinin karşılaştırılması verilmiştir. Üç protokol için “build-up” bölgesi dozları Tablo 6'da gösterilmiştir.
;){kind=link}
Tablo 6: 18 MeV için üç protokole göre hesaplanmış yüzey dozlarının karşılaştırılması
18 MeV de üç farklı protokol için E0 ve Rp göre bulunmuş durdurma gücü oranları ile çarpılarak elde edilen yüzey dozu oranları Tablo 6'da verilmiştir.
Discussion
Çalışmamızda elektron enerjileri için yüzde iyonizasyon eğrileri ölçülmüş, daha sonra bu eğrilerden R50 ve Rp değerleri elde edilmiştir. Bu değerler kullanılarak her derinlik için sudaki durdurma gücü oranları hem R50 hem de Rp'ye bağlı olarak bulunmuştur. Bulunan bu değerler yüzde iyonizasyon değerleri ile çarpılarak yüzde derin doz eğrileri elde edilmiştir. TRS 227 ve TRS 381'de tek enerjili elektron demetleri için bulunmuş durdurma güçleri kullanılırken, TRS 398'de realistik elektron demetleri için bulunmuş durdurma güçleri kullanılmaktadır. Kullanılan farklı durdurma gücü oranlarının yüzde derin doz eğrilerinde farklılıklara neden olduğu görülmüştür. En fazla değişim yüzey dozlarında meydana gelmiştir. Buna göre en büyük fark 10 MeV enerjisinde E0'a göre hesaplanmış TRS 381 / TRS 277 farkı %1, 45'tir. En az fark ise 6 MeV enerjisinde Rp'ye göre hesaplanmış TRS 398 / TRS 277 farkı %0, 09'dur. Bazı enerjiler için TRS 398 / TRS 277 ve TRS 381 / TRS 277 farkı negatif çıkmıştır. Bu durdurma gücü eğrisinin lineer bir eğri olmamasından kaynaklanmaktadır.Sonuç olarak, realistik elektron demetleri için bulunmuş durdurma gücü oranlarını kullanmak literatürlerde de belirtildiği gibi yüzey dozlarını daha doğru şekilde değerlendirmemizi sağlamaktadır.
Durdurma gücü değerlerinin karşılaştırılması, Pedro Andreo ve arkadaşları[4] tarafından da yapılmıştır. Elde edilen değerler çalışmamızda elde ettiğimiz verilerle uygunluk göstermektedir.
References
1) International Atomic Energy Agency ‘The use of plane parallel ionization chambers in high energy electron and photon beams: an international code of practice for dosimetry.’ Tecnical Reports Series No.381 Vienna, Austria: 1997.
2) International Atomic Energy Agency ‘Absorbe dose determination in photon and electron beams: an international code of practice.’ Tecnical Reports Series No.277, Vienna, Austria: 1987.
3) International Atomic Energy Agency ‘Absorbe dose determination in external beam radiotherapy: an international code of practice for dosimetry based on standards of absorbe dose to water.’ Tecnical Reports Series No.398 Vienna, Austria: 2000.