ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΑΚΤΙΝΟΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗΣ ΟΓΚΟΛΟΓΙΑΣ. Πάσχου Αγγελική

Transcript

1 ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΑΚΤΙΝΟΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗΣ ΟΓΚΟΛΟΓΙΑΣ Πάσχου Αγγελική Επιβλέπων: Κίτης Γεώργιος (Καθηγητής, Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ) Πτυχιακή Εργασία Θεσσαλονίκη,

2 COMPILATION OF PROTOCOLS FOR THE QUALITY CONTROL OF THE RADIOTHERAPY ONCOLOGY UNIT Paschou Angeliki Supervisor: Kitis Georgios (Professor, Department of Physics AUTH) Thesis Thessaloniki,

3 Στους γονείς μου που μου έμαθαν να πιστεύω στον εαυτό μου και με στηρίζουν σε κάθε βήμα Copyright ΑΓΓΕΛΙΚΗ Δ. ΠΑΣΧΟΥ 2017 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος.all rights reserved. Οι απόψεις που περιέχονται σε αυτή την εργασία, εκφράζουν τη θέση του συγγραφέα και δεν πρέπει να θεωρηθεί ότι εκφράζουν και τις επίσημες θέσης του τμήματος Φυσικής ΑΠΘ. 3

4 EΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον επιβλέποντα κ. Κίτη Γεώργιο, Καθηγητή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης που με βοήθησε να βρω ένα θέμα στο αντικείμενο που με ενδιαφέρει καθώς και για τις συμβουλές του και το χρόνο του. Επίσης, την επιστημονική ομάδα του Θεαγενείου Αντικαρκινικού Νοσοκομείου Θεσσαλονίκης, για την πολύτιμη βοήθεια τους και το χρόνο που διαθέσανε και κυρίως τον κ. Μιχάλη Χατζημάρκου, ακτινοφυσικό του νοσοκομείου. Τέλος, τους ανθρώπους, φίλους και συγγενείς, που στάθηκαν δίπλα μου και με στήριξαν όλο αυτό το χρονικό διάστημα.κυρίως όμως τους γονείς μου που βρίσκονται πάντα δίπλα μου. 4

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της Ακτινοθεραπείας είναι η χορήγηση της μέγιστης δόσης στους ιστούς που νοσούν και να προστατεύονται οι γύρω υγιείς ιστοί λαμβάνοντας την ελάχιστη δυνατή δόση. Επίσης, εφόσον χρησιμοποιούνται δέσμες ακτινοβολίας υψηλών ενεργειών θα πρέπει να προφυλάσσεται το προσωπικό και όσοι βρίσκονται στους γύρω χώρους. Συνεπώς, κρίνεται επιτακτική η ανάγκη για μέγιστη ακρίβεια και αποφυγή λαθών. Για αυτό το λόγο έχουν αναπτυχθεί ειδικά προγράμματα ποιοτικού ελέγχου για τα ακτινοθεραπευτικά κέντρα,θεσπίζοντας μια σειρά ελέγχων βάσει περιοδικότητας. Στα προγράμματα αυτά περιλαμβάνονται οι διαδικασίες που πρέπει να διεξάγονται για να προστατεύεται οι ασθενείς, το προσωπικό αλλά και να διατηρείται η καλή λειτουργία του μηχανήματος. Η ΕΕΑΕ (Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας) εκδίδει τα πρωτόκολλα ελέγχου ποιότητας για τα συστήματα ακτινοβολιών, στα ακτινοθεραπευτικά τμήματα της χώρας. Στο διάστημα 5/2016 έως 6/2016 καταγράφηκαν οι έλεγχοι που πραγματοποιήθηκαν στο ΑΝΘ Θεαγένειο και συλλέχτηκαν οι απαραίτητες πληροφορίες για τα μηχανήματα και τον εξοπλισμό που διαθέτει η μονάδα.κάθε έλεγχος διεξάγεται με διαφορετικά όργανα και λογισμικά του διαθέσιμου εξοπλισμού, ανάλογα με το τι ζητάτε να μετρηθεί/υπολογιστεί σε κάθε περίπτωση. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από αυτή τη διαδικασία πρέπει να είναι εντός των θεσπισμένων ορίων. Συνεπώς, ήταν αναγκαίο να μελετηθεί και να κατανοηθεί ο σκοπός της χρήσης κάθε οργάνου και λογισμικού για να προσαρμοστούν τα πρωτόκολλα της ΕΕΑΕ στα δεδομένα του ΑΝΘ Θεαγενείου. 5

6 ABSTRACT The aim of Radiotherapy is the deposition of the maximum dose to diseased tissues and the protection of the surrounding healthy tissues by receiving the least dose. Furthermore, since high-energy radiation beams are used, staff and the people in the surrounding areas should be protected. Hence, it is of great need to be very precise and avoid any kind of mistakes during treatment. For this reason, special quality control programmes have been developed for radiotherapy centers, establishing a series of controls according to periodicity. These programmes include the procedures that need to occur in order for the patients and the staff to be protected but also to maintenance the proper function of the machinery. The EEAE (Greek Atomic Energy Commission) is in charge of publishing quality control protocols for radiology systems, in the radiotherapy units of the country. In the period 5/2016 to 6/2016, the controls that took place in Theagenio Anticancer Hospital were recorded and necessary information for the machineries and for the equipment, used in each control,were collected. Every check is carried out with different methods using specific equipment and software depending of what needs to be measured. The results of this procedure need to be within the established range of values. Therefore, it was necessary to understand the purpose of the use of every equipment and software in order to adapt EEAE protocols to the standards of Theagenio Hospital. 6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ EΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 5 ABSTRACT... 6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗΣ Εισαγωγή Αρχή λειτουργίας Γραμμικού Επιταχυντή: Τα Μέρη Ενός Σύγχρονου Γραμμικού Επιταχυντή Σύστημα Έγχυσης Σύστημα Παραγωγής RF Ισχύος (RF power generation system) Κυματοδηγός Επιτάχυνσης ( Accelerating Waveguide) Βοηθητικό Σύστημα(Auxiliary System) Μεταφορά Δέσμης Ηλεκτρονίων Κεφαλή του Γραμμικού Επιταχυντή Κλινικές Δέσμες Επιταχυντή ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΕΣΜΗΣ Κατανομές Δόσης Δόση Βάθους Φωτονίων Κατανομές Δόσεις Ηλεκτρονίων Ισοδοσιακές Καμπύλες Προφίλ Δέσμης Επιπεδότητα της Δέσμης(Βeam Flatness) Συμμετρία της Δέσμης( Beam Symmetry) Παρασκιά (Penumbra) ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ Απορροφούμενη δόση Ισοδύναμος δόση Ενεργός Δόση ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΘΕΡΑΠΕΙΑ Βασικές έννοιες Ανάγκη για διασφάλιση ποιότητας στην Ακτινοθεραπεία Σύστημα Ποιότητας (QS) / Συμπτυγμένο πρόγραμμα QA ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Εισαγωγή Γραμμικοί Επιταχυντές Elekta Ανιχνευτικές Διατάξεις

8 5.2.1 DailyQA 3(SunNuclear) MapCHECK 2(SunNuclear) Ομοιώματα Νερού DScanner(SunNuclear) DScanner(SunNuclear) Μετατροπέας Θάλαμοι Ιονισμού ΦΥΛΛΑ ΕΛΕΓΧΟΥ Εισαγωγή Καθημερινοί Έλεγχοι Εβδομαδιαίοι Έλεγχοι Μηνιαίοι Έλεγχοι Τριμηνιαίοι Έλεγχοι Ετήσιοι Έλεγχοι Περαιτέρω Έλεγχοι ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

9 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ακτινοθεραπεία είναι η επιστήμη, αντικείμενο της οποίας είναι η θεραπεία διαφόρων νόσων με τη χρήση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Στόχος της είναι η εναπόθεση της μέγιστης δυνατής δόσης στον όγκο-στόχο με σκοπό τον θάνατο των καρκινικών κυττάρων και τον τοπικό έλεγχο της νόσου, και η ταυτόχρονη προστασία των γειτνιαζόντων ιστών ( κυρίως των ακτινοευαίσθητων ). Η αντικαρκινική δράση της ακτινοβολίας διαπιστώθηκε αμέσως μετά την ανακάλυψη του Ραδίου το Η πρώτη επιτυχής θεραπεία ασθενούς με ακτινοβολία ανακοινώθηκε το 1899, με αποτέλεσμα έκτοτε η ακτινοθεραπεία να αναπτύσσεται συνεχώς. Από το 1913 έως το 1930 υπήρξε πληθώρα δημοσιεύσεων αναφορικά με τη ραδιοθεραπεία στον καρκίνο της μήτρας. Από το 1932 εφαρμόζεται ακτινοθεραπεία εξωτερικής δέσμης με ακτίνες Χ ενέργειας 800 έως 1000 kv, ενώ σήμερα η ισχύς της έχει αυξηθεί με ενέργειες έως και 25 MV. Η ακτινοθεραπεία κατέχει την πρώτη θέση στην αντιμετώπιση του καρκίνου, αναλαμβάνοντας τα περισσότερα περιστατικά. Στις μέρες μας για την παραγωγή ακτινών Χ υψηλών ενεργειών χρησιμοποιούνται κυρίως γραμμικοί επιταχυντές. Είναι ένα ραδιοθεραπευτικό μηχάνημα το οποίο επιταχύνει φωτόνια ακτινών Χ και ηλεκτρόνια. Οι υψηλής ενέργειας ακτινοβολίες διεισδύουν βαθειά μέσα στο σώμα και διαλύουν τους καρκινικούς ιστούς, ενώ τα ηλεκτρόνια διεισδύουν μόνο σε βαθύτερες κυτταρικές δομές. Διαφορετικές ακτινοβολίες επιτρέπουν μία ποικιλία τέτοιων συνδυασμών. 9

