ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΔΕΣΜΗΣ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΔΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟΥ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ Daily QA 3

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ «ΘΕΑΓΕΝΕΙΟ» ΑΝΤΙΚΑΡΚΙΝΙΚΟ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΜΕΑΣ ΑΚΤΙΝΟΘΕΡΑΠΕΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΔΕΣΜΗΣ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΔΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟΥ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ Daily QA 3 Χαρούπα Αντιγόνη Επιβλέποντες: Κίτης Γεώργιος (Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής ΑΠΘ) Μακρίδου Άννα (Δρ. Ακτινοφυσικός, Α.Ν.Θ Θεαγένειο ) Θεσσαλονίκη, 2016

2 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI FACULTY OF SCIENCE DEPARTMENT OF NUCLEAR AND ELEMENTARY PARTICLE PHYSICS «THEAGENIO» CANCER HOSPITAL, THESSALONIKI DEPARTMENT OF MEDICAL PHYSICS RADIOTHERAPY DEPARTMENT THESIS QUALITY ASSURANCE IN EXTERNAL BEAM OF A LINEAR ACCELERATOR WITH THE 2D ARRAY DETECTOR Daily QA 3 Charoupa Antigoni Supervisors: Kitis Georgios (Professor, Department of Physics AUTH) Makridou Anna (Phd. Medical Physicist, Cancer hospital of Thessaloniki Theagenio ) Thessaloniki,

3 Στους δασκάλους μου, της ζωής και της επιστήμης Copyright ΑΝΤΙΓΟΝΗ Γ. ΧΑΡΟΥΠΑ, 2016 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Απαγορεύεται η αντιγραφή, αποθήκευση και διανομή της παρούσας εργασίας, εξ ολοκλήρου ή τμήματος αυτής, για εμπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπωση, αποθήκευση και διανομή για σκοπό μη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν μήνυμα. Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο εκφράζουν τη συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευτούν ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσημες θέσεις του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, ή κανενός άλλου. 1

4 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά την κα. Μακρίδου Άννα, Δρ. Ακτινοφυσικό στο Α.Ν.Θ "Θεαγένειο" για την ανάθεση του θέματος, την εμπιστοσύνη που μου έδειξε και τις γνώσεις της κατά την συγγραφή της εργασίας. Ιδιαίτερες ευχαριστίες στον κ. Κίτη Γεώργιο, Καθηγητή Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, για τις συμβουλές του και τον πολύτιμο χρόνο που αφιέρωσε. Επίσης, ένα μεγάλο ευχαριστώ στο τμήμα Ιατρικής Φυσικής του Θεαγενείου Αντικαρκινικού Νοσοκομείου Θεσσαλονίκης για την παραχώρηση του εργαστηριακού χώρου και εξοπλισμού. Τέλος, ένα μεγάλο και εγκάρδιο ευχαριστώ στους φίλους μου για την ψυχολογική υποστήριξη και φυσικά στην οικογένεια μου, τους ήρωες της καθημερινότητας μου, που με στηρίζουν ηθικά και οικονομικά, δίνοντας μου κουράγιο να προσπερνώ κάθε εμπόδιο για να φτάσω στο στόχο μου. 2

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της ακτινοθεραπείας είναι η χορήγηση της θεραπευτικής δόσης με τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια, για την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση του ασθενή, δηλαδή τη μεγιστοποίηση της δόσης στους νοσούντες ιστούς και ταυτόχρονη ελαχιστοποίηση στους υγιείς ιστούς. Όπως είναι φυσικό, καθώς γίνεται χρήση δεσμών υψηλής ενέργειας είναι επιτακτική η ανάγκη για μείωση των σφαλμάτων που πιθανόν να δημιουργούνται. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη των χαρακτηριστικών δεσμών, φωτονίων και ηλεκτρονίων, γραμμικού επιταχυντή μέσω ενός προγράμματος διασφάλισης ποιότητας (Quality Assurance-QA). Το πρόγραμμα αυτό περιλαμβάνει τη χρήση του δισδιάστατου ανιχνευτή Daily QA 3, ο οποίος αποτελείται από 12 ανιχνευτές και 13 θαλάμους ιονισμού και έχει σχεδιαστεί για εύκολη και καθημερινή χρήση. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις οι οποίες αφορούν την δόση, επιπεδότητα και συμμετρία 7 ακτινοθεραπευτικών δεσμών (6 MV και MV για τα φωτόνια, 6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV και 15 MeV για τα ηλεκτρόνια) σε δυο διαφορετικούς γραμμικούς επιταχυντές.. Αρχικά, γίνεται βαθμονόμηση του ανιχνευτή Daily QA 3. Στη συνέχεια, τίθενται οι τιμές αναφοράς για κάθε ενέργεια και είδος δέσμης, και πραγματοποιείται σύγκριση αυτών με τις λαμβανόμενες μετρήσεις οι οποίες βρίσκονται υπό αντίστοιχες συνθήκες ακτινοβόλησης Η ανάλυση των αποτελεσμάτων γίνεται μέσω του αντίστοιχου λογισμικού Daily QA 3, το οποίο υπολογίζει τις αποκλίσεις των παραπάνω χαρακτηριστικών και συνεπώς την καταλληλότητα της δέσμης. Τα δεδομένα που προέκυψαν είναι - ως όφειλαν - σύμφωνα με τα επιμέρους διεθνή και εθνικά πρωτόκολλα καθώς τα σφάλματα βρίσκονται εντός των ορίων ανεκτικότητας. Επιβεβαιώθηκε, δηλαδή, η ποιότητα της δέσμης και συνεπώς, οι γραμμικοί επιταχυντές είναι κατάλληλοι για κλινική χρήση. Λέξεις κλειδιά: διασφάλιση ποιότητας, γραμμικός επιταχυντής, Daily QA 3, ποιότητα δέσμης,, σχετική δοσιμετρία. 3

6 ABSTRACT The aim of radiotherapy is the accurate administration of the therapeutic dose, for the most effective treatment of a patient. This means that the dose to the diseased tissues must be maximized while being minimized to the healthy ones. Naturally, when using high energy beams, it is important that the errors which are likely to occur are reduced. The purpose of the present work is to study the characteristics of beams, both photon and electron, of a linear accelerator through a quality assurance program QA. This program involves the use of the 2D detector Daily QA 3, which consists of 12 detectors and 13 ionization chambers and is designed for easy and daily use. Measurements which are related to the dose, flatness and symmetry of seven beams (6 MV and MV for photons, 6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV and 15 MeV for electrons)- were taken in two different linear accelerators. To begin with, takes place the calibration of the detector Daily QA 3. Subsequently, the baselines for each energy and beam type are set up and then compared to the measured beam quality parameters which are taken under the same reference conditions. Furthermore, the analysis of the results is done via the corresponding software Daily QA 3, which calculates the deviations of these parameters and thus the suitability of the beam. The tables of the results are, as expected, in accordance with the international and national protocols since the deviations are within the tolerance values. It was confirmed, finally, the quality of the beam and thus that the linear accelerator are suitable for clinical use. Keywords: quality assurance, Daily QA 3, linear accelerator, beam quality, relative dosimetry 4

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ευχαριστίες... 2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 3 ABSTRACT... 4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 5 ΜΕΡΟΣ Α - ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... 8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗΣ Εισαγωγή Βασικές αρχές του γραμμικού επιταχυντή Σύστημα έγχυσης (injection system) Σύστημα παραγωγής RF ισχύος (RF power generation system) Magnetron Klystron Κυματοδηγός επιτάχυνσης (accelerating waveguide) Βοηθητικό σύστημα (auxiliary system) Κάμψη δέσμης ηλεκτρονίων Κεφαλή γραμμικού επιταχυντή Στόχος ακτίνων Χ Φίλτρα επιπέδωσης Φύλλα σκέδασης ηλεκτρονίων Θάλαμος ιονισμού Σφήνες Σύστημα κατευθυντήρων (collimators) QUALITY OF THE BEAM Επί τοις εκατό δόση βάθους PDD Ισοδοσιακές καμπύλες (isodose curves)

8 2.3 Συσσώρευση δόσης (Dose Build-up) Mέγεθος Πεδίου (field size) Προφίλ δόσης (beam profile) Επιπεδότητα και συμμετρία δέσμης (Beam Flatness and symmetry) Penumbra (ημιφώς - παρασκιά) QUALITY ASSURANCE (QA) Απαιτήσεις για ακρίβεια Διασφάλιση ποιότητας στην Ακτινοθεραπεία Σκοπός-Χρησιμότητα QA Προγράμματα διασφάλισης ποιότητας ΕΕΑΕ (Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας) IAEA (International Atomic Energy Agency) ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ Γενικά Απόλυτη - Σχετική δοσιμετρία Ομοίωμα (phantoms) Ανιχνευτές (detectors) ΜΕΡΟΣ B - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΟΡΓΑΝΑ Γραμμικοί επιταχυντές Εlekta precise Ομοίωμα νερού (Scanning water phantom) Daily QA 3 (Sun Nuclear Corporation) MapCHECK Applicators Κονσόλα θεραπείας ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Σύστημα Laser δωματίου θεραπείας Dose Calibration

9 3.3 Αποτελέσματα ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙV ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ V ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

10 ΜΕΡΟΣ Α ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 8

11 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Π αρά το γεγονός ότι η ίδια η ακτινοβολία είναι καρκινογόνος, αποτελεί ταυτόχρονα και ένα πολύ αποτελεσματικό «όπλο» στη θεραπευτική φαρέτρα της ογκολογίας. Αυτό ακούγεται αντιφατικό γιατί εύλογα κάποιος αναρωτιέται πώς γίνεται να θεραπεύσεις μια ασθένεια χρησιμοποιώντας κάτι που την προκαλεί. Η αρχή λειτουργίας της ακτινοθεραπείας στηρίζεται στο γεγονός ότι τα φυσιολογικά κύτταρα μπορούν και επιδιορθώνουν τις βλάβες που η ακτινοβολία προκαλεί, σε αντίθεση με τα καρκινικά κύτταρα που δεν μπορούν και οδηγούνται έτσι στον κυτταρικό θάνατο. Οι ακτίνες Χ (ΚV) είναι χρήσιμες για την θεραπεία δερματικών αλλοιώσεων και επιφανειακών όγκων ενώ οι ακτίνες (ΜV) εκτός από περισσότερο διεισδυτικές, έχουν το πλεονέκτημα ότι μεταφέρουν τη μέγιστη δόση κάτω από την επιφάνεια του δέρματος. Καθώς δεν είναι εφικτό να χρησιμοποιηθούν μετασχηματιστές υψηλής τάσης για την παραγωγή ακτίνων Χ με ενέργειες πάνω από 300 kv, γι αυτό απαιτείται άλλη μέθοδος επιτάχυνσης. Μια από τις μεθόδους επιτάχυνσης είναι ο γραμμικός επιταχυντής (linac). Ο γραμμικός επιταχυντής είναι ένα είδος επιταχυντή σωματιδίων που αυξάνει την ταχύτητα φορτισμένων σωματιδίων μέσω μιας σειράς εναλλασσόμενων ηλεκτρικών πεδίων. Οι δέσμες των φορτισμένων σωματιδίωνηλεκτρονίων από γραμμικούς επιταχυντές μπορούν να μετατραπούν σε ακτίνες Χ ή εναλλακτικά να χρησιμοποιηθούν απευθείας για την θεραπεία ασθενειών. Ο χρόνος ακτινοβόλησης, σε συνδυασμό με το πεδίο και την ενέργεια, καθορίζει τη δόση που θα πάρει ο όγκος. Η δέσμη της ακτινοβολίας όταν εξέρχεται από το μηχάνημα έχει δύο μεταβλητές α) τις διαστάσεις της και β) την ένταση της. Αυτές οι δύο καθορίζουν τον χρόνο έκθεσης στην ακτινοβολία. Η προβολή της δέσμης στο σώμα του ασθενούς αλλά και στο βάθος του όγκου καλείται πεδίο της ακτινοθεραπείας και εκφράζεται σε cm 2. 9

