Untersuchungen zur Festlegung eines kleinen Referenzfeldes für Anschlussmessungen zur Verwendung von Siliziumdioden in der Dosimetrie kleiner Felder

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1 Untersuchungen zur Festlegung eines kleinen Referenzfeldes für Anschlussmessungen zur Verwendung von Siliziumdioden in der Dosimetrie kleiner Felder S. Foschepoth, D. Harder +3, A. Djouguela, A. Rühmann +, K. C. Willborn, B. Poppe + AG Medizinische Strahlenphysik, Univ. Oldenburg und Pius-Hospital Oldenburg Klinik für Strahlentherapie und internistische Onkologie, Pius-Hospital Oldenburg 3 Prof. em., Medizinische Physik und Biophysik, Univ. Göttingen

2 Hintergrund und Ziele Die gewöhnlich in der Dosimetrie eingesetzten Ionisationskammern sind nicht uneingeschränkt in kleinen Feldern verwendungsfähig, da der Volumeneffekt nicht vernachlässigbar ist. Aus diesem Grund bietet sich für die Dosimetrie kleiner Felder die Verwendung von kleineren Detektoren, wie z.b. nicht energie-kompensierten Silizium- Dioden an (Grießbach et al, 005, Djouguela et al, 008). Diese haben jedoch aufgrund der höheren Ordnungszahl des Si ein höheres Ansprechvermögen auf niederenergetische Streustrahlung und überschätzen deswegen die Dosis in großen Feldern. Es bietet sich also an Dioden in Feldern zu kalibrieren, die klein genug sind um verlässliche Messwerte zu erhalten und groß genug sind um kalibrierte Ionisationskammern für Anschlußmessungen zu verwenden. Um Hinweise auf die für ein kleines Referenzfeld empfehlenwerte Feldgröße zu erhalten, wurden die Eigenschaften von Feldern verschiedener Größe untersucht. Norm,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,4 0,3 0, 0, 0, Position cross-plane [mm] Das Profil eines Feldes mit 0 mm Kantenlänge, gemessen mit der PTW 600 Si-Diode in 40 mm RW3. (Djouguela et al, 008). Klassische Charakterisierungen lassen sich nur noch schwer anwenden, da die Detektoren eine geringe Ausdehnung des Messvolumens um eine hohe Ortsauflösung benötigen, um den Volumeneffekt klein zu halten. Griessbach I, Lapp M, Bohsung J, Gademann G, Harder D.: Dosimetric characteristics of a new unshielded silicon diode and its application in clinical photon and electron beams. Med. Phys. 3, , 005. A. Djouguela, I. Griessbach, D. Harder, R. Kollhoff, N. Chofor, A. Rühmann, K. Willborn, B. Poppe. Dosimetric characteristics of an unshielded p-type si diode: linearity, photon energy dependence and spatial resolution applications of the unshielded Si diode PTW 600. Z. Med. Phys. 8, (008).

3 Material und Methoden Alle Messungen erfolgten an einem Primus 6/5 (Siemens, Erlangen), die Dosimetrieausstattung stammt von PTW (Freiburg). Zweikammermethode Messung mit zwei 0,6 cm 3 Farmerkammern im PMMA- Phantom. Schuster BMS 96 als Verschiebeeinrichtung. PTW UniDos als Elektrometer Eine Kammer PTW mit Graphit beschichteter PMMA-Wandung Eine baugleiche Kammer mit Kupferwandung Durch unterschiedliches Z der Wandung sprechen die Kammern unterschiedlich auf niederenergetische Streustrahlung an. (Chofor et al.) Das Signalverhältnis lässt Rückschlüsse auf Streustrahlungsanteile der Dosis zu. Profile ermöglichen Positionierungseinflüsse abzuschätzen Outputfaktorverhältnisse Messung mit Diode PTW 600 und 0,5 cm 3 Ionisationskammer PTW 300 im Wasserphantom PTW MP3-Elektrometer PTW Tandem 0 cm und 5 cm Wassertiefe Kantenlängen von cm bis 0 cm Die relativen Verhältnisse der Outputfaktoren ermöglichen Über- und Unteransprechen der einzelnen Detektoren abzuschätzen Ideales Feld liegt im relativen Minimum der Verlaufs in einem flachen Bereich N. Chofor, D. Harder, H. K. Looe, R.-P. Kapsch, R. Kollhoff, K. C. Willborn, A. Rühmann, B. Poppe.. Mapping radiation quality inside photon-irradiated absorbers by means of a twin-chamber method Z. Med. Phys. 4, 5-63 (009) 3

4 Ergebnisse Es zeigt sich, dass der Dosisanteil der niederenergetischen Streustrahlung für Felder ab vier cm Kantenlänge über den Bereich des Feldes zufriedenstellend konstant ist und Positionierungsfehler toleriert werden können. Darüber hinaus fällt der Anteil der niederenergetischen Streustrahlung nicht mehr signifikant ab, so dass eine weitere Verkleinerung der Feldgröße keinen Vorteil mit Hinsicht auf das erhöhte Ansprechen der Si-Dioden bietet. 3x3,5 SR 5x5,5, rel. Position T-G 4x4,5 6MV 5MV SR,5 6MV 5MV SR,5 6MV 5MV rel. Position T-G rel. Position T-G 4

5 Ergebnisse Outputfaktor Diode/Outputfaktor SemiFlex,30,5,0,5,0,05,00 0,95 0,90 0,85 0, Kantenlänge [cm] 0 cm 5 cm Der linke Graph zeigt den Verlauf der Verhältnisse der Outputfaktoren für 6, der rechte den für 5 MV Beschleunigungsspannung. Gemessen wurde in den Tiefen 5 cm und 0 cm. Outputfaktor Diode/Outputfaktor SemiFlex,30,5,0,5,0,05,00 0,95 0,90 0,85 0, Kantenlänge [cm] 0 cm 5 cm Es zeigt sich, dass das Verhältnis um eine Kantenlänge von 4 cm ein relatives Minimum erreicht und auch weitestgehend konstant ist. Deutlich ist der Anstieg bei sehr kleinen Feldern aufgrund des Volumeneffektes der Ionisationskammer zu sehen. Für große Felder zeigt sich, insbesondere bei 6 MV und 0 cm Wassertiefe, dass das Verhältnis ansteigt aufgrund des Überansprechens der Si- Diode. Der Unterschied zwischen den beiden Tiefen ist im Bereich des Minimums vernachlässigbar 5

6 Diskussion Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse empfiehlt sich eine Feldgröße mit Kantenlänge vier cm zur Verwendung als kleines Referenzfeld. Der Volumeneffekt von kalibrierten Ionisationskammern fällt noch nicht stark ins Gewicht Der Dosisanteil der niederenergetischen Streustrahlung ist auf ein akzeptables Niveau abgesunken und damit eine Überschätzung der Dosis durch Si-Dioden minimiert. Als Messtiefe empfiehlt sich, analog zur DIN 6800-, zehn cm in Wasser. 6