10 1. ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗΣ Εισαγωγή Eπιταχυντής σωματιδίων ονομάζεται μια ειδική μηχανική διάταξη που μπορεί και επιταχύνει φορτισμένα σωματίδια σε μεγάλες ταχύτητες, και μπορούν να φτάσουν ένα σημαντικό ποσοστό της ταχύτητας του φωτός. Στη πραγματικότητα ο επιταχυντής σωματιδίων επιταχύνει δέσμες φορτισμένων σωματιδίων (π.χ. πρωτονίων ή ηλεκτρονίων) κατά μήκος μιας τροχιάς, χρησιμοποιώντας ισχυρά ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Όταν πλέον οι δέσμες των σωματιδίων αυτών αναπτύξουν πολύ μεγάλη ταχύτητα οδηγούνται σε σύγκρουση με άλλα σωματίδια, τα οποία καλούμενα σωματίδια στόχοι. Άλλες φορές, δέσμες σωματιδίων που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις συγκρούονται στο εσωτερικό του επιταχυντή με συνέπεια να δημιουργούνται νέα σωματίδια. Ειδικές ανιχνευτικές διατάξεις καθώς και υπολογιστές μπορούν και καταγράφουν τις τροχιές των αρχικών σωματιδίων. Επίσης καταγράφουν τις εκτροπές καθώς και τις τροχιές των νέων σωματιδίων που προκύπτουν μετά από τις συγκρούσεις.με ανάλυση και επεξεργασία των νέων δεδομένων,που προκύπτουν,μπορούν να αναγνωριστούν τα νέα σωματίδια. Τα σωματίδια βρίσκονται σε έναν σωλήνα πολύ υψηλού κενού έτσι ώστε να μην χάνουν ενέργεια χτυπώντας σε μόρια αέρα. Σε επιταχυντές υψηλής ενέργειας, χρησιμοποιούνται τετραπολικοί μαγνήτες για να εστιάσουν τα σωματίδια σε μία δέσμη και να αποτρέψουν την μεταξύ τους ηλεκτροστατική ή απωστική δύναμη που θα μπορούσε να τα εκτρέψει. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι επιταχυντών, οι γραμμικοί και οι κυκλικοί. Κυκλικοί Επιταχυντές: Αυτοί αναγκάζουν τα σωμάτια να γυρίζουν γύρωγύρω σε κυκλική τροχιά δίνοντάς τους όλο και περισσότερη ενέργεια σε κάθε περιστροφή. Υπάρχουν πολλά είδη κυκλικών επιταχυντών όπως το σύγχροτρο, το κύκλοτρο και το συγχροκύκλοτρο, τα οποία αποτελούν πολύτιμα εργαλεία στην έρευνα της φυσικής υψηλών ενεργειών. Γραμμικοί Επιταχυντές: Στον γραμμικό επιταχυντή τα σωματίδια επιταχύνονται πάνω σε μια ευθύγραμμη τροχιά, προσπίπτοντας στο στόχο τους. Λόγω του περιορισμένου μήκους που έχουμε στους γραμμικούς επιταχυντές έχουμε και περιορισμό στην μέγιστη ενέργεια που μπορούν να φτάσουν τα σωματίδια, η οποία όμως είναι αρκετή για εφαρμογή σε θεραπείες του καρκίνου. Ο ιατρικός γραμμικός επιταχυντής είναι ένα ακτινοθεραπευτικό μηχάνημα, το οποίο επιταχύνει ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια προσπίπτουν στο στόχο και παράγονται φωτόνια (X-rays).Oι υψηλής ενέργειας ακτινοβολίες X διεισδύουν βαθειά μέσα στο σώμα και διαλύουν τους καρκινικούς ιστούς. 10

11 Εικόνα 1: Γραμμικός επιταχυντής Elekta Infinity Γραμμικοί Επιταχυντές Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών οι γραμμικοί επιταχυντές, για ιατρική χρήση, έχουν περάσει από πέντε διακριτές γενεές, καθιστώντας τα σύγχρονα μηχανήματα εξαιρετικά εξελιγμένα σε σύγκρισή με τα μηχανήματα της δεκαετίας του Οι πέντε γενεές εισήγαγαν τα εξής νέα χαρακτηριστικά: χαμηλής ενέργειας φωτόνια (4-8MeV): δέσμη ευθείας πορείας, ενσωματωμένο φίλτρο επιπέδωσης(flattening filter), εξωτερικές σφήνες,συμμετρικούς σιαγόνες (jaws),μονής μετάδοσης θάλαμο ιονισμού και ισοκεντρική τοποθέτηση μεσαίας ενέργειας φωτόνια (10-15 MeV) και ηλεκτρόνια: Επικλινής δέσμη, κινητός στόχος και φίλτρο επιπέδωσης διπλής μετάδοσης θάλαμο ιονισμού. υψηλής ενέργειας φωτόνια (18-25 MeV) και ηλεκτρόνια: διπλής ενέργειας φωτονίων και πολλαπλών ενεργειών ηλεκτρονίων, μαγνήτες κατεύθυνσης,δέσμη ηλεκτρονίων σχήμα μολυβιού, μηχανοκίνητη σφήνα, ασύμμετρες ή ανεξάρτητες σιαγόνες κατευθυντήρα. υψηλής ενέργειας φωτόνια και ηλεκτρόνια: ελεγχόμενη λειτουργία από ηλεκτρονικό υπολογιστή, πολλαπλών φύλλων κατευθυντήρα, σύστημα ηλεκτρονικής απεικόνισης, δυναμικές σφήνες υψηλής ενέργειας φωτόνια και ηλεκτρόνια: δέσμη φωτονίων διαμορφωμένης έντασης με κατευθυντήρα πολλαπλών φύλλων, πλήρη δυναμική συμμόρφωση της παραδοθείσας δόσης με διαμορφούμενη ένταση δέσμης που παράγεται με κατευθυντήρα πολλαπλών φύλλων. 11

12 1.1 Αρχή λειτουργίας Γραμμικού Επιταχυντή: Ένα θερμαινόμενο νήμα λειτουργεί ως κανόνι (gun) ηλεκτρονίων εκπέμποντας ηλεκτρόνια μέσω ενός φυσικού φαινομένου, που ονομάζεται θερμιονική εκπομπή. Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε ευθεία γραμμή μέσα σε έναν κυματοδηγό, όπου αλληλεπιδρούν με ένα κατάλληλο συγχρονισμένο η/μ πεδίο από όπου και παίρνουν την ενέργεια τους. Στη συνέχεια η δέσμη ηλεκτρονίων κατευθύνεται μέσω μαγνητών πάνω σε ένα στόχο βαρέως μετάλλου,συνηθώς βολφραμίου(w-tungsten). Εκεί τα ηλεκτρόνια επιβραδύνονται απότομα εκπέμποντας η/μ ακτινοβολία μέσω του φαινομένου της πέδησης(bremsstrahlung). Επειδή η δέσμη έχει μεγαλύτερη ένταση στο κέντρο της, παρεμβάλλεται ένα ειδικό φίλτρο ( flattering filter ) που την εξασθενεί περισσότερο στο κέντρο, από ότι στην περιφέρεια της, ώστε η δέσμη να ομογενοποιηθεί. Τέλος, γίνεται συμμόρφωση του σχήματος της δέσμης των φωτονίων με κατάλληλες διατάξεις, τα σαγόνια (jaws) του πολύφυλλου κατευθυντήρα (multi-leaf collimator). Η δόση της δέσμης ελέγχεται σε πραγματικό χρόνο με τη βοήθεια ειδικών ανιχνευτών ακτινοβολίας, των θαλάμων ιονισμού. Είθισται ένας γραμμικός επιταχυντής να έχει τουλάχιστον δύο θαλάμους ιονισμού, οι οποίοι πρέπει να συμφωνούν μεταξύ τους στη μέτρηση της δόσης για λόγους ασφαλείας, διαφορετικά διακόπτεται η ακτινοβόληση. Εικόνα 2: Αναπαράσταση δημιουργίας της δέσμης Οι γραμμικοί επιταχυντές επιταχύνουν ηλεκτρόνια σε κινητικές ενέργειες από 4-25 MeV χρησιμοποιώντας μη συντηρητικά μικροκύματα RF πεδίων στο εύρος συχνοτήτων από 10 3 MHz ως 10 4 MHz, με την πλειοψηφία να βρίσκεται στα 2856 MHz. Σε έναν γραμμικό επιταχυντή τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται ακολουθώντας ευθύγραμμες πορείες σε ειδικές δομές προτύπου κενού που ονομάζονται κυματοδηγοί επιτάχυνσης. Τα ηλεκτρόνια ακολουθούν ένα ευθύγραμμο μονοπάτι μέσα από την ίδια, σχετικά χαμηλή διαφορά 12

13 δυναμικού. Τα RF πεδία υψηλής ισχύος, που χρησιμοποιούνται για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων στους κυματοδηγούς, παράγονται από ειδικές συσκευές που καλούνται magnetron και klystron. Διαφόρων ειδών γραμμικοί επιταχυντές είναι διαθέσιμοι για κλινική χρήση. Κάποιοι παρέχουν ακτίνες-χ μόνο σε χαμηλό εύρος MV (4-6MV), άλλοι παρέχουν και ακτίνες-χ και ηλεκτρόνια σε διάφορες ενέργειες των MV. Ένας τυπικός μοντέρνος γραμμικός επιταχυντής υψηλής ενέργειας συνήθως παρέχει φωτόνια δύο ενεργειών (6 και 18 MV) και διάφορες ενέργειες ηλεκτρονίων (πχ 6,9,12,16,22 MeV) 1.2 Τα Μέρη Ενός Σύγχρονου Γραμμικού Επιταχυντή Λυχνία Μικροκυμάτων(magnetron, klystron) Πηγή ηλεκτρονίων Σωλήνας επιτάχυνσης Κεφαλή εξόδου ακτινοβολίας Οι γραμμικοί επιταχυντές συνήθως τοποθετούνται ισοκεντρικά και τα συστήματα διαχείρισης ταξινομούνται σε πέντε κύριους και διακριτές ενότητες: 1. Gantry 2. Υποστήριξη του Gantry 3. Kιβώτιο διαμόρφωσης (modulator cabinet) 4. Συγκρότημα υποστήριξης ασθενών (π.χ. τράπεζα ασθενών) 5. Κονσόλα ελέγχου 13