12 1. ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗΣ 1.1 Εισαγωγή Οι επιταχυντές σωματιδίων είναι ειδικές μηχανικές διατάξεις που έχουν την δυνατότητα να επιταχύνουν σωματίδια σε μεγάλες ταχύτητες, φτάνοντας και την ταχύτητα του φωτός c. Υπάρχουν δύο ειδή επιταχυντών ανάλογα με το αν η τροχιά είναι ευθεία ή κυκλικοί. Έτσι έχουμε αντίστοιχα τους Γραμμικούς Επιταχυντές ή Linear Accelerator (Linac) και τους Κυκλικούς Επιταχυντές. Ο πρώτος σύγχρονος γραμμικός επιταχυντής κατασκευάσθηκε από τον W.W.Hansen το 1948 στο πανεπιστήμιο του Stanford και προσέδιδε σε ηλεκτρόνια ενέργεια 6MeV. Η σπουδαιότητα των γραμμικών επιταχυντών στη θεραπεία της νεοπλασίας έγινε γρήγορα αντιληπτή. Έτσι το 1952 στο νοσοκομείο Hammersmith του Λονδίνου εγκαταστάθηκε ο πρώτος ιατρικός γραμμικός επιταχυντής 8MV και το 1953 έγινε η πρώτη θεραπεία. 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 (4-8MV): δέσμη ευθείας πορείας, ενσωματωμένο φίλτρο επιπέδωσης, μόνης μετάδοσης θάλαμο ιονισμού και ισοκεντρική τοποθέτηση μεσαίας ενέργειας φωτόνια (10-15 MV) και ηλεκτρόνια: επικλινής δέσμη, κινητός στόχος και φίλτρο επιπέδωσης διπλής μετάδοσης θάλαμο ιονισμού. υψηλής ενέργειας φωτόνια (18-25 MV) και ηλεκτρόνια: διπλής ενέργειας φωτονίων και πολλαπλών ενεργειών ηλεκτρονίων, δέσμη ηλεκτρονίων σχήμα μολυβιού, μηχανοκίνητη σφήνα, ασύμμετρες ή ανεξάρτητες σιαγόνες διόπτρας. 10

13 υψηλής ενέργειας φωτόνια και ηλεκτρόνια: ελεγχόμενη λειτουργία από ηλεκτρονικό υπολογιστή, πολλαπλών κατευθυντήρων, σύστημα ηλεκτρονικής απεικόνισης υψηλής ενέργειας φωτόνια και ηλεκτρόνια: δέσμη φωτονίων διαμορφωμένης έντασης 1.2 Βασικές αρχές του γραμμικού επιταχυντή Οι γραμμικοί επιταχυντές ονομάζονται έτσι λόγω της αρχής λειτουργίας τους. Διότι επιταχύνουν σε ευθεία γραμμή μια δέσμη ηλεκτρονίων, η οποία στη συνέχεια κατευθύνεται πάνω σε ένα στόχο από βαρύ μέταλλο. Η επιβράδυνση των ηλεκτρονίων πάνω στο στόχο δημιουργεί τις ακτίνες x ή γ, μέσα από ένα φυσικό φαινόμενο που λέγεται ακτινοβολία πέδησης (πέδηση σημαίνει «φρενάρισμα»). Με τους γραμμικούς επιταχυντές μπορούμε να ρυθμίζουμε πότε θα ακτινοβολούμε (και πότε θα σταματάμε), να ρυθμίζουμε την ένταση της δέσμης, την ενέργεια της (άρα και τη διεισδυτικότητά της) καθώς επίσης και το σχήμα της. Ένας τυπικά σύγχρονος γραμμικός επιταχυντής υψηλής ενέργειας θα παρείχε δύο ενέργειες φωτονίων (6 MV και 18 MV) και αρκετές ενέργειες ηλεκτρονίων (π.χ., 6, 8, 12, 15, 20 MeV) και λειτουργεί ως εξής: Ένα θερμαινόμενο νήμα λειτουργεί ως «κανόνι» ηλεκτρονίων εκπέμποντας ηλεκτρόνια μέσω ενός φυσικού φαινομένου που λέγεται θερμιονική εκπομπή. Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε ευθεία γραμμή μέσα σε έναν κυματοδηγό, όπου αλληλεπιδρούν με ένα κατάλληλο συγχρονισμένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο απ όπου και παίρνουν την ενέργειά τους. Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται μέσα στο πεδίο, το οποίο δημιουργείται από μια διάταξη που ονομάζεται magnetron ή klystron. Στη συνέχεια η δέσμη ηλεκτρονίων κατευθύνεται μέσω μαγνητών πάνω σε ένα στόχο βαρέος μετάλλου (π.χ. βολφράμιο). Εκεί τα ηλεκτρόνια επιβραδύνονται απότομα εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μέσω του φαινομένου της πέδησης. Επειδή η δέσμη έχει μεγαλύτερη ένταση στο κέντρο της, παρεμβάλλεται 11

14 ένα ειδικό φίλτρο (flattening filter) που την εξασθενεί περισσότερο στο κέντρο απ ό,τι στην περιφέρειά της, ώστε η δέσμη να ομογενοποιηθεί. Υπάρχουν όμως και γραμμικοί επιταχυντές που αξιοποιούν αυτή την ανομοιογένεια και λειτουργούν χωρίς τέτοια φίλτρα (flattening filter free). Τέλος, γίνεται συμμόρφωση του σχήματος της δέσμης φωτονίων με κατάλληλες διατάξεις, τα «σαγόνια» (jaws) και φύλλα μολύβδου (multileaf) του κατευθυντήρα (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 στην πορεία της δέσμης, οι οποίοι πρέπει να «συμφωνούν» μεταξύ τους στη μέτρηση της δόσης, διαφορετικά διακόπτεται η ακτινοβόληση. Όλη η διαδικασία, την οποία παρουσιάσαμε εξαιρετικά συνοπτικά και απλοποιημένα, εξελίσσεται και ελέγχεται με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή και ειδικού λογισμικού, το οποίο εφαρμόζει το πλάνο θεραπείας που έχει σχεδιάσει ο ακτινοθεραπευτής ογκολόγος σε συνεργασία με τον ακτινοφυσικό. Εικόνα 1: σχηματικό διάγραμμα γραμμικού επιταχυντή (linac) 12

15 Εικόνα 2: σχηματική απεικόνιση γραμμικού επιταχυντή ο οποίος είναι σχεδιασμένος για ακτινοθεραπεία. Τα ηλεκτρόνια εισάγονται μέσω του «πυροβόλου» σε ένα τμήμα του κυματοδηγού όπου επικρατεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο προερχόμενο από μια πηγή μικροκυμάτων. Η δέσμη ηλεκτρονίων κατά την έξοδο της μπορεί να καμφθεί. 1.3 Σύστημα έγχυσης (injection system) Το σύστημα έγχυσης είναι η πηγή ηλεκτρονίων, δηλαδή κατ ουσίαν είναι ένας απλός ηλεκτροστατικός επιταχυντής γνωστός ως «πυροβόλο ηλεκτρονίων». Δυο τύποι πυροβόλων χρησιμοποιούνται ως πηγές ηλεκτρονίων στους ιατρικούς γραμμικούς επιταχυντές: Τύπος διόδου (εικόνα 4) Τύπος τριόδου (εικόνα 5) 13

16 Εικόνα 3: πυροβόλο ηλεκτρονίων τύπου διόδου Εικόνα 4: πυροβόλο ηλεκτρονίων τύπου τριόδου 14

17 Και οι δύο παραπάνω τύπου πυροβόλου ηλεκτρονίων περιέχουν μια θερμαινόμενη κάθοδο νήματος και μια διάτρητη γειωμένη άνοδο. Ο τύπος τριόδου περιέχει επιπλέον και ένα πλέγμα. Τα ηλεκτρόνια παράγονται από το θερμαινόμενο νήμα μέσω θερμιονικής εκπομπής και τα οποία συγκεντρώνονται σε μία δέσμη που μοιάζει με μολύβι με τη βοήθεια ενός καμπυλωμένου ηλεκτρόδιου εστίασης και επιταχύνονται προς την άνοδο μέσω της οποία θα οδηγηθούν στον κυματοδηγό επιτάχυνσης. Η θερμιονική εκπομπή πρέπει να είναι αποδοτική και για αυτό η κάθοδος έχει τη μορφή λεπτού σπειροειδούς νήματος από υλικό με υψηλό ατομικό αριθμό και υψηλό σημείο τήξης εφόσον θα πρέπει να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες. Όμως παρόλο το μεγάλο σημείο τήξης η κάθοδος μετά από κάποιο χρονικό διάστημα εξαχνώνεται και τίθεται πλέον ακατάλληλη. Στο πυροβόλο ηλεκτρονίων τύπου διόδου το ηλεκτροστατικό πεδίο που χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων τροφοδοτείται απευθείας από τον διαμορφωτή παλμών στη μορφή ενός αρνητικού παλμού που οδεύει προς την κάθοδο. Το πυροβόλο ηλεκτρονίων ανάλογα τον κατασκευαστή μπορεί να είναι ενσωματωμένο στο κυματοδηγό επιτάχυνσης ή να αφαιρείται. 1.4 Σύστημα παραγωγής RF ισχύος (RF power generation system) Τα μικροκύματα που χρησιμοποιούνται από τον κυματοδηγό επιτάχυνσης παράγονται από ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας RF το οποίο αποτελείται από τη γεννήτρια ραδιοσυχνοτήτων RF και από τον παλμικό διαμορφωτή. Η γεννήτρια RF είναι magnetron ή klystron. Στις χαμηλά ενεργειακά μηχανές (4 MeV έως 6 MeV) χρησιμοποιούνται magnetrons τα οποία παράγουν μέγιστη ραδιοσυχνότητα μέχρι και 3 MW, αλλά σε διπλής ενέργειας επιταχυντές που επιτυγχάνουν ραδιοσυχνότητες πάνω από 5 MW ευνοούνται τα klystrons. 15

18 Εικόνα 5: φωτογραφία ενός magnetron το οποίο έχει ανοιχθεί ώστε να φαίνεται η δομή ανόδουκαθόδου Εικόνα 6: Τυπική διάταξη μια γεννήτριας παραγωγής μικροκυμάτων klystron. 16

19 1.4.1 Magnetron Λειτουργεί ως ταλαντωτής υψηλής ισχύος, δημιουργώντας παλμούς μικροκυμάτων διάρκειας μερικών μs και με ρυθμό επανάληψης μερικών εκατοντάδων παλμών ανά second. Η συχνότητα των μικροκυμάτων σε κάθε παλμό είναι περίπου 3000 MHz. Το magnetron έχει μια κυλινδρική κατασκευή, η οποία έχει μια κεντρική κάθοδο και μια εξωτερική άνοδο με κοιλότητες συντονισμού κατασκευασμένες από χαλκό. Ο χώρος ανάμεσα στην άνοδο και την κάθοδο είναι κενός. Η κάθοδος θερμαίνεται από ένα εσωτερικό νήμα και παράγονται ηλεκτρόνια από θερμιονική εκπομπή. Ένα στατικό μαγνητικό πεδίο εφαρμόζεται κάθετα προς το επίπεδο της διατομής των κοιλοτήτων και ένα παλμικό ηλεκτρικό πεδίο DC εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κάθοδο επιταχύνονται προς την άνοδο με τη δράση του παλμικού πεδίου DC. Με την ταυτόχρονη επίδραση του μαγνητικού πεδίου, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε πολύπλοκες σπείρες προς τις κοιλότητες συντονισμού, ακτινοβολώντας ενέργεια υπό μορφή μικροκυμάτων, τα οποία μέσω του κυματοδηγού καταλήγουν στον επιταχυντή Κlystron Δεν είναι πηγή μικροκυμάτων αλλά ένας ενισχυτής μικροκυμάτων. Τα ηλεκτρόνια που παράγονται από την κάθοδο επιταχύνονται από έναν αρνητικό παλμό τάσεως στην πρώτη κοιλότητα, η οποία ονομάζεται Buncher και ενεργοποιείται από μικροκύματα χαμηλής ισχύος. Τα μικροκύματα δημιουργούν ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο σε όλη την κοιλότητα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μεταβάλλεται η ταχύτητα των ηλεκτρονίων από την δράση του πεδίου. μια διαδικασία γνωστή ως διαφοροποίηση ταχύτητας. Μερικά ηλεκτρόνια επιταχύνονται ενώ άλλα επιβραδύνονται και μερικά είναι ανεπηρέαστα. Αυτό οδηγεί σε συγκέντρωση μεγάλου αριθμού ηλεκτρονίων καθώς η δέσμη διαμορφωμένης ταχύτητας περνά στον 17

