UNIVERSITÀ CATTOLICA DEL SACRO CUORE DI ROMA

Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria, A.A. 2005/2006

Tesi di Specializzazione in Fisica Sanitaria:

Specializzando: Dott. Andrea Pentiricci

Correlatore: Prof. Angelo Piermattei

Relatore : Dott. Luigi Azario

Direttore: Prof. Giuseppe Arcovito

Implementazione dosimetrica dell’acceleratore lineare dedicato Novac7 nell’esperienza

dell’Ospedale di Città di Castello

Radioterapia intraoperatoria(IORT)

tecnica di trattamento radioterapico che consiste nella

somministrazione in frazione singola di una dose elevata di radiazioni al tumore esposto in

occasione dell’intervento chirurgico, o al letto tumorale, una volta asportato il tumore

stesso

miglioramento del controllo locale di malattia

basi radiobiologiche

rallentamento della crescita del residuo di malattia

IORT

• acceleratore non dedicato

• acceleratore dedicato:

Novac7

movimenti modulatore

movimenti testa

caratteristiche Novac 7

energia nominale: 3, 5, 7, 9 MeV

dose rate: da 3 cGy/pulse a 13 cGy/pulse

fasci collimati,applicatori piatti e angolati

aspettiradioprotezionistici

campo di radiazione diffusaattorno al Novac7

aspetti dosimetrici

1. sovrastima del ksat

- elettroni non si attaccano alle molecole di ossigeno

- dipendenza della risposta

della camera dalla tensione

di polarizzazione

dosimetridi Fricke

k N k k k k M )(z D Q'Q,Q'w,D,satTp,polhrefw

2. applicatori angolati

TVwD

GAFwD

1. valori di DwTV non possono essere

usati come valori asintotici

2. sovrastima del 10% rispetto ai film

3. f<0.95 ad alto dose rate nella valutazione di ksat si deve considerare il contributodegli elettroni liberi alla carica raccoltaA. Piermattei, S. Delle Canne, L. Azario, A. Russo, A. Fidanzio, R.

Miceli, A. Soriani, A. Orvieto, and M. Fantini, “The saturation loss for plane parallel ionization chambers at high dose-per-pulse value,” Phys. Med. Biol. 45, 1869–1883 (2000)

esperienza di Città di Castello

PDD 80 piatto

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80

profondità (mm)

do

se (

%)

3 MeV

5 MeV

7 MeV

9 MeV

dosimetria relativa

• curve di dose in profondità (PDD)

• profili trasversali di dose

• curve di isodosezmax

R50

confronto appl. piatto / angolato

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80

profondità (cm)

dose

%

7 MeV (0°)

9 MeV (0°)

7 MeV (22,5°)

9 MeV (22,5°)

profili trasversali 80 piatto

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

-100 -50 0 50 100

distanza dall'asse (mm)

do

se (

%)

3 MeV

5 MeV

7 MeV

9 MeV

profili trasversali (zmax, 9 MeV)

0

20

40

60

80

100

-100 -50 0 50 100

distanza dall'asse (mm)

do

se

(%

)

40 mm

50 mm

60 mm

70 mm

80 mm

100 mm

profili trasversali (zmax, 9 MeV)

0

20

40

60

80

100

120

-150 -100 -50 0 50 100 150

distanza dall'asse (mm)

do

se

(%

)

40 mm

50 mm

60 mm

70 mm

80 mm

100 mm

10 mm

189 mm

5 mm

18 mm

24 mm

114 mm

dosimetria assoluta

dosimetro diFricke

dosimetri chimicidi Fricke:

indipendenzadal dose rate

fattore di correzione F

per le dimensioni finite

del rivelatore

fattori di calibrazione

40

45

50

55

60

35 45 55 65 75 85

diametro (mm)

UM

/Gy

7 MeV

Lineare (7 MeV)

1. fattore di conversione K per l’output degli applicatori angolati

2. linearità della dose per impulso in funzione del diametro dell’applicatore

fattori di calibrazione (UM/Gy)per il set completo di applicatori

controlli di qualità periodiciPARAMETRO PERIODICITÀ

1 sicurezze elettriche e meccaniche prima di ogni trattamento

2 movimenti meccanici prima di ogni trattamento

3 dispositivi di avvertimento ottici ed acustici

prima di ogni trattamento

4 integrità e sterilità degli applicatori prima di ogni trattamento

5 stabilità a lungo termine del sistema di monitoraggio dosimetrico

prima di ogni trattamento, annuale

6 stabilità a breve termine del sistema di monitoraggio dosimetrico (ripetibilità)

mensile

7 linearità della dose mensile

8 simmetria ed omogeneità del campo accettazione, stato

9 energia della radiazione accettazione, stato

costanza della dose per impulso Q1 / Q2

interconfronto dosimetrico per fasci IORT

% 4 100* )D/(D - 1 :

% 3,5 100*)D/(D - 1 :

CISS

CISS

ferimento di non ricondizioni

mento di rifericondizioni

applicatore energia dosim. D Dc (media) DISS DISS/Dc

(MeV) n° (Gy) (Gy) (Gy) (%)

100 / 0° 7 R7A 9.96 9.97 10.00 1.003 0.3

(rif.) R7B 9.98

R7C 9.98

9 R9A 10.00 10.00 9.79 0.979 2.1

R9B 10.00

R9C 10.00

100 / 22,5° 7 NR7A 10.00 9.99 9.80 0.981 1.9

(non rif.) NR7B 9.99

NR7C 9.99

9 NR9A 9,84* 9.85 9.75 0.990 1.0

NR9B 9,86*

NR9C 9,86*

prospettive future

impiego di c.i. piatte nella dosimetria

IORT*:

* Di Martino F. et al. Ion recombination correction for very high dose-per-pulse high-energy electron beams, Med. Phys. 32 (7), July 2005

• rivelatore raccomandato dai protocolli per la taratura di un fascio di elettroni

• praticità d’impiego

• lettura in tempo reale

conclusioni

• implementazione dosimetrica del Novac7

• dosimetria relativa

• dosimetria assoluta

• assicurazione della qualità

• controlli di qualità periodici

• interconfronto dosimetrico

• prospettive future • impiego di c.i. piatte

- FINE -

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70

DWGAF (mGy/pulse)

d W(V

0) (

mG

y/pu

lse)

(Markus)

A. Piermattei, S. Delle Canne, L. Azario, A. Russo, A. Fidanzio, R. Miceli, A. Soriani, A. Orvieto, and M. Fantini, “The saturation loss for plane parallel ionization chambers at high dose-per-pulse value,” Phys. Med. Biol. 45, 1869–1883 (2000)

)(V d

D )(V k

0w

GAFw

0sat

..

. ...

.

.

sovrastima dei valori di PDDse si trascura il ksat

ksat costante

ksat generale

gaf- chromic

Di Martino F. et al. Ion recombination correction for very high dose-per-pulse high-energy electron beams, Med. Phys. 32 (7), July 2005

applicatore energia (MeV)

Dw,F (Gy/p)

K (Gy/nC)

Dw/p (Gy)

UM/Gy

100 / 22,5° 7 0,02532 0,31075 0,02703 87,73

80 / 22,5° 7 0,04250 0,33950 0,04456 54,63

70 / 22,5° 7 valore interpolato 51,69

60 / 22,5° 7 0,04925 0,34887 0,05088 48,41

50 / 22,5° 7 valore interpolato 45,35

40 / 22,5° 7 0,05645 0,36284 0,05742 43,80

100 / 22,5° 9 0,02855 0,31193 0,03014 90,71

80 / 22,5° 9 0,04695 0,34133 0,04891 55,61

70 / 22,5° 9 valore interpolato 53,53

60 / 22,5° 9 0,05519 0,35539 0,05682 49,62

50 / 22,5° 9 valore interpolato 45,41

40 / 22,5° 9 0,06493 0,37232 0,06581 43,79

applicatore energia (MeV) n° fricke

R50 (mm) Dw (Gy) F

Dw media

corretta (Gy)

D/p (Gy) UM/Gy

UM/p (fricke) UM/p

1 2,68 54,57

2 2,68 54,55 100 / 0° 7

3 2,68 54,24

1,0093 54,96 0,0254 90,98 2,314 2,293

4 3,08 52,58

5 3,08 52,84

6 3,08 52,88 100 / 0° 9

7 3,08 53,11

1,0066 53,20 0,0286 93,98 2,683 2,675

8 3,08 86,40

9 3,08 86,50 80 / 0° 9

10 3,08 86,80

1,0064 87,12 0,0470 57,39 2,694 2,709

11 3,08 101,10

12 3,08 87,70

13 3,08 101,50 60 / 0° 9

14 3,08 101,80

1,0071 102,19 0,0552 48,93 2,701 2,709

15 3,08 105,10

16 3,08 106,30 40 / 0° 9

17 3,08 105,70

1,0173 107,53 0,0649 41,85 2,717 2,757

39 2,68 52,15

40 2,68 52,04 100 / 0° 7

41 2,68 52,05

1,0093 52,56 0,0253 95,12 2,407 2,415

18 2,68 88,50

19 2,68 89,10 80 / 0° 7

20 2,68 89,30

1,0085 89,72 0,0425 55,73 2,367 2,390

21 2,68 101,70

22 2,68 101,90 60 / 0° 7

23 2,68 102,50

1,0084 102,89 0,0493 48,60 2,393 2,408

24 2,68 74,50

25 2,68 75,80 40 / 0° 7

26 2,68 74,90

1,0209 76,64 0,0565 41,76 2,355 2,347

27 2,79 90,30

28 2,79 90,60 80 / 22,5° 9

29 2,79 91,60

1,0099 91,73 0,0501 54,51 2,729 2,764

30 2,44 92,30

31 2,44 92,50 80 / 22,5° 7

32 2,44 92,40

1,0117 93,48 0,0448 53,49 2,394 2,420

33 2,79 55,01

34 2,79 55,25 100 / 22,5° 9

35 2,79 55,34

1,0076 55,62 0,0305 89,90 2,741 2,762

36 2,44 55,91

37 2,44 55,83 100 / 22,5° 7

38 2,44 55,70

1,0104 56,39 0,0270 88,66 2,392 2,404

7 Mev 9 Mev applicatore

D/p UM/Gy D/p UM/Gy 50 / 0° 45,20 45,51

70 / 0° 52,19 53,28

p

k k k k N ] 1 1 - e p [ln )(z D polhTp,Q'Q,Q'w,D,

/ M

refw

M p

] 1 1 - e p [ln k

/ M

sat

teoria di Boag

prospettive future: impiego di c.i. piatte nella dosimetria IORT*

* Di Martino F. et al. Ion recombination correction for very high dose-per-pulse high-energy electron beams, Med. Phys. 32 (7), July 2005

prospettive future:dosimetria in vivo

• dose elevata in singola frazione

• assenza di un TPS • condizioni di irradiazione differenti da quelle standard in fantoccio

dosimetri attivi:MOSFET

correzione dose in tempo reale

buon accordo con i dosimetri di Fricke