14 Εικόνα 3 :Σχηματικό διάγραμμα ενός γραμμικού επιταχυντή για ιατρική χρήση Το μήκος του κυματοδηγού επιτάχυνσης (accelerating waveguide) εξαρτάται από την τελική κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων, και κυμαίνεται από 30 cm στα 4MeV έως τα 150 cm στα 25MeV. Tα κύρια στοιχεία που συντελούν στο σχηματισμό της δέσμης ενός σύγχρονου γραμμικού επιταχυντή ιατρικής φύσεως συνήθως κατηγοριοποιούνται σε έξι μέρη: Σύστημα έγχυσης (injection system) Σύστημα παραγωγής RF ισχύος ( RF power generation system) Κυματοδηγός επιτάχυνσης (accelerating waveguide) Βοηθητικό σύστημα (auxiliary system) Σύστημα μεταφοράς της δέσμης (beam transport system) Σύστημα ευθυγράμμισης και παρακολούθησης της δέσμης (beam collimation and beam monitoring system) Σύστημα Έγχυσης Το σύστημα έγχυσης είναι η πηγή των ηλεκτρονίων, ουσιαστικά είναι ένας απλός ηλεκτροστατικός επιταχυντής που καλείται «κανόνι» ηλεκτρονίων (electron gun).υπάρχουν δύο τύποι αυτών τον κανονιών ηλεκτρονίων που χρησιμοποιούνται σαν πηγή ηλεκτρονίων σε επιταχυντές ιατρικής χρήσης: 14

15 1. Τύπος Διόδου Εικόνα 4: Πυροβόλο ηλεκτρονίων τύπου διόδου 2. Τύπος Τριόδου Εικόνα 5: Πυροβόλο ηλεκτρονίων τύπου τριόδου Και οι δυο τύποι περιέχουν ένα θερμαινόμενο νήμα καθόδου και μια διατρητή γειωμένη άνοδο. Επιπροσθέτως, το τύπου τριόδου περιέχει ένα επιπλέον ενσωματωμένο πλέγμα. Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται θερμιονικά από τη θερμαινόμενη κάθοδο, εστιάζονται σε μια δέσμη σχήματος μολυβιού (pencil beam) από ένα κυρτό ηλεκτρόδιο εστίασης, και επιταχύνονται κατά μήκος της ανόδου μέσω της 15

16 οποίας θα οδηγηθούν στον κυματοδηγό επιτάχυνσης. Τα ηλεκτροστατικά πεδία που χρησιμοποιούνται για να επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια στο κανόνι της διόδου τροφοδοτούνται απευθείας από τον παλμικό διαμορφωτή στη μορφή ενός αρνητικού παλμού που μεταφέρεται στη κάθοδο του κανονιού. Σε ένα κανόνι τριόδου, από την άλλη, η κάθοδος διατηρείται σε ένα στατικό αρνητικό δυναμικό (~20kV). Το πλέγμα του πυροβόλου τριόδου διατηρείται επαρκώς αρνητικό σε σχέση με την κάθοδο για να διακόπτει το ρεύμα στην άνοδο.η έγχυση τον ηλεκτρονίων μέσα στον κυματοδηγό επιτάχυνσης ελέγχεται από παλμούς τάσης που εφαρμόζονται στο πλέγμα και πρέπει να είναι συγχρονισμένοι με του παλμούς που εφαρμόζονται στη γεννήτρια μικροκυμάτων Σύστημα Παραγωγής RF Ισχύος (RF power generation system) Η ακτινοβολία μικροκυμάτων, που χρησιμοποιείται στον κυματοδηγό επιτάχυνσης για να επιταχυνθούν τα ηλεκτρόνια στην επιθυμητή κινητική ενέργεια, παράγεται από τo RF σύστημα παραγωγής ισχύος που αποτελείται από δυο κύρια μέρη: 1. Γεννήτρια παραγωγής ραδιοσυχνοτήτων (RF power source) 2. Παλμικός διαμορφωτής ( Pulsed modulator) H γεννήτρια RF ισχύος είναι είτε μια λυχνία magnetron ή klystron. Και οι δυο συσκευές χρησιμοποιούνται για την επιτάχυνση και την επιβράδυνση των ηλεκτρονίων σε κενό για παραγωγή πεδίων υψηλής RF ισχύος. Επίσης, και οι δυο τύποι χρησιμοποιούν θερμιονική εκπομπή ηλεκτρονίων από μια θερμαινόμενη κάθοδο και επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια προς την άνοδο σε ένα παλμικό ηλεκτροστατικό πεδίο. Από την άλλη, οι αρχές του σχεδιασμού είναι εντελώς διαφορετικές. Το magnetron είναι μια πηγή υψηλής ισχύος RF που απαιτείται για επιτάχυνση ηλεκτρονίων, ενώ ένα klystron είναι ένας ενισχυτής RF ισχύος που ενισχύει τη χαμηλή ισχύ της ραδιοσυχνότητας που παράγεται από έναν RF ταλαντωτή κοινώς RF οδηγός (RF driver). 16

17 Εικόνα 6:Εσωτερική Δομή ενός magnetron Εικόνα 7:Εσωτερική Δομή ενός Klystron Κυματοδηγός Επιτάχυνσης ( Accelerating Waveguide) Oι κυματοδηγοί είναι αερόκενοι ή γεμισμένοι με αέριο με μεταλλική δομή ορθογώνιας ή κυκλικής διατομής που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση των μικροκυμάτων. Υπάρχουν δύο τύποι που χρησιμοποιούνται στους γραμμικούς επιταχυντές: 1. Ο κυματοδηγός μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας RF 2. Ο κυματοδηγός επιτάχυνσης. Οι κυματοδηγοί μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας εκπέμπουν ραδιοκύματα προς τον κυματοδηγό επιτάχυνσης οπού επιταχύνονται τα ηλεκτρόνια μέσω μεταφοράς ενέργειας από τα πεδία υψηλής ισχύος RF. Tα ηλεκτρόνια επιταχύνονται στον κυματοδηγό μέσω μεταφοράς ενέργειας από τα υψηλής ισχύος RF πεδία, που είναι εγκατεστημένη στον 17

18 κυματοδηγό επιτάχυνσης και παράγονται από την RF γεννήτρια ισχύος. Το πιο απλό είδος κυματοδηγών αποτελείται από ένα κυλινδρικό κυματοδηγό με μια σειρά από δίσκους με κυκλικές οπές στο κέντρο, τοποθετημένους σε ίσες αποστάσεις κατά μήκος του σωλήνα. Η απόσταση, το πάχος καθώς και η εσωτερική και εξωτερική διάμετρος των δίσκων επιλέγονται με βάση την λειτουργία. Οι δίσκοι αυτοί χωρίζουν τον κυματοδηγό σε μια σειρά από κυλινδρικές κοιλότητες οι οποίες καλούνται σωλήνες ολίσθησης. Οι κυλινδρικές κοιλότητες εξυπηρετούν στο: να συνδέουν και να διαμοιράζουν την ισχύ των μικροκυμάτων και να παρέχουν ένα κατάλληλο ηλεκτρικό πεδίο για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων. Δύο τύποι κυματοδηγών επιτάχυνσης έχουν αναπτυχθεί για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων : Δομής οδεύοντος κύματος Δομή στάσιμου κύματος Εικόνα 8: Ανοιγμένη εικόνα ενός κυματοδηγού επιτάχυνσης στάσιμου κύματος. Οι κοιλότητες επιτάχυνσης βρίσκονται στον κεντρικό άξονα και οι κοιλότητες σύζευξης είναι στις εξωτερικές πλευρές του κυματοδηγού. Το κανόνι ηλεκτρονίων είναι στα αριστερά, ο στόχος στα δεξιά, ενσωματωμένα στο εσωτερικό. 18

19 1.2.4 Βοηθητικό Σύστημα(Auxiliary System) To βοηθητικό σύστημα του γραμμικού επιταχυντή παρέχει πολλές υπηρεσίες που δεν εμπλέκονται άμεσα με την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων, αλλά κάνουν την επιτάχυνση εφικτή και το γραμμικό επιταχυντή βιώσιμο για κλινική χρήση. Το βοηθητικό σύστημα περιλαμβάνει τέσσερα συστήματα: Σύστημα άντλησης κενού το οποίο παράγει μια πίεση κενού 10^(-6) Tor στον οδηγό επιτάχυνσης και στην RF γεννήτρια. Το σύστημα ψύξης νερού, που χρησιμοποιείται για την ψύξη του οδηγού επιτάχυνσης, του στόχου, του κυκλοφορητή, και της RF γεννήτριας. Προαιρετικό σύστημα πίεσης αέρα για κίνηση του στόχου και άλλων συντελεστών διαμόρφωσης της δέσμης. Θωράκιση για την αντιμετώπιση της ακτινοβολίας διαρροής Μεταφορά Δέσμης Ηλεκτρονίων Σε χαμηλοενεργειακούς γραμμικούς επιταχυντές ο στόχος είναι ενσωματωμένος στον κυματοδηγό επιτάχυνσης, επομένως δεν απαιτείται να υπάρχει κάποιο σύστημα μεταφοράς δέσμης. Οι μαγνήτες κάμψης (bending magnets) χρησιμοποιούνται στους γραμμικούς επιταχυντές που λειτουργούν σε ενέργειες άνω τον 6MeV όπου ο κυματοδηγός επιτάχυνσης έχει πολύ μεγάλο μήκος για απευθείας τοποθέτηση. Ο κυματοδηγός αυτός τοποθετείται συνήθως παράλληλα στον άξονα περιστροφής της κεφαλής (gantry) και η δέσμη των ηλεκτρονίων θα πρέπει να κάμπτεται για να μπορέσει να χτυπήσει τον στόχο για την παραγωγή ακτινών-χ ή να μπορέσει να διαφύγει μέσω του παραθύρου εξόδου της δέσμης. Υπάρχουν τρία συστήματα για κάμψη της πορείας των ηλεκτρονίων που έχουν αναπτυχθεί: 1. Κάμψη 90 μοιρών 2. Κάμψη 270 μοιρών 3. Κάμψη 112,5 μοιρών Σε μεσοενεργειακούς (10MeV) και υψηλοενεργειακούς γραμμικούς επιταχυντές (πάνω από 15MeV) το σύστημα μεταφοράς της δέσμης χρησιμοποιείται για μεταβίβαση της δέσμης των ηλεκτρονίων από τον κυματοδηγό επιτάχυνσης στο στόχο παραγωγής ακτινών-χ ή στο παράθυρο εξόδου της δέσμης για τη θεραπεία με ηλεκτρόνια. Το σύστημα αποτελείται από σωλήνες κενού και μαγνήτες κάμψης. Επιπλέον πηνία καθοδήγησης και πηνία εστίασης, που χρησιμοποιούνται για την καθοδήγηση και την εστίαση της επιταχυνόμενης δέσμης ηλεκτρονίων αποτελούν μέρη του συστήματος αυτού. 19