20 σωλήνα ολίσθησης μέσω ενός χώρου χωρίς πεδία. Οι δέσμες ηλεκτρονίων φτάνουν στην κοιλότητα catcher, επάγουν επιβραδύνσεις στα άκρα της κοιλότητας και έτσι παράγουν ένα ηλεκτρικό πεδίο επιβράδυνσης. Τα ηλεκτρόνια επιβραδύνονται και λόγω της Αρχής Διατήρησης Ενέργειας η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε μικροκύματα υψηλής ισχύος. Οι επιταχυντές klystron και η αντίστοιχη θωράκιση τους είναι από βαριά και ογκώδη αντικείμενα. Γι αυτό το λόγο, είναι πάντα τοποθετημένα σε σταθερή θέση, στη βάση, και όχι στην κεφαλή του επιταχυντή (gantry). Σε σχέση με το magnetron, έχει μεγαλύτερο κόστος λόγω της ανάγκης για μεγαλύτερη έκταση. 1.5 Κυματοδηγός επιτάχυνσης (accelerating waveguide) Είναι μεταλλική κατασκευή ορθογώνιας ή κυκλικής διατομής, αερόκενη ή γεμισμένη με αέριο και χρησιμοποιούνται για την μετάδοση μικροκυμάτων. Στους ιατρικούς γραμμικούς επιταχυντές χρησιμοποιούνται δύο τύποι κυματοδηγών, ο κυματοδηγός μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας RF και ο κυματοδηγός επιτάχυνσης. Οι κυματοδηγοί μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας εκπέμπουν ραδιοκύματα προς τον κυματοδηγό επιτάχυνσης όπου επιταχύνονται τα ηλεκτρόνια μέσω μεταφοράς ενέργειας από τα πεδία υψηλής ισχύος RF. Στους κυματοδηγούς επιτάχυνσης, το απλούστερο είδος 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. Ο κυματοδηγός εκκενώνεται ώστε να επιτρέπεται η ελεύθερη διάδοση των ηλεκτρονίων χωρίς να χάνουν ενέργεια από την σύγκρουση τους με τα μόρια του αέρα. 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. Χωρίς αυτούς το εναλλασσόμενο πεδίο θα επιτάχυνε και θα επιβράδυνε τα 18

21 ηλεκτρόνια με εναλλασσόμενο τρόπο. Οι κυματοδηγοί επιτάχυνσης χωρίζονται σε δυο επιμέρους κατηγορίες: Ταξιδεύοντος κύματος Στάσιμου κύματος. Εικόνα 7: σχηματική αναπαράσταση κυματοδηγού Εικόνα 8: κυματοδηγός επιτάχυνσης στάσιμου κύματος. Στην πρώτη εικόνα απεικονίζεται σχηματικά η διάταξη του κυματοδηγού και στην δεύτερη τα στάσιμα κύματα. 19

22 Εικόνα 9: 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 πυροβόλο ηλεκτρονίων είναι στα αριστερά, ο στόχος στα δεξιά, ενσωματωμένα και τα δυο. 1.6 Βοηθητικό σύστημα (auxiliary system) Το βοηθητικό σύστημα του γραμμικού επιταχυντή παρέχει αρκετές υπηρεσίες που δεν εμπλέκονται άμεσα με την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων, αλλά κάνουν την επιτάχυνση εφικτή και το γραμμικό επιταχυντή βιώσιμο για την κλινική πράξη. Το βοηθητικό σύστημα περιλαμβάνει τέσσερα συστήματα: (1) Σύστημα άντλησης κενού η οποία παράγει μια πίεση κενού ~ 10-6 tor στον οδηγό επιτάχυνσης και στην RF γεννήτρια. (2) Το σύστημα ψύξης του νερού χρησιμοποιείται για την ψύξη του οδηγού επιτάχυνσης, του στόχου, του κυκλοφορητή, και της γεννήτριας RF. (3) Προαιρετικό σύστημα πίεσης αέρα για πνευματική κίνηση του στόχου και άλλων συντελεστών διαμόρφωσης δέσμης και (4) Θωράκιση για την αντιμετώπιση της ακτινοβολίας διαρροής. 20

23 1.7 Κάμψη δέσμης ηλεκτρονίων Στους ιατρικούς γραμμικούς επιταχυντές χαμηλής ενέργειας, ο στόχος για την παραγωγή ακτίνων Χ είναι ενσωματωμένος πάνω στον κυματοδηγό επιτάχυνσης, οπότε δεν απαιτείται κάποιο σύστημα μεταφοράς της δέσμης. Οι μαγνήτες κάμψης χρησιμοποιούνται σε επιταχυντές ενέργειας πάνω από 6 MeV, όπου ο κυματοδηγός επιτάχυνσης είναι πολύ μεγάλος για απευθείας τοποθέτηση. Τοποθετείται συνήθως παράλληλα στον άξονα περιστροφής της κεφαλής του επιταχυντή και η δέσμη ηλεκτρονίων πρέπει να καμφθεί, ώστε να μπορέσει να χτυπήσει το στόχο ακτίνων Χ. Έχουν αναπτυχθεί τρία συστήματα κάμψης δέσμης ηλεκτρονίων: κάμψη 90 ο κάμψη 270 ο κάμψη 112,5 ο Σε επιταχυντές μεσαίας (10MV) και υψηλής ενέργειας (άνω των 15 MV) χρησιμοποιείται ένα σύστημα μεταφοράς της δέσμης ηλεκτρονίων για την μεταφορά της δέσμης ηλεκτρονίων από τον κυματοδηγό επιτάχυνσης στον στόχο ακτίνων Χ ή για να εξέλθει από το παράθυρο εξόδου για θεραπεία με ηλεκτρόνια. Το σύστημα αποτελείται από σωλήνες κενού και μαγνήτες κάμψης. Επίσης διαθέτει πηνία που χρησιμοποιούνται για την διεύθυνση και την εστίαση της ταχείας δέσμης ηλεκτρονίων. 21

24 Εικόνα 10: τα τρία συστήματα κάμψης δέσμης ηλεκτρονίων α) κάμψη 90 ο, β) κάμψη 270 ο, γ) κάμψη 112,5 ο. 1.8 Κεφαλή γραμμικού επιταχυντή Μετά την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων στον κυματοδηγό επιτάχυνσης όπου αποκτούν αρκετή ενέργεια κατευθύνονται στην κεφαλή του γραμμικού επιταχυντή (Gantry) όπου παράγεται η χρήσιμη δέσμη της ακτινοβολίας. Η κεφαλή ενός ιατρικού γραμμικού επιταχυντή περιέχει πολλά εξαρτήματα που επηρεάζουν τη παραγωγή, τη διαμόρφωση, τη θέση και την παρακολούθηση της κλινικής δέσμης φωτονίων και ηλεκτρονίων. Τα κυριότερα εξαρτήματα της είναι: Στόχοι ακτίνων Χ Σταθεροί κατευθυντήρες (primary collimators) Φίλτρα επιπέδωσης (flattening filter) και φύλλα σκέδασης ηλεκτρονίων (Scattering Foil Systems) Θάλαμοι ιονισμού Σφήνες (wedges) Κατευθυντήρες πολλαπλών φύλλων (MLC 1 ) Μια δέσμη φωτός για το καθορισμό του πεδίου και ένα αποστασιόμετρο 1 Multileaf Collimators 22

25 1.8.1 Στόχος ακτίνων Χ Εικόνα 11: κύρια τμήματα στην κεφαλή ενός επιταχυντή Ο στόχος ακτίνων Χ είναι συνήθως βολφράμιο ή φύλλο χαλκού και χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωτονίων στον γραμμικό επιταχυντή από την πρόσπτωση της δέσμης ηλεκτρονίων. Για ενέργειες ηλεκτρονίων κάτω από 15 MeV οι στόχοι έχουν υψηλό ατομικό αριθμό, ενώ για ενέργειες ηλεκτρονίων πάνω από 15 MeV οι στόχοι έχουν χαμηλό ατομικό αριθμό. Ο στόχος υφίσταται μεγάλη θέρμανση Φίλτρα επιπέδωσης Τα φίλτρα επιπέδωσης (flattering filter) χρησιμοποιούνται, όταν ο γραμμικός επιταχυντής χρησιμοποιεί φωτόνια για θεραπεία. Η ακτινοβολία επιβράδυνσης, που δημιουργείται όταν μια δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας χτυπά ένα στόχο, 23

26 κατευθύνεται όπως φαίνεται στην εικόνα a. Για το λόγο αυτό, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένα φίλτρο επιπέδωσης στη δέσμη. Το αποτέλεσμα αυτού παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα (εικόνα b). Εικόνα 12: δέσμη γραμμικού επιταχυντή χωρίς (a) και με (b) φίλτρο επιπέδωσης. Η δέσμης που προκύπτει δεν είναι ομοιογενής ως προς την ένταση της ροής της αλλά παρουσιάζει μέγιστο κατά μήκος του κεντρικού της άξονα. Επιπλέον η δέσμη περιέχει σημαντικό αριθμό φωτονίων χαμηλής ενέργειας, τα οποία δεν είναι χρήσιμα κλινικά και αυξάνουν τη δόση στο δέρμα του ασθενούς. Επομένως για να καταστεί η δέσμη φωτονίων κλινικά χρήσιμη χρησιμοποιείται το φίλτρο επιπέδωσης όπου καθιστά ομοιογενής, χωρικά ως προς την ένταση, τη δέσμη και απορροφά τα φωτόνια χαμηλής ενέργειας. Το φίλτρο επιπέδωσης έχει κωνικό σχήμα και κυκλική συμμετρία ώστε να μειώνει την ένταση της δέσμης κατά μήκος του κεντρικού άξονα σε βαθμό μεγαλύτερο από ότι τα άκρα του. το ενεργειακό φάσμα της δέσμης κυμαίνεται μεταξύ του κέντρου και της περιφέρειας της δέσμης το προφίλ της δέσμης εξαρτάται από τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό του φίλτρου επιπέδωση, και 24

27 η διείσδυση της δέσμης, για μία δεδομένη ενέργεια, που προσπίπτει πάνω στο στόχο εξαρτάται από το υλικό με το οποίο είναι κατασκευασμένο το φίλτρο επιπέδωσης. Όσο μεγαλύτερη η ενέργεια της δέσμης τόσο μεγαλύτερο πρέπει να είναι και το πάχος του φίλτρου και μερικές φορές χρησιμοποιούνται δύο στον γραμμικό επιταχυντή. Από την ενέργεια της δέσμης εξαρτάται, επίσης, η επιλογή του υλικού του φίλτρου. Στο παρακάτω σχήμα απεικονίζεται η εξασθένηση της δέσμης για διάφορες ενέργειες όταν διέρχεται από χάλυβα (steel) και από βολφράμιο (tungsten). Στα 6 MV η χρήση είτε του χάλυβα είτε του βολφραμίου είναι ικανοποιητική, αλλά σε υψηλότερες ενέργειες χρησιμοποιείται ο χάλυβας λόγω της επιρροής του ατομικού του αριθμού στο φάσμα δίνοντας μια μεγαλύτερη συνιστώσα υψηλής ενέργειας και συνεπώς πιο διεισδυτική δέσμη. Εικόνα 13: Εξασθένιση της δέσμης συναρτήσει της ενέργειας από διαφορετικά υλικά ίδιου πάχους 25

28 Εικόνα 14: επίδραση του υλικού του φίλτρου επιπέδωσης στο φάσμα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας για μέγιστη ενέργεια ηλεκτρονίων 20ΜeV. Το αλουμίνιο, πιθανώς, να ήταν ιδανικό ως φίλτρο επιπέδωσης διότι ως υλικό με μεσαίο ατομικό αριθμό παρουσιάζει μικρή εξασθένιση στο ενεργειακό φάσμα των φωτονίων υψηλών ενεργειών. Ωστόσο, στην πράξη, το φίλτρο θα γίνει πάρα πολύ παχύ σε υψηλότερες ενέργειες και καθώς υπάρχει περιορισμός στον διαθέσιμο χώρο, χρησιμοποιούνται φίλτρα από ανοξείδωτο χάλυβα ή χαλκό Φύλλα σκέδασης ηλεκτρονίων Οι περισσότεροι γραμμικοί επιταχυντές χρησιμοποιούν φύλλα σκέδασης για να διευρύνουν την ακτίνα. Σε αυτή την περίπτωση, τοποθετούνται λεπτά μεταλλικά φύλλα υψηλού ατομικού αριθμού στην 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 26

29 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 δυο 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 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 Είναι φίλτρα σφηνοειδούς μορφής από ορείχαλκο, αλουμίνιο ή μόλυβδο και τοποθετούνται πριν τους κατευθυντήρες (collimators). Συνήθως χρησιμοποιούνται σφήνες με γωνίες 158 ο, 308 ο, 458 ο και 608 ο. 27