20 Εικόνα 9 : Προσδιορισμός και λειτουργία μαγνητών κάμψης Κεφαλή του Γραμμικού Επιταχυντή Η κεφαλή του γραμμικού επιταχυντή περιέχει πολλά τμήματα,που επηρεάζουν την παραγωγή, τον εντοπισμό, το σχήμα, και την παρακολούθηση των κλινικών δεσμών των φωτονίων και των ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια, προερχόμενα από το κανόνι ηλεκτρονίων, επιταχύνονται στον κυματοδηγό επιτάχυνσης για να φτάσουν στην επιθυμητή κινητική ενέργεια και ύστερα μεταφέρονται σαν μια πολύ λεπτή δέσμη (pencil beam), μέσω του συστήματος μεταφοράς της δέσμης στην κεφαλή, όπου παράγονται οι κλινικές δέσμες φωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα κύρια μέρη που βρίσκονται σε μια τυπική κεφαλή ενός γραμμικού επιταχυντή τέταρτης ή πέμπτης γενιάς περιλαμβάνουν: 1. Στόχος ακτινών Χ (target) 2. Πρωτοβάθμιοι (primary) και Δευτεροβάθμιοι (secondary) (ρυθμιζόμενοι) κατευθυντήρες 3. Φίλτρo επιπέδωσης (flattening filters) και φύλλα σκέδασης ηλεκτρονίων (scattering foil systems) ανάλογα με την ενέργεια των ηλεκτρονίων. 4. Θάλαμοι Ιονισμού διπλής μετάδοσης 5. Προαιρετικά αποσπώμενες Σφήνες (μηχανικές ή motorized σφήνες) 6. Προαιρετικούς Κατευθυντήρες πολλαπλών φύλλων (MLC) 7. Το πεδίο που ορίζει το φως και ανιχνευτής εύρους 20

21 Εικόνα 10: Κύρια μέρη της κεφαλής του γραμμικού επιταχυντή Στόχος Ακτινών-Χ Είναι συνήθως βολφράμιο και χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωτονίων στον γραμμικό επιταχυντή από την πρόσπτωση της δέσμης ηλεκτρονίων. Φίλτρα Επιπέδωσης Χρησιμοποιούνται σε δέσμες με φωτόνια. Η δέσμη ακτινών-χ που παράγεται στο στόχο δεν είναι ομοιογενής ως προς την ένταση της ροής της, αλλά παρουσιάζει μέγιστο κατά μήκος του κεντρικού άξονα της. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός και η ενέργεια των φωτονίων είναι μεγαλύτερος στον κεντρικό άξονα της δέσμης και ελαττώνεται όσο απομακρυνόμαστε από αυτόν. Επιπλέον η δέσμη περιέχει σημαντικό αριθμό φωτονίων χαμηλής ενέργειας τα οποία δεν είναι χρήσιμα κλινικά αφού αυξάνουν τη δόση στην επιφάνεια(δέρμα) του ασθενούς. Για το λόγο αυτό και με σκοπό η δέσμη των ακτινών Χ να καταστεί κλινικά χρήσιμη χρησιμοποιείται το φίλτρο επιπέδωσης (flattening filter), το οποίο επιτυγχάνει: 1. Η δέσμη των ακτινών Χ να καταστεί όσο το δυνατόν πιο ομοιογενής χωρικά ως προς την ένταση της και 2. Να απορροφήσει τα χαμηλής ενέργειας φωτόνια. 21

22 Το φίλτρο επιπέδωσης έχει κωνικό σχήμα ώστε να μειώνει την ένταση της δέσμης κατά μήκος του κεντρικού άξονα της σε βαθμό μεγαλύτερο από ότι στα άκρα της ( τα φωτόνια του κεντρικού άξονα συναντούν περισσότερο υλικό του φίλτρου και απορροφούνται περισσότερο από ότι τα φωτόνια στα άκρα). Εικόνα 11 : Δέσμη γραμμικού επιταχυντή χωρίς (a) και με (b) φίλτρο επιπέδωσης Φύλλα σκέδασης ηλεκτρονίων Οι περισσότεροι γραμμικοί επιταχυντές χρησιμοποιούν φύλλα σκέδασης για να διευρύνουν την ακτίνα. Σε αυτήν την περίπτωση, τοποθετούνται λεπτά μεταλλικά φύλλα υψηλού ατομικού αριθμού στη δέσμη και βρίσκονται στο επίπεδο του φίλτρου επιπέδωσης στην περίπτωση παραγωγής κλινικής δέσμης φωτονίων. Το πάχος του φύλλου επιλέγεται ώστε να είναι τόσο παχύ ώστε να παράγει αποδεκτά επίπεδα σκέδασης και τόσο λεπτό ώστε να διασφαλίζει ότι η απώλεια ενέργειας και η επιπλέον επιβράδυνση της δέσμης δεν είναι πολύ υψηλή. Τα περισσότερα συστήματα σκέδασης αποτελούνται από δύο φύλλα μερικών εκατοστών το καθένα. Το πρώτο είναι ένα ομοιόμορφου πάχους φύλλο, υψηλότερου ατομικού αριθμού, όπως στην περίπτωση του μονού φύλλου σκέδασης. Ακολουθείται από το δευτερεύον φύλλο, το οποίο είναι κωνικού σχήματος και έχει χαμηλό ατομικό αριθμό. Αυτό μπορεί να δώσει μια πιο επίπεδη δέσμη για δεδομένο πλάτος. Θάλαμος Ιονισμού Μετά το φίλτρο επιπέδωσης βρίσκεται ο θάλαμος ιονισμού για τον προσδιορισμό της δόσεως που εξέρχεται από την κεφαλή. Με άλλα λόγια, ο θάλαμος αυτός αποτελεί ένα σύστημα δοσιμετρίας του επιταχυντή καθώς μετρά την ποσότητα της ακτινοβολίας και τερματίζει τη λειτουργία του μηχανήματος 22

23 όταν φτάσει στην ποσότητα που ορίσθηκε αρχικά. Ταυτόχρονα, λόγω κατασκευής του ελέγχει και τη συμμετρία του πεδίου συγκρίνοντας δόσεις σε τέσσερα διαφορετικά σημεία του. Σφήνες Έχουν σφηνοειδή μορφή και παρασκευάζονται από ορείχαλκο, αλουμίνιο ή μόλυβδο και τοποθετούνται πριν τους κατευθυντήρες. Συνήθως χρησιμοποιούνται σφήνες με γωνίες 15, 30, 45 και 60.Γενικά η σφήνα αποτελεί beam modulator(διαμορφωτή δέσμης). Χρησιμοποιούνται για να αντισταθμίσουν τη δόση σε μια κεκλιμένη επιφάνεια ή όπου υπάρχει έλλειψη ιστού, για να διαδοθεί ομοιόμορφα η δέσμη και στο ίδιο βάθος στην πάσχουσα περιοχή. Απορροφούν τη δέσμη από τη μια πλευρά (παχύ μέρος) σε μεγαλύτερο βαθμό συγκριτικά με την άλλη μεριά. Εικόνα 12 : Σύγκριση προφίλ δέσμης με σφήνες σε βάθη dmax, 5 και 10 cmγια δέσμη 6MVκαι πεδίο 10*10 με σφήνα 60 μοιρών 1 Σύστημα Κατευθυντήρων Το πεδίο ακτινοβολίας που τελικά προσπίπτει στον ασθενή καθορίζεται από ειδικά διαφράγματα-κατευθυντήρες που βρίσκονται στην κεφαλή του επιταχυντή. Στους σύγχρονους γραμμικούς επιταχυντές υπάρχουν τρεις διαφορετικοί κατευθυντήρες οι οποίοι κατασκευάζονται από υλικό μεγάλου ατομικού αριθμού και πυκνότητας (μόλυβδος, βολφράμιο ή κράμα βαρέων μετάλλων) 1 Αναλυτικότερα τα προφίλ δέσμης αναλύονται στην παράγραφο

24 έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η απορρόφηση των ακτινών-χ που προσπίπτουν σε αυτά και τελικά η χρήση συγκεκριμένου μέρους της δέσμης των ακτινών-χ που αυτά καθορίζουν. Οι κατευθυντήρες αυτοί είναι: O πρωτεύον κατευθυντήρας ο οποίος βρίσκεται αμέσως μετά το στόχο και πριν το φίλτρο επιπέδωσης και καθορίζει το μέγιστο διαθέσιμο πεδίο ακτινοβόλησης Ο δευτερεύον κατευθυντήρας ο οποίος αποτελείται από δυο ζεύγη διαφραγμάτων που καλούνται άνω και κάτω σαγόνια(jaws) τα οποία μετακινούνται μέσα έξω, δημιουργώντας τετράγωνα ή ορθογώνια,συμμετρικά ή/και ασύμμετρα πεδία ακτινοβολίας που τελικά προσπίπτουν στον ασθενή Ο κατευθυντήρας πολλαπλών φύλλων ο οποίος αποτελείται από δύο αντιπαράλληλες σειρές πολλαπλών φύλλων (multileaf collimators-mlc), το καθένα από τα οποία είναι δυνατόν να μετακινηθεί ανεξάρτητα από το άλλο και το οποίο μπορεί να διαμορφώσει το σχήμα του πεδίου ακτινοβολίας με τρόπο ώστε αυτό να προσαρμόζεται στο σχήμα του προς ακτινοβολία όγκου-στόχου. 1.3 Κλινικές Δέσμες Επιταχυντή Οι κλινικές δέσμες φωτονίων παράγονται με έναν συνδυασμό ενέργειας επιτάχυνσης, του στόχου και του φίλτρο επιπέδωσης. Οι κλινικές δέσμες ηλεκτρονίων παράγονται με την αφαίρεση του στόχου και του φίλτρου επιπέδωσης από τη λεπτή δέσμη ηλεκτρονίων και γίνονται είτε με σκέδαση της δέσμης με ένα μονό ή διπλό φύλλο σκέδασης, είτε εκτρέποντας και σαρώνοντας μαγνητικά τη λεπτή δέσμη για να καλύψει το μέγεθος του πεδίου που απαιτείται για τη θεραπεία με ηλεκτρόνια. Ειδικοί κώνοι (applicators) χρησιμοποιούνται για να σχηματοποιούν (conform) τη δέσμη των ηλεκτρονίων.κάθε γραμμικός επιταχυντής έχει ένα φίλτρο επιπέδωσης και έναν στόχο.τo φίλτρo επιπέδωσης και τα φύλλα σκέδασης (εάν χρησιμοποιείται δέσμη ηλεκτρονίων) είναι τοποθετημένα σε ένα περιστρεφόμενο καρουζέλ ή συρόμενο συρτάρι για εύκολη μηχανική τοποθέτηση στην ακτίνα, όπως απαιτείται. O Γραμμικός επιταχυντής έχει ένα στόχο και ένα φίλτρο επιπέδωσης. Ο πρωτεύων κατευθυντήρας ορίζει ένα μέγιστο κυκλικό πεδίο το οποίο στη συνέχεια περικόπτεται περαιτέρω με ένα ρυθμιζόμενο ορθογώνιο κατευθυντήρα, που αποτελείται από δυο άνω και δύο κάτω, ανεξάρτητα 24

25 σαγόνια(jaws) και παράγουν ορθογώνια και τετράγωνα πεδία με μέγιστη διάσταση 40*40 cm^2 στο ισόκεντρο του γραμμικού επιταχυντή. Οι διπλοί θάλαμοι ιονισμού χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της δέσμης εξόδου της ακτινοβολίας των φωτονίων και των ηλεκτρονίων, καθώς και για την παρακολούθηση της ακτινικής και της εγκάρσιας επιπεδότητας της δέσμης. Το πεδίο που ορίζει το φως και ο ανιχνευτής παρέχουν άνετες οπτικές μεθόδους για τη σωστή τοποθέτηση του ασθενή για θεραπεία με τη χρήση των σημάτων αναφοράς. Το πεδίο φωτός φωτίζει μια περιοχή που συμπίπτει με το πεδίο ακτινοβόλησης στο δέρμα του ασθενή στη σωστή απόσταση θεραπείας, προβάλλοντας μια κλίμακα σε εκατοστά του οποίου η εικόνα στο δέρμα του ασθενή υποδηλώνει την κατακόρυφη απόσταση από το ισόκεντρο του γραμμικού επιταχυντή. 25

26 2. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΕΣΜΗΣ Για την περιγραφή της ποιότητας μιας δέσμης ακτινών Χ ή φωτονίων χρησιμοποιούνται συγκεκριμένα μεγέθη όπως, οι κατανομές δόσης, οι ισοδοσιακές καμπύλες, το προφίλ δέσμης, η επιπεδότητα, η συμμετρία και τέλος παρασκιά. 2.1 Κατανομές Δόσης Ο ακριβής καθορισμός της κατανομής της δόσης που χορηγείται (της τιμής δηλαδή της δόσης ακτινοβολίας σε κάθε σημείο του ασθενή) είναι εξαιρετικά σημαντικός αφού το ποσοστό καταστροφής των κυττάρων μεταβάλλεται δραματικά με τη δόση και οι καμπύλες δόσης-επιβίωσης για τα υγιή και τα καρκινικά κύτταρα είναι πολύ κοντά μεταξύ τους. Έτσι ένα μικρό σφάλμα στον καθορισμό της δόσης μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα είτε την ελάττωση της πιθανότητας ελέγχου της νόσου(σε περίπτωση που η χορηγούμενη δόση στον όγκο είναι στην πραγματικότητα μικρότερη από αυτή που σχεδιάστηκε να δοθεί), είτε την αύξηση της πιθανότητας επιπλοκών στους υγιείς ιστούς (σε περίπτωση που η χορηγούμενη δόση στους υγιείς ιστούς είναι στην πραγματικότητα μεγαλύτερη από αυτή που σχεδιάστηκε να δοθεί. Στην πράξη ο καθορισμός της κατανομής δόσης στον ασθενή γίνεται μέσω του ΤPS (Treatment Planning System) το οποίο προέρχεται από αντίστοιχες μετρήσεις με κατάλληλα δοσίμετρα(θάλαμοι ιονισμού, φιλμ κ.ά.) τα οποία τοποθετούνται σε ομοιώματα νερού ή υλικού ισοδύναμου με νερό για τη μεγιστοποίηση ελέγχου του όγκου και για την ελαχιστοποίηση των επιπλοκών στους υγιείς ιστούς. Τα ομοιώματα νερού χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό των χαρακτηριστικών της δέσμης ακτινοβόλησης αλλά και για τη δοσιμετρία στην ακτινοθεραπεία. Αυτό συμβαίνει διότι το νερό προσεγγίζει τις απορροφητικές και σκεδαστικές ιδιότητες των μυών και των μαλακών μορίων του ανθρώπινου σώματος. Εικόνα 13: Δεξιά Ομοίωμα νερού(water phantom)αριστερά Πλαστικό ομοίωμα νερού 26

27 2.1.1 Δόση Βάθους Φωτονίων Καθώς η δέσμη των ακτινών Χ προσπίπτει πάνω στον ασθενή ή στο ομοίωμα, η απορροφούμενη δόση μεταβάλλεται με το βάθος. Η μεταβολή αυτή της δόσης με το βάθος, η οποία καθορίζεται από την % δόση βάθους, εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως η ενέργεια της δέσμης (hf), το βάθος(ζ), το μέγεθος του πεδίου ακτινοβόλησης (Α) και η απόσταση της πηγής ακτινοβολίας από την επιφάνεια (source to surface distance-ssd). Ως επί τις εκατό (%) δόση βάθους (percentage depth dose- PDD) ορίζεται το πηλίκο της απορροφούμενης δόσης σε κάποιο βάθος Ζ, προς τη μέγιστη απορροφούμενη δόση D(max), η οποία συναντάται στο βάθος μέγιστης δόσης Ζ(max), κατά μήκος του κεντρικού άξονα της δέσμης: PDD( Z, A, SSD, hv )= *100 Εικόνα 14:Γεωμετρία μέτρησης της % δόσης βάθους Για διάφορα μεγέθη πεδίων ακτινοβολίας (Α), μετράται η δόση σε διάφορα βάθη (Ζ) κρατώντας σταθερή την απόσταση πηγής επιφάνειας ομοιώματος (SSD) και εξάγεται η % δόση βάθους (PDD) κανονικοποιώντας τις μετρήσεις στη μέγιστη τιμή δόσης που μετρήθηκε στο βάθος μέγιστης δόσης Ζmaxσύμφωνα με την παραπάνω σχέση. 27

28 Εικόνα 15: Τυπικές καμπύλες επί τοις εκατό δόσης-βάθους κεντρικού άξονα στο νερό για μέγεθος πεδίου 10*10cm 2 και SSD=100 cm για Δέσμες φωτονίων με ενέργειες 4,6,10, 12,18 και 25 MeV Στο παραπάνω σχήμα παρουσιάζονται οι κατανομές δόσεις βάθους για ενεργείς φωτονίων από την περιοχή του Co, το οποίο αντιστοιχεί σε ενέργεια φωτονίων περίπου 1,25 MeV, μέχρι δέσμες ακτινών-χ ενέργειας 25MV για πεδίο ακτινοβολίας 10*10. Παρατηρούμε ότι για τις ενέργειες αυτές η μέγιστη τιμή της δόσης δεν συναντάται στην επιφάνεια (Ζ=0) αλλά σε κάποιο βάθος Ζ ανάλογα με την ενέργεια της δέσμης. Έτσι υπάρχει μια περιοχή, η οποία εκτείνεται από την επιφάνεια μέχρι το βάθος μέγιστης δόσης Ζmax. Στην περιοχή αυτή, η οποία είναι γνωστή ως περιοχή build-up, η δόση αυξάνεται με το βάθος μέχρι να φτάσει στη μέγιστη τιμή της και στη συνέχεια ελαττώνεται με το βάθος λόγω εξασθένισης. Αυτό συμβαίνει καθώς φωτόνια υψηλών ενεργειών εισέρχονται στον ιστό, ηλεκτρόνια υψηλών ενεργειών εκτινάσσονται από την επιφάνεια και προς το εσωτερικό καθώς αλληλεπιδρούν με τον ιστό, προκαλώντας διεγέρσεις και ιονισμούς με αποτέλεσμα την εναπόθεση της μέγιστης ενέργειας σε κάποια απόσταση Κατανομές Δόσεις Ηλεκτρονίων Οι δέσμες ηλεκτρονίων με ενέργειες μερικών MeV αποτελούν ένα σημαντικό εργαλείο της σύγχρονης ακτινοθεραπείας, λαμβάνοντας υπόψιν ότι οι σύγχρονοι γραμμικοί επιταχυντές υψηλής ενέργειας προσφέρουν πλέον τη δυνατότητα χρήσης δεσμών ηλεκτρονίων με διάφορες ενέργειες μεταξύ 4 και 22 MeV. Τα χαρακτηριστικά τους τις καθιστούν, σε πολλές περιπτώσεις, την καταλληλότερη επιλογή για τη θεραπεία επιφανειακών όγκων οι οποίοι εκτείνονται σε βάθος μικρότερο των 5 cm. 28