30 Εικόνα 15: σφήνα όπως χρησιμοποιείται από επιταχυντή Εlekta Ορισμένοι ιστοί στο εσωτερικό του σώματος απορροφούν την ακτινοβολία καλύτερα από άλλους, ή, εναλλακτικά, είναι ιδιαίτερα ευάλωτοι στην ακτινοβολία και χρειάζονται επιπλέον προστασία. Το σχήμα του εφαρμοζόμενου πεδίου μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας τις σφήνες, οι οποίες απορροφούν την δέσμη από τη μία πλευρά (όπου η σφήνα είναι παχύτερη) σε μεγαλύτερο βαθμό από την άλλη πλευρά Σύστημα κατευθυντήρων (collimators) Το πεδίο ακτινοβολίας που προσπίπτει στον ασθενή καθορίζεται από ειδικά διαφράγματα κατευθυντήρες που βρίσκονται στην κεφαλή του επιταχυντή. Στους σύγχρονους γραμμικούς επιταχυντές υπάρχουν τρείς διαφορετικοί κατευθυντήρες. Αυτοί είναι κατασκευασμένοι από υλικό μεγάλου ατομικού αριθμού και πυκνότητας όπως το βολφράμιο, ο μόλυβδος κτλ. διότι με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται η απορρόφηση των ακτίνων Χ που προσπίπτουν σε αυτά και τελικά η χρήση συγκεκριμένου μέρους της δέσμης των ακτίνων Χ που αυτά καθορίζουν. Οι κατευθυντήρες αυτοί είναι: 28

31 ο πρωτεύον κατευθυντήρας (primary collimator) ο οποίος βρίσκεται αμέσως μετά τον στόχο και πριν το φίλτρο επιπεδώσεως και καθορίζει το διαθέσιμο πεδίο ακτινοβόλησης, ο δευτερεύον κατευθυντήρας ο οποίος αποτελείται από δύο ζεύγη διαφραγμάτων που καλούνται άνω και κάτω «σαγόνια» αντίστοιχα (upper-lower jaws) τα οποία μετακινούνται μέσα έξω, δημιουργώντας τετραγωνικά ή ορθογώνια πεδία ακτινοβολίας που τελικά προσπίπτουν στον ασθενή, ο κατευθυντήρας πολλαπλών φύλλων (multi leaf collimators-mlc) ο οποίος αποτελείται από δυο αντιπαράλληλες σειρές πολλαπλών φύλλων, 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 τέτοιο τρόπο ώστε αυτό να προσαρμόζεται στο σχήμα του προς ακτινοβόληση όγκου- στόχου. Ο αριθμός των φύλλων αυξάνεται σταθερά. Υπάρχουν μοντέλα με 120 φύλλα (60 ζεύγη) που καλύπτουν τομείς μέχρι 40*40cm 2 και απαιτούν 120 ξεχωριστούς ρομποτικούς μηχανισμούς και συστήματα ελέγχου. 29

32 2. QUALITY OF THE BEAM Για τις εξωτερικές δέσμες, τα σημαντικά μεγέθη που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή τους είναι: επί τοις εκατό δόση βάθους (PDD) και το προφίλ της δόσης (beam profile). Και τα δύο μεγέθη μετριούνται ως συνάρτηση του μεγέθους του πεδίου και της ενέργειας. Άλλα μεγέθη που χρησιμοποιούνται επίσης για την περιγραφή της ποιότητας μιας δέσμης ακτίνων Χ ή ηλεκτρονίων είναι οι ισοδοσιακές καμπύλες, η συγκέντρωση δόσης γνωστή ως build-up, το μέγεθος πεδίου, η επιπεδότητα και τέλος, η συμμετρία. 2.1 Επί τοις εκατό δόση βάθους PDD Ο λόγος της δόσης ενός οποιουδήποτε σημείου πάνω στον κεντρικό άξονα της δέσμης προς την μέγιστη δόση πολλαπλασιασμένη επί 100 είναι η επί τοις εκατό δόση-βάθους (Percentage Depth-Dose Curve, PDD). 30

33 Εικόνα 16: Percentage Depth Dose PDD(d, As, SSD) = 100 x D(d, As, SSD) / D(dmax, As, SSD) Όπου, d = βάθος σε ιστό από την επιφάνεια (μετράται παράλληλα προς τον άξονα της δέσμης) dmax = βάθος μέγιστης δόσης As = μέγεθος πεδίου στην επιφάνεια (όχι στο σημείο μέτρησης) SSD = απόσταση πηγής από την επιφάνεια (source to surface distance) Οι μετρήσεις δόσης γενικά γίνονται σε νερό ή «ισοδύναμο νερού" πλαστικό με ένα θάλαμο ιονισμού, δεδομένου ότι το νερό εμφανίζει μεγάλη ομοιότητα με τον ανθρώπινο ιστό όσον αφορά την σκέδαση ακτινοβολίας και απορρόφηση. Οι καμπύλες δόσης βάθους δείχνουν την μεταβολή της απορροφημένης δόσης συναρτήσει του βάθους κατά μήκος του κεντρικού άξονα της δέσμης μέσα σε έναν ασθενή ή σε ένα ομοίωμα. Η γενική μορφή της καμπύλης δόσης-βάθους της δέσμης των ηλεκτρονίων διαφέρει από αυτή των δεσμών φωτονίων. Δύο παραδείγματα των καμπυλών PDD (τοις εκατό δόση βάθους) παρουσιάζονται στην Εικόνα 19 για δέσμες φωτονίων και για δέσμες ηλεκτρονίων. 31

34 Εικόνα 17: Καμπύλη δόσης-βάθους φωτονίων 6 MV και 15 MV (ενεργειακή εξάρτηση). Το μέγεθος πεδίου είναι 10x10 cm 2. Μετά την περιοχή build-up ακολουθεί η περιοχή ηλεκτρονικής ισορροπίας, Οι δέσμες ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας, της τάξης των 6 MeV και παραπάνω, μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για την θεραπεία. Οι καμπύλες δόσης-βάθους δείχνουν ότι, σε αντίθεση με τα φωτόνια, η δόση ελαττώνεται απότομα μετά από την μέγιστη τιμή όσο μεγαλώνει η απόσταση από την επιφάνεια. Τόσο η απόσταση D max όσο και ο ρυθμός μείωσης της δόσης, ποικίλουν ανάλογα με την αρχική ενέργεια των ηλεκτρονίων. Οι κλινικά χρήσιμες ενέργειες κυμαίνονται από 4 εώς 20 MeV. 32

35 Εικόνα 18: (Διαγράμματα) Τυπικές καμπύλες επί τοις εκατό δόσης-βάθους κεντρικού άξονα στο νερό για μέγεθος πεδίου 10 x 10 cm 2 και SSD=100 cm για α) Δέσμες ηλεκτρονίων µε ενέργειες 6, 9, 12 και 18 MeV και β) Δέσμες φωτονίων µε ενέργειες 6 MV και 15 MV. Η καμπύλη δόσης βάθους του κεντρικού άξονα της δέσμης των ηλεκτρονίων παρουσιάζει μεγαλύτερη επιφανειακή δόση από ότι µια δέσμη φωτονίων, ενώ ακολούθως η δόση κάνει το build-up σε ένα συγκεκριμένο βάθος που αναφέρεται σαν zmax (electron beam Depth-Dose maximum). Μετά από αυτό το σημείο η δόση μειώνεται απότομα μέχρι ένα κατώφλι δόσης το οποίο προέρχεται από τη συνεισφορά των ακτίνων-χ που παράγονται λόγω ακτινοβολίας πεδήσεως καθώς η δέσμη αλληλεπιδρά µε τα διάφορα μέρη του γραμμικού επιταχυντή και ονομάζεται περιοχή ή «ουρά» Bremsstrahlung (Bremsstrahlung tail). Αυτά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των δεσμών ηλεκτρονίων τους προσδίδουν ένα ξεκάθαρο πλεονέκτημα σε σχέση µε τις δέσμες φωτονίων όσον αφορά την χρήση τους σε επιφανειακούς όγκους. 2.2 Ισοδοσιακές καμπύλες (isodose curves) Είναι οι γραμμές που ενώνουν τα σημεία που προσλαμβάνουν την ίδια δόση και χρησιμοποιούνται για τη σύγκριση της μετρούμενης και της υπολογισμένης δόσης. Προσφέρουν μια επίπεδη αναπαράσταση της κατανομής της δόσης και περιγράφουν 33

36 τη συμπεριφορά μιας δέσμης ή συνδυασμού διάφορων δεσμών ακτινοβολίας με διαφορετική θωράκιση (σφήνες). Οι ισοδοσικές καμπύλες είναι δυνατόν να μετρηθούν απ ευθείας στο νερό με την χρήση ομοιώματος νερού (water phantom) και ισχύουν για ένα δεδομένο μηχάνημα θεραπείας, μια ενέργεια δέσμης, ένα SSD (source to surface distance) και το μέγεθος του πεδίου. Εικόνα 19: Μετρούμενες ισοδοσιακές καμπύλες για δέσμες φωτονίων 4 MV (αριστερά) και 10 MV (δεξιά). Το μέγεθος του πεδίου είναι 10x10 cm 2 και το SSD= 100cm. 34

37 2.3 Συσσώρευση δόσης (Dose Build-up) Καθώς φωτόνια υψηλών ενεργειών εισέρχονται στον ιστό, ηλεκτρόνια υψηλών ενεργειών εκτινάσσονται από την επιφάνεια και τα επόμενα στρώματα του σώματος. Αυτά τα ηλεκτρόνια καταθέτουν ενέργεια σε σημαντική απόσταση από την αρχική αλληλεπίδραση. Ως εκ τούτου, η ροή των ηλεκτρονίων και συνεπώς η δόση, αυξάνονται με το βάθος μέχρι να επιτευχθεί ένα μέγιστο (περιοχή build-up). Έπειτα από αυτό το μέγιστο, η ροή των φωτονίων μειώνεται με το βάθος, άρα και η παραγωγή ηλεκτρονίων. Εικόνα 20: περιοχή build-up 35

38 2.4 Μέγεθος Πεδίου (field size) Πρόκειται για το μέτρο μιας περιοχής που ακτινοβολείται από μια δεδομένη ακτίνα. Υπάρχουν δυο χρήσιμοι τρόποι για την περιγραφή του. Ο πρώτος αφορά το γεωμετρικό μέγεθος πεδίου, δηλαδή τη γεωμετρική προβολή των περιφερειακών άκρων του κατευθυντήρα όπως φαίνεται από το κέντρο της εμπρόσθιας επιφάνειας της πηγής σε ένα επίπεδο κάθετο προς την κεντρική ακτίνα. Ο δεύτερος τρόπος αναφέρεται στο φυσικό (δοσιμετρικό) μέγεθος του πεδίου. Ορίζεται ως η περιοχή που περιλαμβάνει το 50 της μέγιστης δόσης μιας ισοδοσιακής καμπύλης στο βάθος της μέγιστης δόσης. Εικόνα 21: γεωμετρικό μέγεθος πεδίου (επάνω) φυσικό μέγεθος πεδίου (κάτω) 36

39 2.5 Προφίλ δόσης (beam profile) Πρόκειται για την διακύμανση της δόσης σε όλο το πεδίο, σε ένα ορισμένο βάθος και σε επίπεδο κάθετο στον κεντρικό άξονα της δέσμης. Αντιπροσωπεύει τη μεταβολή της δόσης σε κάθε σημείο μακριά από τον κεντρικό άξονα της δέσμης. Υπάρχουν, συνήθως, τρείς περιοχές: Η κεντρική περιοχή, η οποία είναι συνήθως επίπεδη και περιλαμβάνει το 80 της δόσης του κεντρικού άξονα της δέσμης. Η περιοχή της παρασκιάς (penumbra), όπου η δόση φθίνει απότομα στα άκρα της δέσμης και περιλαμβάνει το της δόσης του κεντρικού άξονα της δέσμης. Η περιοχή της παρασκιάς όπου η δόση είναι ελάχιστη (κάτω από το 20 της δόσης του κεντρικού άξονα της δέσμης). Εικόνα 22: η διακύμανση της δόσης σε πεδίο 20x20 cm 2 σε ένα συγκεκριμένο βάθος 37