29 Εικόνα 16: Τυπικές καμπύλες επί τοις εκατό δόσης-βάθους κεντρικού άξονα στο νερό για μέγεθος πεδίου 10*10cm 2 και SSD=100 cm για Δέσμες ηλεκτρόνιων με ενέργειες 6,9, 12 και 18 MeV Στην άνω εικόνα παρουσιάζεται η γενική μορφή της καμπύλης δόσης βάθους για ηλεκτρόνια, και όπως παρατηρούμε διαφέρει από την αντίστοιχη για δέσμες φωτονίων (εικόνα 16 ). Τυπικά η καμπύλη δόσης-βάθους των ηλεκτρονίων παρουσιάζει μια σχετικά υψηλή δόση στην επιφάνεια (υψηλότερη σε σύγκριση με τη δόση στην επιφάνεια με δέσμες φωτονίων) η οποία προοδευτικά αυξάνεται μέχρι το βάθος,ζmax, όπου και παίρνει τη μέγιστη τιμή της.πέραν του Ζmax, η δόση μειώνεται απότομα και καταλήγει σε μια σχεδόν σταθερή, πολύ χαμηλή τιμή που ονομάζεται «ουρά» ακτινοβολίας πέδησης.τα χαρακτηριστικά αυτά προσφέρουν ένα σαφές πλεονέκτημα των ηλεκτρονίων έναντι των ακτινών Χ στη θεραπεία επιφανειακών όγκων και στην προστασία των ιστών που βρίσκονται σε μεγαλύτερο βάθος από τον όγκο. Οι δέσμες ηλεκτρονίων που παράγονται από τον γραμμικό επιταχυντή μπορούν να θεωρηθούν μονοενεργειακές κατά την έξοδο τους από την κεφαλή του επιταχυντή, ωστόσο καθώς διέρχονται από το παράθυρο εξόδου του επιταχυντή τα φίλτρα σκέδασης, τον θάλαμο ιονισμού, τους κατευθυντήρες και τον αέρα, τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με αυτές τις δομές με αποτέλεσμα τη διεύρυνση του ενεργειακού φάσματος τους και την ελάττωση της μέσης ενέργειας τους. Έτσι κατά την αρχική πρόσπτωση της δέσμης έχει τιμή η οποία είναι μικρότερη από αυτή που είχε κατά την έξοδο της από την κεφαλή του επιταχυντή. Η επί τις εκατό (%) δόση βάθους (PDD) ορίζεται με την ίδιο τρόπο που αναφέραμε πως ορίζεται και για τα φωτόνια ( το πηλίκο της απορροφούμενης δόσης σε κάποιο βάθος Ζ, προς τη μέγιστη απορροφούμενη δόση Dmax, η οποία συναντάται σε βάθος μέγιστης δόσης Zmax, κατά μήκος του κεντρικού άξονα της δέσμης). 29

30 Για τα ηλεκτρόνια η επί τις εκατό (%) δόση βάθους συνήθως μετράται για μια συγκεκριμένη απόσταση SSD( συνήθως 100 cm), η οποία καλείται ονομαστική απόσταση θεραπείας (είναι η απόσταση που χρησιμοποιείται και για τη θεραπεία των ασθενών ) και εξαρτάται από το μέγεθος του πεδίου και την ενέργεια της δέσμης. 2.2 Ισοδοσιακές Καμπύλες Είναι γραμμές που ενώνουν τα σημεία που λαμβάνουν την ίδια δόση.προσφέρουν μια επίπεδη αναπαράσταση της κατανομής της δόσης και περιγράφουν τη συμπεριφορά μιας δέσμης ή συνδυασμό διαφόρων δεσμών ακτινοβολίας με διαφορετική διαμόρφωση (σφήνες). Οι ισοδοσιακές καμπύλες είναι δυνατόν να μετρηθούν απευθείας στο νερό με τη χρήση ομοιώματος νερού (water phantom) και ισχύουν για ένα δεδομένο μηχάνημα θεραπείας, μια ενέργεια δέσμης, ένα SSDκαι το μέγεθος του πεδίου. Ενώ οι ισοδοσιακές καμπύλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να απεικονιστεί η πραγματική δόση σε Grays, είναι σύνηθες να την παριστούμε κανονικοποιημένη στο 100% σε ένα σταθερό σημείο. Δυο αρκετά συχνά σημεία κανονικοποίησης είναι τα εξής: Κανονικοποίηση στο 100% στο βάθος της μέγιστης δόσης στον κεντρικό άξονα. Κανονικοποίηση ως προς κάποιο σημείο, συνήθως το ισόκεντρο. Εικόνα 17: Μετρούμενες Ισοδοσιακές καμπύλες για δέσμες φωτονίων 4MV(αριστερά) και 10 MV(δεξιά). Το πεδίο έχει διαστάσεις 10*10 και το SSD=100cm Ισόκεντρο καλείται το κέντρο περιστροφής τόσο του βραχίονα περιστροφής του γραμμικού επιταχυντή, όσο και της κλίνης αλλά και του συστήματος διαφραγμάτων, ενώ από το σημείο αυτό περνάει ο κεντρικός άξονας της δέσμης ακτινοβολίας. Έτσι τοποθετούμε το ισόκεντρο στο κέντρο του όγκου (τις περισσότερες φορές) και μας δίνεται η δυνατότητα εφόσον περιστρέψουμε τον βραχίονα περιστροφής να ακτινοβολήσουμε τον όγκο με πολλαπλά πεδία, τα οποία θα έχουν διαφορετικά σημεία εισόδου, προστατεύοντας έτσι όσο γίνεται περισσότερο του γειτονικούς υγιείς ιστούς. 30

31 Εικόνα 18: Ορισμός Ισοκέντρου στο χώρο με γωνία κεφαλής του επιταχυντή σε 0 μοίρες 2.3 Προφίλ Δέσμης Το προφίλ μια δέσμης (beam profile) μετριέται σε διάφορα σημεία που βρίσκονται σε επίπεδο κάθετο στον κεντρικό άξονα της δέσμης. Η μέτρηση γίνεται στον αέρα ή/και σε ομοίωμα νερού με τη χρήση θαλάμου ιονισμού. Το προφίλ μια δέσμης μπορεί να είναι μιας διάστασης (π.χ. κατά μήκος ενός άξονα) ή δύο διαστάσεων (κατά μήκος δύο αξόνων) και απεικονίζει τον τρόπο με τον οποίο η δόση μεταβάλλεται καθώς απομακρυνόμαστε από τον κεντρικό άξονα της δέσμης. Στο προφίλ δόσης συναντάμε τα εξής χαρακτηριστικά: Κεντρική περιοχή (central region) : Είναι συνήθως επίπεδη και περιέχει δόσεις μεγαλύτερες από το 80% της δόσης του κεντρικού άξονα. Η περιοχή της παρασκιάς (penumbra region): Η δόση πέφτει απότομα στην άκρη του πεδίου της δέσμης, και κυμαίνεται από 20-80% της δόσης του κεντρικού άξονα. Η περιοχή της σκιάς ( umbra region) : Η δόση είναι μικρότερη από το 20% της δόσης του κεντρικού άξονα. 31

32 Εικόνα 19: Διακύμανση της δόσης σε πεδίο 20*20 σε συγκεκριμένο βάθος. 2.4 Επιπεδότητα της Δέσμης(Βeam Flatness) H Επιπεδότητα της δέσμης F υπολογίζεται βρίσκοντας το μέγιστο Dmax και το ελάχιστο Dmin της δόσης στην κεντρική περιοχή αναφοράς που εκτείνεται σε εύρος 80% του πεδίου από τον κεντρικό άξονα της δέσμης. Βρίσκω το F χρησιμοποιώντας τη σχέση: F=100* Oι κύριες προδιαγραφές του γραμμικού επιταχυντή απαιτούν η F να είναι μικρότερη του 2 ή 3% όταν μετράται σε ομοίωμα νερού σε βάθος 10 cm και σε SSD 100 cmγια τα μεγαλύτερα πεδία που είναι διαθέσιμα (συνήθως 40*40 ). H συμμόρφωση με τις προδιαγραφές επιπεδότητας στο βάθος των 10 cm σε νερό έχει ως αποτέλεσμα το over-flattening στο Ζmax, το οποίο εμφανίζεται ως κέρατο στο προφίλ της δόσης και σε under-flattening, η οποία επιδεινώνεται προοδευτικά καθώς το βάθος Ζ αυξάνεται από 10 cm έως μεγαλύτερα βάθη πέραν των 10 cm. Ο τυπικός περιορισμός στα κέρατα της δέσμης στο Zmax του προφίλ είναι 5% για ένα 40*40 πεδίο και το SSD=100 cm. Το over-flattering και το under-flatteringστα προφίλ της δέσμης προκαλείται από τις χαμηλότερα αποτελεσματικές ενεργειακές δέσμες σε κατευθύνσεις εκτός του άξονα συγκρινόμενα με τις εντός του άξονα. 32

33 Εικόνα 20: Ένα παράδειγμα προφίλ δέσμης για δύο πεδία (10*10 και 30*30 ) και μια δέσμη 10 MVακτινών-Χ σε διάφορα βάθη στο νερό. Οι τιμές του κεντρικού άξονα δόσης είναι συσχετισμένος με τις κατάλληλες τιμές του PDDγια τα δυο πεδία. 2.5 Συμμετρία της Δέσμης( Beam Symmetry) Η συμμετρία της δέσμης S προσδιορίζεται συνήθως στο d=10cm, και αντιπροσωπεύει το πλέον ευαίσθητο βάθος για την αξιολόγηση αυτής της παραμέτρου για την ομοιομορφία της δέσμης. Μια τυπική προδιαγραφή για τη συμμετρία είναι για κάθε δυο σημεία δόσης σε ένα προφίλ δόσης, σε ίση απόσταση από το κεντρικό σημείο του άξονα, είναι εντός του 2% από το άλλο. Εναλλακτικά, περιοχές κάτω του Zmax του προφίλ δόσης σε κάθε πλευρά(δεξιά ή αριστερά) από τον κεντρικό άξονα που εκτείνεται προς το επίπεδο δόσης 50% ( κανονικοποιημένη σε 100% στο κεντρικό σημείο του άξονα) προσδιορίζονται και η S υπολογίζεται από: S=100* 2.6 Παρασκιά (Penumbra) Είναι η περιοχή στα άκρα της δέσμης πάνω στην οποία λαμβάνει χώρα μια ταχεία μεταβολή του ρυθμού δοσολογίας. Στη ζώνη αυτή η φωτεινότητα ποικίλει από κάποια τιμή μέχρι το μηδέν, στην σκιά ενός αδιαφανούς αντικειμένου και συμβαίνει όταν υπάρχει μη σημειακή πηγή φωτός. Αποτελείται από δυο περιοχές : 33