40 Εικόνα 23: η διακύμανση της δόσης σε πεδίο 20x20 cm 2 σε διάφορα βάθη (5cm για την κόκκινη γραμμή, 10cm για την πράσινη και 20cm για την μπλε ) Η επιπεδότητα της δέσμης αυξάνεται με το βάθος και αυτό οφείλεται στην αύξηση της σκέδασης της αρχικής δόσης λόγω αυξομείωσης της ενέργειας του προσπίπτοντος φωτονίου εκτός άξονα. 2.6 Επιπεδότητα και συμμετρία δέσμης (Beam Flatness and symmetry) Ως επιπεδότητα ορίζεται, παραδοσιακά, η μεταβολή της δόσης στην κεντρική περιοχή του πεδίου η οποία ονομάζεται περιοχή αναφοράς. Η περιοχή αυτή εκτείνεται από τον κεντρικό άξονα της δέσμης μέχρι το 80 του πεδίου, σε βάθος 10 cm και σε επίπεδο κάθετο στον κεντρικό άξονα. Μαθηματικά η απόκλιση της υπολογίζεται από τον τύπο: F M M m 100 m Όπου Μ και m είναι η μέγιστη και ελάχιστη δόση στη κεντρική περιοχή αναφοράς. 38

41 Κάθε επιταχυντής έχει σχεδιαστεί για να παράγει μια επίπεδη δέσμη φωτός (μέσα στα αποδεκτά όρια ±3) σε ένα ορισμένο βάθος, συνήθως 5 cm ή και 10cm, όταν είναι απαραίτητο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, ωστόσο, στη δημιουργία μιας μηεπίπεδης δέσμης σε άλλα βάθη. Για παράδειγμα, στο βάθος αιχμής (δηλαδή το βάθος συσσώρευσης, build-up) το ποσοστό της δόσης εκτός του άξονα της δέσμης μπορεί να αυξηθεί έως και κατά 10 και θα μειώνεται με το βάθος. Η αύξηση αυτή μερικές φορές περιγράφεται ως κέρατο και αντιπροσωπεύει το over-flattening. Αυτό το αποτέλεσμα οφείλεται εν μέρει στην ανομοιόμορφη σκέδαση της δέσμης κατά μήκος του κεντρικού άξονα σε σύγκριση με την σκέδαση στα άκρα της δέσμης. Επίσης, οφείλεται στο φίλτρο επιπέδωσης, το οποίο έχοντας κωνικό σχήμα, δημιουργεί μεγάλες αποκλίσεις στο προφίλ της δέσμης, με το κέντρο να έχει την υψηλότερη ενέργεια (μεγαλύτερη διεισδυτικότητα) ενώ προς τα άκρα της δέσμης παρουσιάζεται ομαλή εξασθένιση. Έτσι συνεπάγεται ότι για να είναι επίπεδη σε βάθος 10 cm πρέπει η κορύφωση εκτός άξονα να γίνεται σε βάθος μικρότερο από 10 cm. Σε βάθη πάνω από 10 cm θα εμφανίζεται under-flattening και θα επιδεινώνεται σταδιακά σε μεγαλύτερο βάθος. Εικόνα 24: ένα τυπικό προφίλ μιας δέσμης φωτονίων, που απεικονίζει την παραγωγή του λόγου επιπεδότητας της δέσμης. Οι δέσμες μετρώνται κατά μήκος των κύριων αξόνων και διαγωνίων για ένα δεδομένο βάθος, συνήθως 10 cm, η κεφαλή του επιταχυντή βρίσκεται σε γωνία 0 ο και 39

42 η απόσταση της πηγής από την επιφάνεια (SDD- source-to-detector distance) είναι 100 cm. Όταν πραγματοποιούνται εκτενέστερα προγράμματα QA (π.χ. ετήσιους ελέγχους) θα πρέπει να γίνει χρήση επιπλέον γωνιών για την κεφαλή (90 ο, 180 ο και 270 ο ). Για την μέτρηση της επιπεδότητας μιας δέσμης, γίνεται σύγκριση της μέγιστης δόσης με την ελάχιστη εντός της καθορισμένης πεπλατυσμένης (ομοιογενούς) περιοχής, ενώ η συμμετρία μετράται εξετάζοντας τις δόσεις σε ίση απόσταση από τον κεντρικό άξονα και εντός της ομοιογενούς περιοχής. Η συμμετρία της δέσμης σε ένα ζεύγος σημείων που ισαπέχουν από την κεντρική ακτίνα μπορεί να μετρηθεί και κατά την αναδίπλωση της καμπύλης που απεικονίζει το προφίλ της δέσμης. Κατά την αναδίπλωση στο κέντρο του πεδίου, λοιπόν, συγκρίνονται τα δυο μισά των προφίλ και η δόση σε αυτά τα σημεία δεν θα πρέπει να διαφέρει πάνω από 3. Τα συνήθη όρια,τελικά, τόσο για την επιπεδότητα όσο και για την συμμετρία είναι ±3 και η τιμή αυτής εξαρτώνται και από το μέγεθος της δέσμης, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 1: τιμές της επιπεδότητας για διάφορα μεγέθη πεδίων Να σημειωθεί ότι, η ομοιογενής περιοχή αντιστοιχεί στο 80 του πλάτους του κεντρικού άξονα του πεδίου, για μεγέθη πεδίων από 10 έως 30 cm. Είναι, λοιπόν, ζωτικής σημασίας να πραγματοποιούνται καθημερινά προγράμματα διασφάλισης ποιότητας QA για τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας του επιταχυντή, δεδομένου ότι η επιπεδότητα (flatness) και η συμμετρία (symmetry) της δέσμης έχουν σημαντική επίδραση στην ακρίβεια με την οποία μπορεί να χορηγηθεί η θεραπεία. 40

43 Εικόνα 25: ένα τυπικό προφίλ μιας δέσμης φωτονίων, που απεικονίζει την πεπλατυσμένη περιοχή και τον ορισμό της αναλογίας της συμμετρίας. Όπως έχει αναφερθεί, οι μετρήσεις γίνονται συνήθως σε βάθος 10 cm, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις όταν χρησιμοποιείται δέσμη χαμηλής ενέργειας, όπως στην θεραπεία όγκου του τραχήλου της κεφαλής, η μέτρηση σε βάθος 5 cm είναι καταλληλότερη. (The Physics of Radiation Therapy - Faiz M. Khan 2010) 2.7 Penumbra (ημιφώς - παρασκιά) 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: 1. Στη μια περιοχή η δόση φθίνει ραγδαία στα άκρα της δέσμης, και περιλαμβάνει το της δόσης του κεντρικού άξονα της δέσμης. 2. Στη δεύτερη περιοχή η δόση είναι ελάχιστη (κάτω από το 20 της δόσης του κεντρικού άξονα) 41

44 Εικόνα 26: αναπαράσταση του ορισμού penumbra 42

45 3. QUALITY ASSURANCE (QA) 3.1 Απαιτήσεις για ακρίβεια Το 1976 η ICRU (International Commission on Radiation Units & Measurements) πρότεινε ότι η δόση θα πρέπει να παραδοθεί στον όγκο-στόχο με απόκλιση εντός του ±5, ενώ πιο πρόσφατες αξιολογήσεις των κλινικών δεδομένων οδήγησαν σε συνιστώμενα επίπεδα ανοχής της τάξης του ±3. Αυτή θα πρέπει να είναι η ολική αβεβαιότητα της δόσης που έλαβε ο ασθενής κατά την λήξη της ακτινοθεραπείας. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί στη δημιουργία αυστηρότερων απαιτήσεων σε κάθε βήμα της διαδικασίας. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο η δόση να είναι συνεπής με τα πρωτόκολλα, όχι μόνο για την εκτίμηση της ίδιας της δόσης αλλά και για τον τρόπο με τον οποίο χορηγείται στον ασθενή. 3.2 Διασφάλιση ποιότητας στην Ακτινοθεραπεία Ο ποιοτικός έλεγχος, γενικά, περιλαμβάνει όλες τις σχεδιασμένες και συστηματικές ενέργειες που είναι απαραίτητες ώστε ένα αντικείμενο ή υπηρεσία να παρέχει εμπιστοσύνη όσον αφορά την ποιότητα. Πιο συγκεκριμένα, στην Ακτινοθεραπεία, στόχος ενός προγράμματος διασφάλισης ποιότητας QA είναι να περιγράφει τις διαδικασίες που ακολουθούνται για την δοκιμή των τεχνικών πτυχών της λειτουργίας κάποιου συστήματος ή υποσυστήματος και να εξασφαλίσει ότι τα χαρακτηριστικά του δεν αποκλίνουν σημαντικά από τις αρχικές τιμές που αποκτήθηκαν κατά την βαθμονόμηση. Για να πραγματοποιηθούν αυτές οι ενέργειες εμπλέκονται όλες οι ομάδες προσωπικού. 43

46 3.3 Σκοπός-Χρησιμότητα QA Η υψηλή ακρίβεια στην ακτινοθεραπεία είναι απαραίτητη, σύμφωνα με τον D.I. Thwaites et al 2003, για να διατηρούνται τα ποσοστά επιπλοκών και υποτροπιάσεων σε χαμηλά επίπεδα, όσον αφορά τον όγκο. Επίσης, μειώνεται η αβεβαιότητα στον τομέα της δοσιμετρίας και της παροχής θεραπείας ενώ ταυτόχρονα ελαχιστοποιείται η δόση στους υγιείς ιστούς και η έκθεση του προσωπικού. Ένας ακόμη λόγος που ο ποιοτικός έλεγχος είναι αναγκαίος, είναι η αξιόπιστη αλληλοσύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ διαφορετικών ακτινοθεραπευτικών κέντρων. Και τέλος, η βελτιωμένη τεχνολογία και οι πολύπλοκες θεραπείες στη σύγχρονη ακτινοθεραπεία μπορούν να αξιοποιηθούν πλήρως μόνο εάν επιτυγχάνεται ένα υψηλό επίπεδο ακρίβειας. Αν η απόκλιση μεταξύ της μετρούμενης και της υπολογισμένης δόσης είναι μέσα στα αποδεκτά όρια τότε και μόνο μπορεί να μεταφερθεί στον ασθενή. Τα ανεκτά και αναμενόμενα σφάλματα μπορούν να εκφραστούν με δύο τρόπους: α) είτε με επί τοις εκατό () σφάλμα, β) είτε ως απόσταση. Η ανεκτικότητα ποικίλλει ανάλογα με την απόσταση από τον κεντρικό άξονα της δέσμης, αλλά και την επιφάνεια της δέσμης. Πιο συγκεκριμένα, η ανεκτικότητα είναι μεγαλύτερη στις περιοχές υψηλής μεταβολής (βάθμωσης) δόσης (build-up, penumbra), που βρίσκονται στα άκρα και την επιφάνεια του πεδίου δέσμης και μικρότερη στις περιοχές χαμηλής μεταβολής (central axis, inside, outside), που βρίσκονται κοντά στον κεντρικό άξονα του πεδίου δέσμης. Κατά την ανάπτυξη του QA εμπλέκονται οι παρακάτω τομείς : Acceptance testing Commissioning Routine QA (reproducibility) testing Η απόκλιση από τις αρχικές παραμέτρους έχει ως αποτέλεσμα τη μη βέλτιστη θεραπεία των ασθενών και οι πιθανοί λόγοι είναι πολλοί. Μπορεί να υπάρχουν απροσδόκητες αλλαγές στην απόδοση του γραμμικού επιταχυντή λόγω μηχανικής βλάβης ή κάκωσης ενός από τα εξαρτήματα που τον απαρτίζουν. Η αντικατάσταση ή 44

47 γήρανση κύριου εξαρτήματος (κυματοδηγός επιτάχυνσης, μαγνήτης κάμψης δέσμης, κλπ) μπορεί επίσης να αλλοιώσει την απόδοση του μηχανήματος και όλα τα παραπάνω θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την πραγματοποίηση ενός περιοδικού προγράμματος διασφάλισης ποιότητας QA. Στην ακτινοθεραπεία υπάρχει μια σειρά από συμφωνημένα προτεινόμενα πρότυπα που αφορούν όλη τη διαδικασία και επιτροπές που περιγράφουν τις διαδικασίες και τα πρωτόκολλα για την διασφάλιση της ποιότητας. Αναφέρονται οι: ΕΕΑΕ (Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας), ΙΑΕΑ (International Atomic Energy Agency), ΑΑΡΜ (American Association of Physicists in Medicine) [ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι και ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ] 3.4 Προγράμματα διασφάλισης ποιότητας Με την χρήση των πλέον σύγχρονων πρωτοκόλλων και το ολοκληρωμένο πρόγραμμα διασφάλισης ποιότητας και ηλεκτρονικής διαχείρισης των δεδομένων θεραπείας, εξασφαλίζεται η άριστη εκτέλεση της ακτινοθεραπευτικής διαδικασίας και το βέλτιστο αποτέλεσμα για τον ασθενή. Ένα πρόγραμμα ποιότητας στην ακτινοθεραπεία είναι ένα σύστημα διαχείρισης το οποίο: 3. Πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο περιεκτικό για την κάλυψη των στόχων που προϋποθέτουν ποιότητα. 4. Απαιτεί συνεργασία μεταξύ όλων των μελών της ομάδας ακτινοθεραπείας. 5. Πρέπει να είναι επίσημα διαπιστευμένο. 6. Θα πρέπει να υποστηρίζεται από το ακτινοθεραπευτικό τμήμα προκειμένου να είναι αποτελεσματικό. 7. Πρέπει να είναι συνεπές στα Εθνικά και Διεθνή πρότυπα ή Ευρωπαϊκές οδηγίες, σε όλους τους τομείς του προγράμματος. 8. Πρέπει να αναθεωρείται και να βελτιώνεται τακτικά. 45

48 3.5 ΕΕΑΕ (Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας) Η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ) είναι η αρμόδια αρχή για τον έλεγχο, τη ρύθμιση και την εποπτεία του τομέα πυρηνικής ενέργειας, πυρηνικής τεχνολογίας, ραδιολογικής, πυρηνικής ασφάλειας και ακτινοπροστασίας σε εθνικό επίπεδο. Πιο συγκεκριμένα, οι αρμοδιότητες της ΕΕΑΕ περιλαμβάνουν: Ελέγχους ακτινοπροστασίας και ασφαλούς λειτουργίας και έκδοση ειδικής άδειας λειτουργίας σε περίπου 2500 εργαστήρια εφαρμογών των ιοντιζουσών ακτινοβολιών ή/και αδειοδότησή τους, Επί τόπου μετρήσεις των εκπεμπόμενων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο περιβάλλον διατάξεων ηλεκτρικής ενέργειας και κάθε είδους σταθμού κεραιών και έλεγχος των τεχνικών μελετών για κάθε εγκατάσταση κεραιών (περίπου ), Ατομική δοσιμέτρηση των επαγγελματικά εκτιθέμενων σε ιοντίζουσες ακτινοβολίες στη χώρα (περίπου άτομα) και τήρηση του εθνικού αρχείου δόσεων, Συντονισμό του προγράμματος ελέγχου ραδιενέργειας περιβάλλοντος στη χώρα, λειτουργία του τηλεμετρικού συστήματος μέτρησης γ-ακτινοβολίας, διενέργεια φασματοσκοπικών αναλύσεων σε τρόφιμα και καταναλωτικά προϊόντα και μετρήσεων ραδονίου, Λειτουργία εργαστηρίου μετρολογίας ιοντιζουσών ακτινοβολιών που έχει αναπτύξει τα εθνικά πρότυπα δοσιμετρίας και παρέχει υπηρεσίες διακρίβωσης και βαθμονόμησης οργάνων ιοντιζουσών ακτινοβολιών, 46

49 Προετοιμασία και απόκριση σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης με εμπλοκή ραδιενεργού/πυρηνικού παράγοντα, Συμβολή στον έλεγχο της παράνομης διακίνησης ραδιενεργών υλικών, πυρηνική/ραδιολογική ασφάλεια, Εκπαίδευση στο αντικείμενο της ακτινοπροστασίας και πυρηνικής προστασίας σε εθνικό και διεθνές επίπεδο, Τήρηση εθνικής βάσης δεδομένων επί θεμάτων ακτινοπροστασίας, Εκπροσωπήσεις-συμμετοχή σε επιτροπές εθνικών, ευρωπαϊκών και διεθνών οργανισμών, Συμμετοχή σε ευρωπαϊκά και εθνικά ερευνητικά και αναπτυξιακά προγράμματα, Ενημέρωση της κοινής γνώμης. Η παρούσα εργασία εστιάζει στα προγράμματα διασφάλισης ποιότητας που πρέπει να πραγματοποιούνται σύμφωνα με την ΕΕΑΕ στα κέντρα ακτινοθεραπείας ανά την Ελλάδα. Σε αυτά τα προγράμματα γίνονται έλεγχοι ποιότητας σε δέσμες γ και Χ ακτινοβολίας και σε δέσμες ηλεκτρονίων, καθώς και στα συστήματα σχεδιασμού θεραπείας. Με αυτά λοιπόν, όπως έχει αναφερθεί και στην προηγούμενη ενότητα, βελτιώνεται η ακρίβεια της δοσιμετρίας στα κέντρα ακτινοθεραπείας και παρέχεται η δυνατότητα για άμεση σύγκριση των δοσιμετρικών μεθόδων των κέντρων με τις πρότυπες μεθόδους της ΕΕΑΕ. Οι μέθοδοι και τα αποδεκτά όρια που προτείνει η ΕΕΑΕ αναλύονται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι. 47

50 3.6 IAEA (International Atomic Energy Agency) Η Διεθνής Οργάνωση Ατομικής Ενέργειας, ευρέως γνωστή ως «Atoms for Peace» το οποίο σημαίνει «Άτομα για την Ειρήνη», είναι μια παγκόσμια οργάνωση μέσα στην οικογένεια των Ηνωμένων Εθνών και αποτελεί το κέντρο του κόσμου για την συνεργασία στον τομέα της πυρηνικής ενέργειας. Ιδρύθηκε το 1957, έχει έδρα τη Βιέννη και συνεργάζεται με τα κράτη-μέλη του ΟΗΕ και με πολλούς εταίρους σε όλο τον κόσμο για την προώθηση της ασφαλούς και ειρηνικής χρήσης της πυρηνικής τεχνολογίας. Το 2000 η IAEA δημοσίευσε τον Κώδικα Ορθής Πρακτικής (Code of Practice- CoP) με τίτλο «Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy» που σημαίνει Προσδιορισμός Απορροφούμενης Δόσης στην Εξωτερικής Δέσμης Ακτινοθεραπεία. Συχνά, για τον κώδικα, χρησιμοποιείται ο όρος TRS 398 (IAEA Technical Reports Series No. 398). Ο TRS 398 περιγράφει τις διαδικασίες με τις οποίες γίνεται ο καθορισμός της απορροφώμενης δόσης στο νερό χρησιμοποιώντας έναν θάλαμο ιονισμού για δέσμες φωτονίων, ηλεκτρονίων, πρωτονίων και βαρέων ιόντων. Η εφαρμογή του TRS 398 μειώνει την αβεβαιότητα στην δοσιμετρία της ακτινοθεραπευτικής δέσμης και σταδιακά αντικαθιστά τους κώδικες που είχαν δημοσιευτεί νωρίτερα από την ΙΑΕΑ, όπως ο TRS 277 και TRS 381. Ο κώδικας TRS 398 απευθύνεται τόσο στα πρότυπα εργαστήρια δοσιμετρίας, όσο και στα νοσοκομεία και κύριος στόχος του είναι η σύγκριση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από αυτόν με εκείνα που λαμβάνονται από άλλα σημαντικά πρωτόκολλα δοσιμετρίας σε όλο τον κόσμο. 48

51 Τα πρωτόκολλα TRS 398, TRS 277, TRS 381 της ΙΑΕΑ για δέσμες φωτονίων και ηλεκτρονίων παρατίθενται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ. 49

52 4. ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ 4.1 Γενικά Δοσιμετρία είναι ο κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με τις μετρήσεις ιοντιζουσών ακτινοβολιών, με σκοπό την ποσοτική έκφραση της σχέσης μεταξύ των χαρακτηριστικών ενός πεδίου ακτινοβόλησης και του αποτελέσματος της ακτινοβόλησης ενός συστήματος. Η δοσιμετρία συνεισφέρει σημαντικά σε όσες επιστήμες κάνουν χρήση ιοντιζουσών ακτινοβολιών, και ιδιαίτερα στο χώρο της Ιατρικής, απ όπου και πρωτοξεκίνησε η εφαρμογή της. Στην Ακτινοθεραπεία, προκειμένου να γίνει αξιολόγηση της ποιότητας της δέσμης που εξέρχεται από τον γραμμικό επιταχυντή πραγματοποιείται δοσιμετρική επαλήθευση μετρώντας την σχετική δόση, με την βοήθεια ανιχνευτικών διατάξεων και συγκρίνοντας την με την απόλυτη δόση η οποία προκύπτει κατά την βαθμονόμηση. Η διάκριση της σχετικής με την απόλυτη δόση καθώς και οι ανιχνευτικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται σε κάθε περίπτωση αναλύονται παρακάτω. 4.2 Απόλυτη - Σχετική δοσιμετρία Η απόλυτη δοσιμετρία είναι μια τεχνική που δίνει πληροφορίες απευθείας για την απορροφούμενη δόση 2 σε Gy. Αυτή η απόλυτη δοσιμετρική διαδικασία αναφέρεται και ως βαθμονόμηση και η απόλυτη δόση ως δόση αναφοράς. Στη συνέχεια, όλες οι περαιτέρω μετρήσεις σχετικής δόσης συγκρίνονται με την απόλυτη υπό συγκεκριμένες συνθήκες αναφοράς. 2 Απορροφούμενη δόση είναι το δοσιμετρικό μέγεθος που εκφράζει την ενέργεια που εναποτίθεται από την προσπίπτουσα ακτινοβολία ανά μονάδα μάζας της προσβαλλόμενης ύλης. Μονάδα απορροφούμενης δόσης είναι το Gray(Gy) που αντιστοιχεί σε απορροφούμενη ενέργεια 1 Joule/Kg προσβαλλόμενης ύλης. Είναι σημαντικό, όταν γίνεται αναφορά στην απορροφούμενη δόση, να επισημαίνεται το είδος του μέσου, στο οποίο εναποτίθεται η ιοντίζουσα ακτινοβολία. 50

53 Η σύγκριση αυτή γίνεται κατά τη διαδικασία του commissioning, για την οποία έχει γίνει αναφορά σε προηγούμενο κεφάλαιο. Αυτή περιλαμβάνει dosimetric tests, στα οποία πραγματοποιείται ένα ευρύ φάσμα δοκιμών που σχετίζονται με δοσιμετρικά μεγέθη, όπως η επαλήθευση του υπολογισμού απόλυτης και σχετικής δόσης (σύγκριση θεωρητικών με τα μετρούμενα MU) και η επαλήθευση των ισοδοσιακών επιφανειών. Σε προηγούμενο κεφάλαιο αναλύθηκαν τα βασικά μέρη του εξοπλισμού μιας ακτινοθεραπευτικής μονάδας και συγκεκριμένα του γραμμικού επιταχυντή. Προκειμένου όμως να εφαρμοστεί ένα πρόγραμμα διασφάλισης ποιότητας QA και να γίνουν δοκιμαστικοί έλεγχοι του εξοπλισμού και της δέσμης αυτών απαιτείται και εξειδικευμένος εξοπλισμός. Πρόκειται, λοιπόν, για συστήματα δοσιμετρίας, που σκοπό έχουν τη μέτρηση της δόσης σε σημεία του χώρου, ή σε 2D ή σε 3D, για να αξιολογηθεί η ποιότητα της δέσμης. 4.3 Ομοίωμα (phantoms) Ένα ομοίωμα είναι κατασκευασμένο από υλικό που μιμείται τον ιστό κατά την ακτινοβόληση και επιτρέπει την ανίχνευση ακτινοβολίας στο εσωτερικό του, πράγμα που είναι αδύνατο στον πραγματικό ασθενή. (ΙΑΕΑ, 2013) Το πιο απλό παράδειγμα ομοιώματος που χρησιμοποιείται στην ακτινοθεραπεία είναι το ομοίωμα νερού (scanning water phantom), το οποίο είναι και το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο. Χρησιμοποιείται για την απόλυτη δοσιμετρία, όπως επίσης και το ηλεκτρόμετρο και mini-phantom (1D). 51

54 Εικόνα 27: ηλεκτρόμετρο (UNIDOS universal Dosemeter) της εταιρίας PTW. Εικόνα 28: ESTRO mini-phantom της εταιρίας PTW. 52

55 Εικόνα 29: water-phantom tank της εταιρίας PTW. 4.4 Ανιχνευτές (detectors) Ταυτόχρονες μετρήσεις της δόσης σε περισσότερα από ένα σημεία είναι αναγκαίες για την διασφάλιση της ποιότητας της δέσμης στη σύγχρονη ακτινοθεραπεία. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται παραδοσιακά, τα ακτινογραφικά φιλμ ως ανιχνευτές δυο διαστάσεων αν και η εφαρμογή αυτών δεν είναι απλή υπόθεση. Επίσης, άλλη λύση μπορούν να αποτελέσουν οι ραδιοχρωμικές ταινίες των οποίων η χρήση είναι περιορισμένη λόγω του κόστους τους. Τις τελευταίες δεκαετίες έγιναν διαθέσιμα όλο και περισσότερα συστήματα δισδιάστατης δοσιμετρίας (2D). Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες διατάξεις είναι τα συστήματα ιονισμού και εμφανίζουν διαφορές στον αριθμό, το σχήμα και την απόσταση των ανιχνευτών, στα αποτελεσματικότερα σημεία μέτρησης, στο πάχος του στρώματος συσσώρευσης και στο μέγιστο μέγεθος πεδίου που δύναται να καλύψουν. 53