34 Στη μια περιοχή η δόση φθίνει ραγδαία στα άκρα της δέσμης, και περιλαμβάνει το 20-80% της δόσης του κεντρικού άξονα της δέσμης. Στην άλλη περιοχή η δόση είναι ελάχιστη (κάτω του 20% της δόσης του κεντρικού άξονα) Εικόνα 21: Αναπαράσταση του ορισμού της παρασκιάς 34

35 3. ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ Η λέξη «δόση» είναι ένας πολύ γενικός ορός ο οποίος αντιστοιχεί στην ποσότητα ενεργείας που εναποτίθεται όταν ιοντι ζουσα ακτινοβολι α διαπερνα ε να μέσο. Ανάλογα με τα συμφραζόμενα μπορεί να εννοεί απορροφου μενη δόση(d), ισοδύναμος δόση(h) η ενεργός δόση(e). 3.1 Απορροφούμενη δόση Απορροφου μενη δο ση (D) ει ναι η ενε ργεια που εναποτι θεται σε κάποιο με σο απο οποιοδη ποτε τυ πο ιοντι ζουσας ακτινοβολι ας. Μονα δα με τρησης ει ναι το gray (Gy) (1Gy = 1 Jkg -1 ) και ει ναι πολυ σημαντικο ο ταν γι νεται αναφορα στην απορροφου μενη δο ση να επισημαι νεται το ει δος του με σου στο οποι ο η ενε ργεια εναποτι θεται. Παλαιο τερα μονα δα με τρησης η ταν το rad: 1Gy = 100 rad και 1 rad= 1cGy. 3.2 Ισοδύναμος δόση Η απορροφου μενη δο ση δεν αναφε ρεται στο με γεθος της βλα βης που γι νεται σε κα ποιον ιστο, ου τε στο επι πεδο επικινδυνότητας. Για αυτο το λο γo ε χει εισαχθει ο ο ρος «ισοδυ ναμη δο ση» που ει ναι το με γεθος που χρησιμοποιείται για να εκφρα σει το βιολογικο αποτε λεσμα ενο ς συγκεκριμε νου τυ που ακτινοβολι ας σε ο ργανα η ιστου ς. Υπολογι ζεται με τον πολλαπλασιασμο της απορροφου μενης δο σης στο ο ργανο η τον ιστο επι ε ναν παρα γοντα που ορίστηκε το 1991 απο τη Διεθνη Επιτροπη Ακτινοπροστασι ας ως παρα γοντας βαρυ τητας λο γω ακτινοβολι ας wr, που εξαρτα ται απο το ει δος και την ενε ργεια ακτινοβολι ας που προσπι πτει στο σωμα. Παράγοντες Βαρύτητας Ακτινοβολίας Η ισοδύναμη δόση ιστού ή οργάνου δίνεται από: 35

36 = * Όπου DΤRη με ση απορροφου μενη δο ση ιστου η οργα νου Τ, που οφει λεται στην ακτινοβολι α R. Μονα δα ισοδυνα μου δο σης ει ναι το Sievert (Sv). Αρχικα ως μονα δα ισοδύναμου δο σης χρησιμοποιη θηκε το rem: 1 Sv = 100 rem. Σαν παρα δειγμα απο τη παραπάνω σχε ση ισχυ ει ο τι για ισοδυ ναμη δο ση 1 Sv απο φωτο νια (wr=1) και νετρο νια (<10keV) (wr=5) προκυ πτει ο τι η απορροφου μενη δο ση σε Gy απο φωτονι ων. 3.3 Ενεργός Δόση τα νετρο νια ει ναι το 1/5 εκει νης των Παράγοντες Βαρύτητας Ιστού Τα ο ργανα και οι ιστοι παρουσια ζουν διαφορετικη ακτινοβολι α και επομε νως η επικινδυνο τητα εξαρτα ται απο ευαισθησι α στην το ει δος του οργα νου η του ιστου που ακτινοβολει ται. Για αυτο το λο γο η Διεθνη ς Επιτροπη Ακτινοπροστασι ας ο ρισε ε ναν παρα γοντα ο οποι ος ονομα ζεται παρα γοντας βαρυ τητας ιστου wtπου για την ι δια ισοδυ ναμη δο ση ΗΤ σε δια φορους ιστου ς σταθμι ζει τη σχετικη συνεισφορα κα θε ιστου στην προ κληση της βλα βης. Έτσι η ενεργο ς δο ση (Ε) ει ναι η συνολικη ενεργο ς δο ση για ο λα τα ο ργανα η τους ιστου ς που εκτι θενται στην ακτινοβολι α και εκφρα ζεται ως το α θροισμα των επιμε ρους ισοδυνα μων δο σεων αφου πολλαπλασιαστου ν με τον παρα γοντα βαρυ τητας ιστου wt. 36

37 = * Το σο η ισοδυ ναμη ο σο και η ενεργο ς δο ση ει ναι μεγε θη που ορι σθηκαν για την Ακτινοπροστασι α. Αποτελου ν τη βα ση της εκτι μησης του κινδυ νου απο την ακτινοβολι α. 37

38 4. ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΘΕΡΑΠΕΙΑ 4.1 Βασικές έννοιες Διασφάλιση ποιότητας ή QA (Quality Assurance): Είναι όλες οι προγραμματισμένες και συστηματικές ενέργειες/ πράξεις/ διαδικασίες, που είναι απαραίτητες για να εξασφαλιστεί ότι θα πληρούνται όλες οι αυστηρές απαιτήσεις για την ποιότητα ενός προϊόντος ή μιας υπηρεσίας. QA στην Ακτινοθεραπεία: Είναι το σύνολο των διαδικασιών που εξασφαλίζουν την συνέπεια μια θεραπευτικής αγωγής και την ασφαλή εκτέλεση της, όσον αφορά τη δόση που θα χορηγηθεί στον όγκο - στόχο, αλλά και την ελάχιστη δόση που πρέπει να πάρουν οι υγιείς ιστοί, την ελάχιστη έκθεση του προσωπικού και την και την απαραίτητη παρακολούθηση του ασθενή για τον προσδιορισμό του τελικού αποτελέσματος της θεραπείας. Ποιοτικός Έλεγχος (QC): Είναι η ρυθμιστική διαδικασία μέσω της οποίας μετράται η πραγματική επίτευξη της ποιότητας, σε σύγκριση πάντα με τα υπάρχοντα πρότυπα και οι αναγκαίες πράξεις για τη διατήρηση ή την ανάκτηση της συμμόρφωσης με τα πρότυπα. Συνεπώς, ο ποιοτικός έλεγχος είναι ένα μέρος της συνολικής διασφάλισης ποιότητας. Αφορά λειτουργικές τεχνικές και δραστηριότητες που γίνονται για να : Ελέγχει αν τηρούνται οι απαιτήσεις ποιότητας Προσαρμοστεί και να διορθωθεί η απόδοση, εφόσον βρεθεί ότι δεν πληρούνται οι απαιτήσεις. Πρότυπα Ποιότητας (QS): Το σύνολο των αποδεκτών κριτηρίων, βάσει των οποίων αξιολογείται η ποιότητα μιας διαδικασίας. Υπάρχουν διάφορα εθνικά ή διεθνή συμφωνημένα προτεινόμενα πρότυπα που αφορούν την όλη διαδικασία όπως : World Health Organization (WHO) το 1988, AAPM το 1994, η ESTRO (European Society for Therapeutic Radiation Oncology ) το 1995, και η COIN ( Clinical Oncology Information Network) το Άλλοι οργανισμοί, όπως, η IEC το 1989 και το institute of Physics and Engineering in Medicine (IPEM) το 1999, έχουν εκδώσει συστάσεις για ορισμένα τμήματα της ακτινοθεραπευτικής διαδικασίας. Όπου δεν διατίθενται προτεινόμενα πρότυπα, πρέπει να αναπτυχθούν βάσει μια εκτίμησης των απαιτήσεων. Στις μέρες μας χρησιμοποιείται συνήθως το πρότυπο που έχει προταθεί από την ΙΑΕΕ το TRS

39 4.2 Ανάγκη για διασφάλιση ποιότητας στην Ακτινοθεραπεία Με αξιολόγηση των κλινικών απαιτήσεων της ακτινοθεραπείας προκύπτει ότι η υψηλή ακρίβεια είναι απαραίτητη προϋπόθεση για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα, δηλαδή να ελέγχει η νόσος στο μέγιστο και να διατηρήσουμε παράλληλα των υγιείς ιστούς εντός επιτρεπτών ορίων. Η Διασφάλιση Ποιότητας στην ακτινοθεραπεία συμβάλει στη: Μείωση των αβεβαιότητας και των σφάλματα στη δοσιμετρία, στο σχεδιασμό της θεραπείας, στην απόδοση του εξοπλισμού, στη χορήγηση της δόσης κτλ, βελτιώνοντας έτσι τη γεωμετρική και ποσοτική χορήγηση της δόσης. Έτσι αυξάνονται τα ποσοστά ελέγχου της νόσου και παράλληλα μειώνονται τα ποσοστά που θα εμφανίσουν επιπλοκές ή μεταστάσεις. Μείωση της πιθανότητας λαθών και ατυχημάτων που μπορεί να συμβούν αλλά και αύξηση της πιθανότητας να αναγνωριστούν λάθη και να διορθωθούν πιο νωρίς. Δυνατότητα σύγκρισης και αξιολόγησης αποτελεσμάτων μεταξύ διαφορετικών κέντρων για να εντοπιστούν ανάγκες και σημεία προς βελτίωση. Η ασφάλεια του ασθενή βελτιώνεται, καθώς διασφαλίζεται ότι οι υγιείς ιστοί θα πάρουν τη δόση που καθορίζεται από την αρχή της ALARA (As Low As Reasonably Achievable). 39