56 Τα πλεονεκτήματα ενός θαλάμου ιονισμού είναι ότι απαιτεί απλή βαθμονόμηση, με πρακτικά μηδενικό νεκρό χρόνο και άρα επιτρέπει μέτρηση σε πραγματικό χρόνο. Οι διατάξεις 2D αποτελούνται από διόδους ή θαλάμους ιονισμού που διαθέτουν ανιχνευτές διατεταγμένους σε σταθερές θέσεις σε τυπική απόσταση 7 έως 10 mm από το περιμετρικό πλέγμα. Ένας ιδανικός ανιχνευτής πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Ικανοποιητική χωρική ικανότητα Μέγεθος που προκαλεί την ελάχιστη δυνατή διαταραχή του πεδίου ακτινοβόλησης Υλικό ισοδύναμο ιστού Ικανότητα ολοκληρωτικής μέτρησης Απόκριση συναρτήσει της δόσης: σταθερή, επαναλήψιμη και ανεξάρτητη από την ενέργεια και τον ρυθμό δόσης. Τέτοιες 2D διατάξεις είναι το Daily QA3 και το MapCHECK 2. Η πρώτη χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία για τον έλεγχο της ποιότητας της δέσμης του γραμμικού επιταχυντή και η δεύτερη για τον υπολογισμό της απόλυτης δόσης. Περαιτέρω ανάλυση των οργάνων γίνεται στο επόμενο κεφάλαιο. 54

57 ΜΕΡΟΣ Β ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 55

58 1. ΣΚΟΠΟΣ Σ τη συνέχεια παρουσιάζεται η κλινική εφαρμογή του προγράμματος QA, στη μονάδα ακτινοθεραπείας του Αντικαρκινικού Νοσοκομείου Θεσσαλονίκης «ΘΕΑΓΕΝΕΙΟ». Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις, ανά τακτά διαστήματα, για τον έλεγχο της ποιότητας δεσμών φωτονίων και ηλεκτρονίων με την χρήση του δισδιάστατου ανιχνευτή Daily QA 3 της Sun Nuclear, ακολουθώντας πάντα το πρωτόκολλο που θέτει η ΕΕΑΕ. Μελετήθηκε, έτσι, η διακύμανση των δόσεων για κάθε ενέργεια και κάθε πεδίο ξεχωριστά, οι σχετικές αποκλίσεις τους από τις αρχικές τιμές αναφοράς και έγινε σύγκριση με τις απόλυτες δόσεις που μετρήθηκαν με την 2D ανιχνευτική διάταξη MapCHECK 2. 56

59 2. ΟΡΓΑΝΑ Τα όργανα και οι διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα εξής: 2 γραμμικοί επιταχυντές Elekta precise (5581 και 5583) Ομοίωμα νερού (scanning water phantom) plexiglas για την ακτινοβόληση με δέσμη ηλεκτρονίων Ανιχνευτική 2D διάταξη Daily QA 3 Ανιχνευτική 2D διάταξη MapCHECK 2 Applicators, για δέσμες φωτονίων Κονσόλα θεραπείας Τα λογισμικά στους ηλεκτρονικού υπολογιστές για την επεξεργασία και ανάλυση των δεδομένων είναι: Daily QA 3, για μελέτη της ομοιογένειας της σχετικής δόσης PROFILER, για την μέτρηση της απόλυτης δόσης. 2.1 Γραμμικοί επιταχυντές Εlekta precise Έχουν τα εξής χαρακτηριστικά και προσφέρουν τις ακόλουθες δυνατότητες: Δυνατότητα επιλογής δυο ενεργειών για δέσμες φωτονίων (6 MV και 18 MV για τον 5581 και 6 MV και 15 MV για τον 5583) Δυνατότητα επιλογής έξι ενεργειών για δέσμες ηλεκτρονίων (6 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV, 15 MeV και 20 MeV) καθώς επίσης και δυνατότητα επιλογής κώνου (applicator) διαφόρων μεγεθών ανάλογα με το field size. Αναπαραγωγίσιμη, σταθερή και ακριβής ευθυγράμμιση του gantry, του κρεβατιού του ασθενούς και των collimators. 57

60 Οθόνη παρακολούθησης της θεραπείας Σύστημα ευθυγράμμισης laser 2.2 Ομοίωμα νερού (Scanning water phantom) Ειδικότερα, για την απόλυτη δοσιμετρία δέσμης φωτονίων υψηλής ενέργειας, συνίσταται η χρήση ομοιώματος νερού. Τα τοιχώματα ενός τέτοιο ομοιώματος πρέπει να είναι πλαστικά (από ΡΜΜΑ ή πολυστυρένιο) με πάχος 0,2 έως 0,5 cm. Οι δε διαστάσεις του πρέπει να είναι τέτοιες ώστε τα τοιχώματα να απέχουν τουλάχιστον 5 cm από κάθε πλευρά του πεδίου ακτινοβολίας στο βάθος μέτρησης και η βάση του να απέχει τουλάχιστον 5g/cm3 από το μέγιστο βάθος μέτρησης. (ΙΑΕΑ ΤRS-398, 2006) Εικόνα 30: συνιστώμενες διαστάσεις ομοιώματος 2.3 Daily QA 3 (Sun Nuclear Corporation) Πρόκειται για έναν προηγμένο δισδιάστατο ανιχνευτή, ο οποίος χρησιμοποιείται για έναν απλό και ταυτόχρονα αποτελεσματικό καθημερινό έλεγχο ποιότητας ακτινοθεραπευτικής δέσμης. Μια μόνο μέτρηση δέσμης δίνει πέντε αποτελέσματα για τον έλεγχο της ποιότητας της δέσμης ( output, flatness, symmetry, 58

61 field size, energy). Τα αποτελέσματα αυτά περνάνε απευθείας σε μια βάση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και είναι διαθέσιμα για αναθεώρηση και ανάλυση. Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα Πέντε έλεγχοι ποιότητας ταυτόχρονα, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως. Υποστηρίζεται και για περιστρεφόμενη και μη-επίπεδη δέσμη. Δεν απαιτείται επιπρόσθετο build-up. Διαθέτει 13 θαλάμους ιονισμού για την μέτρηση της απόδοσης, επιπεδότητας, συμμετρίας και ενέργειας. Διαθέτει, επίσης, 12 ανιχνευτές διόδου SunPoint οι οποίοι μετρούν το πεδίο της φωτεινής ακτινοβολίας. Αυτόματη διόρθωση θερμοκρασίας και πίεσης. Μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο. Εύκολο στη χρήση του. Η διαδικασία περιλαμβάνει δυο βήματα ( Start για να ξεκινήσει η μέτρηση, και Record για την καταγραφή των αποτελεσμάτων). Εξαγωγή αποτελεσμάτων σε μορφή PDF. Το λογισμικό της διάταξης, μέσω του οποίου γίνεται η καταγραφή των δεδομένων είναι το Daily QA 3, το οποίο έχει εγκατασταθεί σε ηλεκτρονικό υπολογιστή και συνδέεται με την διάταξη του ανιχνευτή με ένα μόνο καλώδιο. 59

62 Εικόνα 31: ανιχνευτική διάταξη Daily QA 3 Αναλυτικά τα χαρακτηριστικά του Daily QA 3, όπως έχουν καταγραφεί από την εταιρία Sun Nuclear Corporation, δίνονται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ. 2.4 MapCHECK 2 Η διάταξη αυτή είναι ένας εξελιγμένος δισδιάστατος ανιχνευτής και αποτελεί το βασικότερο και αποτελεσματικότερο όργανο για την διασφάλιση ποιότητας QA. Χρησιμοποιείται κυρίως στην ΙΜRT για τον έλεγχο των πλάνων θεραπείας, αλλά και σε προγράμματα διασφάλιση ποιότητας δέσμης μετρώντας απόλυτη δόση σε συνδυασμό με το λογισμικό PROFILER. 60

63 Εικόνα 32: ανιχνευτική διάταξη MapCHECK 2 Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα: Διαθέτει 1527 ανιχνευτές διόδου SunPoint, μικρού μεγέθους (0,019 mm 3 ), σε απόσταση 0,64 mm μεταξύ τους, υψηλής ευαισθησίας και σταθερότητας. Μέγιστη διάσταση πεδίου: 32 x 26 cm Περιέχει ηλεκτρόμετρο το οποίο μετράει κάθε παλμό με ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο της τάξης των 50 ms. Συνδέεται με ένα καλώδιο τροφοδοσίας/δεδομένων και διαχειρίζεται όλο τον όγκο των δεδομένων Σχετικά ελαφριά διάταξη (7,1 Kg) Δεν απαιτείται προ-ακτινοβολία ή προθέρμανση για την μέτρηση απόλυτων δόσεων Ιδανική για 3D σύμμορφη ακτινοθεραπεία και για την IMRT. Αναλυτικά τα χαρακτηριστικά του MapCHECK 2, όπως έχουν καταγραφεί από την εταιρία Sun Nuclear Corporation, δίνονται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙV. 61

64 2.5 Applicators Καθώς τα ηλεκτρόνια υφίστανται σημαντική σκέδαση στον αέρα είναι απαραίτητη η χρήση ενός applicator, ο οποίος εφαρμόζεται στην κεφαλή του γραμμικού επιταχυντή έτσι ώστε να εστιάζεται η δέσμη. Σκοπός, λοιπόν, αυτού του οργάνου είναι να εξασφαλίσει την δημιουργία ομοιόμορφης δέσμης ηλεκτρονίων υψηλών ενεργειών με σαφώς καθορισμένες ενέργειες. Ανάλογα το μέγεθος του πεδίου χρησιμοποιείται και το αντίστοιχο μέγεθος applicator. 2.6 Κονσόλα θεραπείας Εικόνα 33: τοποθέτηση applicator στην κεφαλή γραμμικού επιταχυντή για δέσμη ηλεκτρονίων Την χειρίζονται οι τεχνολόγοι και σε αυτή φορτώνονται τα πεδία και τα MU (Monitor Units). Περιλαμβάνει τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές οι οποίοι είναι εξοπλισμένοι με τα απαραίτητα λογισμικά για τα οποία έχει γίνει λόγος προηγουμένως. Μία μονάδα MU είναι η ποσότητα που καταγράφεται στους θαλάμους ιονισμού του γραμμικού επιταχυντή και αντιστοιχεί σε δόση 1 cgy που παραδίδεται σε ένα ισοδύναμο νερού. Άρα, τα 100MU που φορτώνονται στην κονσόλα χειρισμού αντιστοιχούν σε 100 cgy. 62

65 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 3.1 Σύστημα Laser δωματίου θεραπείας Στο δωμάτιο θεραπείας υπάρχουν τρεις πηγές laser, με τέτοια διάταξη μεταξύ τους ώστε να σχηματίζεται τρισορθογώνιο σύστημα από τα laser. Η μια πηγή βρίσκεται πίσω από το κρεβάτι θεραπείας και στο επίπεδο που σχηματίζει η κεφαλή του επιταχυντή στις 0 ο και ο άξονας περιστροφής του. Μια δεύτερη και μια τρίτη πηγή βρίσκονται δεξιά και αριστερά αντίστοιχα του κρεβατιού θεραπείας, στο επίπεδο που είναι κάθετο στον άξονα περιστροφής της κεφαλής και περνά από το ισόκεντρο του γραμμικού (ISO) 3, και τοποθετημένες στο ίδιο ύψος. Τα τρία laser έχουν πάχος 1 mm και συναντιούνται στο σημείο του χώρου που αποτελεί το μηχανικό ισόκεντρο του δωματίου θεραπείας. Πραγματοποιείται ευθυγράμμιση και στοίχιση των laser έτσι ώστε να επιτευχθεί η σύμπτωση του μηχανικού ισοκέντρου των laser με το ισόκεντρο του γραμμικού. Αυτό αποτελεί απαράβατη αρχή για να λειτουργήσει το δωμάτιο ακτινοθεραπείας! Έπειτα από την ευθυγράμμιση των laser, σημαντικό είναι να επιτευχθεί και η γεωμετρική ακρίβεια των διατάξεων. Για το σκοπό αυτό, τοποθετείται το Daily QA 3 οριζόντια επί του κρεβατιού θεραπείας στο δωμάτιο του γραμμικού επιταχυντή. Στη συνέχεια, προσαρμόζεται το ύψος του κρεβατιού ώστε το οριζόντιο laser να εφάπτεται στην επιφάνεια του ανιχνευτή. Η ταύτιση πρέπει να γίνει και με το κάθετο laser έτσι ώστε να συμπίπτει με το σημείο CAX του Daily QA 3. Τέλος, πρέπει η απόσταση της επιφάνειας του από την πηγή SSD να είναι 100 cm. Απαραίτητη προϋπόθεση για να ξεκινήσει η διαδικασία ακτινοβόλησης είναι να είναι κλειστή η πόρτα. Όταν ανάψει, λοιπόν, η ένδειξη «Door Interlock» ο γραμμικός επιταχυντής είναι έτοιμος για χρήση. 3 Το ISO, ισόκεντρο του γραμμικού επιταχυντή, είναι το σημείο στο χώρο όπου τέμνεται η δέσμη του γραμμικού με τον άξονα περιστροφής του gantry του γραμμικού. Το ισόκεντρο ενός γραμμικού είναι σε απόσταση 1 m από την πηγή.