40 4.3 Σύστημα Ποιότητας (QS) / Συμπτυγμένο πρόγραμμα QA Ένα Σύστημα Ποιότητας (QS) είναι η οργανωτική δομή, οι υπευθυνότητες, οι διαδικασίες, οι διεργασίες και οι πόροι για τη διαχείριση της ποιότητας μιας εργασίας. Ένα QS στην ακτινοθεραπεία είναι ένα σύστημα διαχείρισης που πρέπει να : Υποστηρίζεται από τους οργανωτικούς παράγοντες του τμήματος για να λειτουργεί αποτελεσματικά Είναι αναγνωρισμένο επισήμως κατά ISO Eίναι ολοκληρωμένο και περιεκτικό για να περιέχει όλους τους σκοπούς, που πρέπει να είναι απολύτως καθορισμένοι Συνεργάζονται όλα τα μέλη της ακτινοθεραπευτικής ομάδας και να ενσωματώνεται σε αυτό κάθε συμμόρφωση,βάσει των απαιτήσεων της εκάστοτε εθνικής νομοθεσίας Αναπτυχθεί ένα επίσημο έγγραφο πρόγραμμα QA που θα περιέχει με λεπτομέρειες τις QA πολιτικές και διαδικασίες, του ελέγχους και τη συχνότητα τους, τα κριτήρια και τις ανοχές κ.α. Ελέγχεται τακτικά για βελτιώσεις και ως προς τη λειτουργικότητα του. Για αυτές τις διαδικασίες είναι υπεύθυνη μια επιτροπή, που θα φέρει και την αρμοδιότητα διαχείρισης του προγράμματος QA. O διεθνής οργανισμός ΙΑΕΑ πρωτινέ την καθιέρωση ενός ποιοτικού συστήματος στην ακτινοθεραπεία, για να διασφαλίζεται η ασφάλεια του ασθενή από την ακτινοβόληση, ενώ κάποιες εθνικές ρυθμιστικές αρχές της υγείας και των ακτινοβολιών μπορεί και να απαιτούν εφαρμογή τέτοιου QS για να χορηγήσουν την κατάλληλη άδεια στα θεραπευτικά κέντρα. 40

41 5. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Εισαγωγή Για να εφαρμοστεί ένα πρόγραμμα QA και να γίνονται οι προκαθορισμένοι έλεγχοι του μηχανήματος και του χώρου απαιτούνται εξειδικευμένα όργανα. Τα όργανα και οι διατάξεις που χρησιμοποιούνται στο ΑΝΘ Θεαγένειο νοσοκομείο είναι : 2 γραμμικοί επιταχυντές Elekta (SL15 και Infinity) Ομοιώματα νερού (Water phantom) 3D Scanner & 1D Scanner της Sun Nuclear Ανιχνευτική διάταξη 2D Daily QA3 της Sun Nuclear Ανιχνευτική διάταξη 2D MapCHECK 2 της Sun Nuclear PC Electrometer της Sun Nuclear Οι παρακάτω θάλαμοι ιονισμού: 1. EDGE (x2) της Sun Nuclear 2. SNC125c (x2) της Sun Nuclear 3. A12 (x2) της Standard Imaging 4. A10 (x1) της Standard Imaging 5. A14 (x1) της Standard Imaging 6. A28 (x2) της Standard Imaging Εξαρτήματα ελέγχου γεωμετρικών, μηχανικών και δοσιμετρικών χαρακτηριστικών των επιμέρους μονάδων των γραμμικών επιταχυντών (ISO-ALIGN, θερμόμετρο, βαρόμετρο, real water plastic phantom) Tα λογισμικά για την επεξεργασία και την ανάλυση δεδομένων είναι τα: SNC Patient, για επιβεβαίωση πλάνου δόσης ασθενή (individual patient QA). Υποστηρίζει δεδομένα από το MapCheck2. SNC Dosimetry, για την έλεγχο των παραμέτρων δέσμης φωτονίων και ηλεκτρονίων (δόση βάθους, προφίλ σε οποιοδήποτε βάθος και σε οποιαδήποτε γωνία, Επιπεδότητα (flatness), συμμετρία, μέγεθος πεδίου, παρασκιά, κέντρο δέσμης). Υποστηρίζει δεδομένα από τα ομοιώματα νερού (3DScanner& 1DScanner) Profiler, χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των παραμέτρων δέσμης φωτονίων και ηλεκτρονίων, Επιπεδότητα (flatness), συμμετρία, μέγεθος πεδίου, σύμπτωση φωτεινού πεδίου με πεδίο ακτινοβολίας, παρασκιά, κέντρο δέσμης). Υποστηρίζει δεδομένα από το MapCheck2. 41

42 5.1 Γραμμικοί Επιταχυντές Elekta 1. Elekta SL 15: Δυνατότητα επιλογής δύο ενεργειών για δέσμες φωτονίων (6 MV και 15 MV) Δυνατότητα επιλογής πέντε ενεργειών για δέσμες ηλεκτρονίων (6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV, 15 MeV) καθώς επίσης και δυνατότητα επιλογής κώνου(applicator) διαφόρων μεγεθών ανάλογα με το επιθυμητό σχήμα και μέγεθος πεδίου. H απόσταση της εστίας από τον άξονα περιστροφής του βραχίονα (SAD) είναι 100 cm Η μέγιστη διάσταση πεδίου στη θέση του Ισοκέντρου είναι 40cmX 40 cm στα 100 cm Διαθέτει motorized wedge 60deg Φέρει σύστημα πολύφυλλου κατευθυντήρα (MLC) 2x40 φύλλων 2. Elekta Infinity Δυνατότητα επιλογής τριών ενεργειών για δέσμες φωτονίων (6 MV, 10 MV και 15 MV) Δυνατότητα επιλογής πέντε ενεργειών για δέσμες ηλεκτρονίων (6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV, 15 MeV) καθώς επίσης και δυνατότητα επιλογής κώνου(applicator) διαφόρων μεγεθών ανάλογα με το επιθυμητό σχήμα και μέγεθος πεδίου. H απόσταση της εστίας από τον άξονα περιστροφής του βραχίονα (SAD) είναι 100 cm Φέρει σύστημα πολύφυλλου κατευθυντήρα (MLC) 2X80 φύλλων Η μέγιστη διάσταση πεδίου στη θέση του Ισοκέντρου είναι 40cmX 40 cm στα 100 cm Διαθέτει motorized wedge 60deg 42

43 5.2 Ανιχνευτικές Διατάξεις DailyQA 3(SunNuclear) Xρησιμοποιείται για έναν απλό και ταυτόχρονα αποτελεσματικό καθημερινό έλεγχο της ποιότητας δεσμών ακτινοβόλησης. Μια και μόνο μέτρηση δίνει πέντε αποτελέσματα για τον έλεγχο της ποιότητας της δέσμης (δόση, επιπεδότητα, συμμετρία, μέγεθος πεδίου και ενέργεια). Τα αποτελέσματα περνούν αυτόματα σε μια βάση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, όπου είναι διαθέσιμα για αναθεώρηση και ανάλυση. Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα Διαθέτει 13 θαλάμου ιονισμού για τη μέτρηση της απόδοσης, της επιπεδότητας, της συμμετρίας και της ενέργειας Διαθέτει, επίσης, 12 ανιχνευτές διόδου που μετρούν τη σύμπτωση του φωτεινού πεδίου ακτινοβόλησης 43

44 5.2.2 MapCHECK 2(SunNuclear) Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο στα πλάνα των ασθενών (patient plan QA),είναι κατάλληλο για IMRT και 3D conformal σε συνδυασμό με το λογισμικό PROFILER και στους ελέγχους των χαρακτηριστικών του μηχανήματος. Έχει τη δυνατότητα να συγκρίνει σημεία μετρημένης δόσης με σημεία προγραμματισμένης δόσης (measured vs. calculated), επιτρέποντας την ταχεία ανάλυση των μετρήσεων. Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα Διαθέτει 1257 ανιχνευτές διόδων υψηλής ευαισθησίας και ακρίβειας Μέγιστη διάσταση πεδίου 32X26 cm 44

45 5.3 Ομοιώματα Νερού D Scanner(SunNuclear) Χρησιμοποιείται για 3D σχετική αλλά και απόλυτη δοσιμετρία. O μηχανισμός του προσφέρει μια διάμετρο κίνησης για πλήρη συλλογή δεδομένων σε επίπεδο, cross-plane και διαγώνια και σε όλες τις άλλες γωνίες των 360 μοιρών κίνησης του. Υποστηρίζει σάρωση εκτός άξονα(off axis) με αυτή τη γεωμετρία συνδυάζοντας την περιστροφή και τις κινήσεις της διαμέτρου κατά τη διαδικασία μέτρησης D Scanner(SunNuclear) Είναι μια δεξαμενή νερού για απλούστερες, σε σχέση με το 3DScanner, δοσιμετρικές μετρήσεις στο νερό που περιλαμβάνει output factors, απόλυτη δοσιμετρία και δόσεις βάθους (PDDs).Συνδυάζεται με το PC Electrometer και το SNC Dosimetry. 45

46 5.4 Μετατροπέας PC Electrometer (SunNuclear) Διαθέτει δύο κανάλια, όπου το ένα συνδέεται στο όργανο (πχ. 1DScanner) και το άλλο στον υπολογιστή. Ο σκοπός της λειτουργίας του είναι να μετατρέπει τις τιμές του ηλεκτρικού φορτίου σε δόση. 5.5 Θάλαμοι Ιονισμού EDGE (δίοδος): Χρησιμοποιείται λόγω του μικρού του όγκου και της υψηλής διακριτικής του ικανότητας και απόδοσης για μετρήσεις δοσιμετρίας μικρών πεδίων από 5mm έως και 10x10 cm. Χρησιμοποιείται για μετρήσεις σχετικής δοσιμετρίας (PDDs και προφίλ). SNC 125c (thimble θάλαμος ιονισμού): Χρησιμοποιείται για μετρήσεις σχετικής δοσιμετρίας (PDDs και προφίλ). Α12(farmer type θάλαμος ιονισμού): Χρησιμοποιείται για απόλυτης δοσιμετρία φωτονίων σε νερό, αέρα ή ομοιώματα Α10(plane parallel θάλαμος ιονισμού): Χρησιμοποιείται για απόλυτης δοσιμετρία ηλεκτρονίων σε νερό, αέρα ή ομοιώματα Α14(pin-point θάλαμος ιονισμού): Χρησιμοποιείται για μετρήσεις ιδιαίτερα μικρών πεδίων. Α28 (thimble θάλαμος ιονισμού): Χρησιμοποιείται για μετρήσεις σχετικής δοσιμετρίας (PDDs και προφίλ) 46