66 3.2 Dose Calibration Πρώτο στάδιο του προγράμματος είναι η βαθμονόμηση του Daily QA 3. Το πλεονέκτημα του οργάνου είναι ότι δεν χάνει τις ρυθμίσεις που έχουν οριστεί εξ αρχής, οπότε η διαδικασία γίνεται μια φορά και ονομάζεται dose calibration. Για την έναρξη της διαδικασίας, εισάγονται στο πρόγραμμα οι αρχικές ρυθμίσεις. Δηλαδή επιλέγεται πεδίο 25x25 cm, ενέργεια φωτονίων 6MV και η συσκευή τοποθετείται όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. 64

67 Σε δεύτερο στάδιο, τοποθετείται το Daily QA 3 όπως φαίνεται παραπάνω, έτσι ώστε το ισόκεντρο να συμπίπτει με το κέντρο του οργάνου. Στέλνονται 200 MU και ξεκινάει η ακτινοβόληση. 65

68 Στη συνέχεια, περιστρέφεται 90 ο ώστε ο θάλαμος ιονισμού Β να βρίσκεται προς την κεφαλή του επιταχυντή και γίνεται ακτινοβόληση με τις ίδιες παραμέτρους. Και ενώ βρίσκεται στην ίδια διεύθυνση ο ανιχνευτής, μετατοπίζεται ώστε το ισόκεντρο να συμπίπτει με τον θάλαμο ιονισμού etr. 66

69 Στο τέταρτο στάδιο της διαδικασίας, επαναφέρεται ο ανιχνευτής στο σημείο CAX και μετατοπίζεται ελάχιστα αριστερά ώστε να ευθυγραμμιστεί η δέσμη με το σημείο CALSTEP. Τέλος, το Daily QA 3 μετατοπίζεται ώστε αυτή τη φορά να ταυτίζεται με την δέσμη ο ανιχνευτής R2 και έτσι τελειώνει η διαδικασία της βαθμονόμησης για την δέσμη φωτονίων. 67

70 Για την βαθμονόμηση στην περίπτωση δέσμης ηλεκτρονίων, τοποθετούνται πάνω στον ανιχνευτή 2 plexiglas με ισοδύναμο πάχος ιστού 2 cm. Η ενέργεια της δέσμης είναι 6 MeV και το πεδίο που εφαρμόζεται σε αυτή τη περίπτωση έχει μέγεθος 10x10 cm. Και στις δυο περιπτώσεις δεσμών, η απόσταση της πηγής από την επιφάνεια του ανιχνευτή είναι 1m (SSD=100 cm). Ολοκληρώνοντας την βαθμονόμηση του οργάνου, πραγματοποιούνται μετρήσεις και στους δυο επιταχυντές για όλες τις ενέργειες και όλα τα μεγέθη πεδίων ώστε να τεθούν οι τιμές αναφοράς, γνωστές ως baseline values. Μετέπειτα, για κάθε μέτρηση που πραγματοποιείται υπό τις ίδιες συνθήκες θα γίνεται σύγκριση με τις αντίστοιχες τιμές αναφοράς και θα προκύπτουν οι σχετικές αποκλίσεις. 3.3 Αποτελέσματα Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα των μετρήσεων που αφορούν την απόδοση, επιπεδότητα και συμμετρία δέσμης, αρχικά φωτονίων και έπειτα ηλεκτρονίων. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε 68

71 δυο διαφορετικούς γραμμικούς επιταχυντές Elekta (5581 και 5583) για 3 μεγέθη πεδίου στην περίπτωση των φωτονίων και 2 μεγέθη πεδίου στην περίπτωση των ηλεκτρονίων. Το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη μελέτη των αποκλίσεων για την συμμετρία και επιπεδότητα της δέσμης, για τις οποίες η ΕΕΑΕ θέτει ως όριο ανοχής ποσοστό ±2. Επίσης, μελετάται η απόκλιση της σχετικής δόσης, για την οποία ισχύει: d 3 ΑΠΟΔΕΚΤΗ 3 < d < 5 ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ d 5 MΗ ΑΠΟΔΕΚΤΗ Με κίτρινο χρώμα παρουσιάζονται παρακάτω οι μετρήσεις που βρίσκονται σε οριακά επίπεδα και με κόκκινο αυτές που ξεπερνούν τα όρια ανοχής. Επεξήγηση συμβόλων πίνακα Dose : απόκλιση δόσης AxSym : απόκλιση συμμετρίας κατά τον οριζόντιο άξονα TrSym : απόκλιση συμμετρίας κατά τον κάθετο άξονα QAflat :απόκλιση επιπεδότητας CAX Output: μέτρηση απόδοσης στο σημείο CAX σε MU Να αναφερθεί ότι η τιμή της υψηλής ενέργειας για την δέσμη φωτονίων είναι διαφορετική στους δυο επιταχυντές. Έτσι για τον 5581 είναι 18 MV και για τον 5583 είναι 15 MV. 69

72 1. Φωτόνια Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: 6 MV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 5x5 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /05/ /07/ /09/ /09/ /11/ ! 17/11/ ! Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 07/07/ X 15/07/ ! 26/08/ ! 09/11/ X 10/11/ X 11/11/ X 70

73 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: 18 MV (5581) και 15 MV (5583) Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 5x5 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 19/05/ /07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ ! 26/08/ ! 09/11/ X 10/11/ X 11/11/ X Παρατηρήσεις: από τα αποτελέσματα που προέκυψαν για την ακτινοβόληση με πεδίο δέσμης 5x5 cm παρατηρούνται αυξημένες αποκλίσεις της δόσης στον επιταχυντή 5583 για όλες τις ενέργειες. Αυτό οφείλεται στην διαφορά μεταξύ του πεδίου αναφοράς και του πεδίου 5x5 cm που χρησιμοποιήθηκε σε όλες τις επόμενες μετρήσεις. Παρόλ αυτά οι αποκλίσεις για την επιπεδότητα και συμμετρία διατηρήθηκαν εντός των ορίων ανοχής, όπως ήταν αναμενόμενο καθώς τα κριτήρια επιπεδότητας αντανακλούν την επίδραση του φίλτρου επιπέδωσης στην δέσμη. 71

74 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: 6 MV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /05/ /07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 19/05/ X 21/05/ /07/ /07/ /08/ /11/ /11/ /11/ Παρατηρήσεις: στην περίπτωση του πεδίου 10x10 cm τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν σχεδόν όλα εντός των ορίων που θέτει η ΕΕΑΕ με μοναδική εξαίρεση την πρώτη μέτρηση στον 5583, όπου παρατηρείται τεράστια απόκλιση, της τάξης του 100. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι θέσαμε 200 MU αντί για τα 100 MU που είναι η τιμή αναφοράς. Το «λάθος» αυτό έγινε εσκεμμένα για να παρατηρήσουμε και σε αυτή τη περίπτωση την απόκλιση των άλλων παραμέτρων. 72

75 Και εδώ, λοιπόν, οι αποκλίσεις είναι πολύ μικρές για τον λόγο που περιγράψαμε και προηγουμένως. Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 18 MV (5581) και 15 MV (5583) Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 07/05/ /05/ /07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 07/05/ /05/ /07/ /08/ /11/ /11/ /11/

76 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: 6 MV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 20x20 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /05/ ! 19/05/ ! 30/07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 21/05/ /07/ /08/ /11/ /11/ /11/

77 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 18 MV (5581) και 15 MV (5583) Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο No accessory Field size: 20x20 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /05/ /07/ /09/ /09/ ! 17/11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 07/05/ /05/ /07/ /08/ /11/ /11/ /11/

78 2. Ηλεκτρόνια Για την περίπτωση δέσμης ηλεκτρονίων εισάγονται πάνω στον ανιχνευτή plexiglass, ώστε να δημιουργείται build-up όπως έγινε και κατά την λήψη των τιμών αναφοράς. Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 6 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 10x10 cm Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 30/07/ /09/ X 22/09/ X 17/11/ X Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ ! 10/11/ ! 11/11/ X Παρατηρήσεις: όπως έχει αναφερθεί και προηγουμένως, για την περίπτωση δέσμης ηλεκτρονίων χρησιμοποιούνται plexiglass και έτσι δημιουργείται build-up. 76

79 Για τα 6 ΜeV παρατηρείται μεγάλη εξασθένηση της δόσης και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι χρησιμοποιήθηκαν plexiglass με ισοδύναμο πάχος νερού 3 cm αντί για 2 cm που τέθηκε αρχικά. Έτσι, λόγω μικρής ενέργειας εναποθέτουν την μέγιστη δόση τους πριν προλάβουν να φτάσουν στην επιφάνεια του ανιχνευτή. Το build-up στις μικρές ενέργειες είναι μικρότερο από το ισοδύναμο πάχος νερού/ιστού, οπότε τα ηλεκτρόνια δεν προλαβαίνουν να «χτίσουν» και συνεπώς δημιουργείται μεγάλη απόκλιση της δόσης. Οι υπόλοιπες αποκλίσεις διατηρούνται, και πάλι, σε χαμηλά επίπεδα. Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 8 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 10x10 cm Field size: 10x10 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 30/07/ /09/ /09/ /11/ ! Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

80 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 10 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 10x10 cm Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 30/07/ /09/ /09/ /11/ Date Dose Γραμμικός επιταχυντής: 5583 AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output 15/07/ /11/ /11/ Pass/Fail 11/11/

81 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 12 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 10x10 cm Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 30/07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

82 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 15 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 10x10 cm Field size: 10x10 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 30/07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

83 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 6 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 20x20 cm Field size: 20x20 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output 14/05/ Pass/Fail 30/07/ X 21/09/ X 22/09/ X 22/09/ ! 17/11/ X Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ X 09/11/ X 09/11/ X 10/11/ ! 11/11/ X Παρατηρήσεις: Λόγω της αύξησης του build-up εμφανίζονται και πάλι μεγάλες αποκλίσεις της δόσης, όπως ήταν αναμενόμενο. Παρατηρείται και μια μικρή αύξηση στην απόκλιση για την παράμετρο της συμμετρίας στον επιταχυντή 5583, καθώς και για την επιπεδότητα παρόλ αυτά όμως διατηρούνται εντός των ορίων αποδοχής. 81

84 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 8 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 20x20 cm Field size: 20x20 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /07/ /09/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

85 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 10 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 20x20 cm Field size: 20x20 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /07/ /09/ /09/ /09/ /11/ ! Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5583 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

86 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 12 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 20x20 cm Field size: 20x20 cm Γραμμικός επιταχυντής: 5581 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/

87 Συνθήκες ακτινοβόλησης Ενέργεια: : 15 MeV Δόση: 100 cgy Gantry: 0 ο Applicator 20x20 cm Field size: 20x20 cm Date Dose AxSym Γραμμικός επιταχυντής: 5581 TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 14/05/ /07/ /09/ /09/ /11/ Γραμμικός επιταχυντής: 5583 Date Dose AxSym TrSym QAflat Xshift cm Yshift cm CAX Output Pass/Fail 15/07/ /11/ /11/ /11/ Σχόλια-συμπεράσματα: έπειτα από μελέτη όλων των αποτελεσμάτων καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι στην πλειοψηφία των δοκιμασιών ελέγχου, το σύστημα αποκρίθηκε κατά το δοκούν. Με εξαίρεση τα ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας, για τα οποία εμφανίζεται «αλλοίωση» της ποιότητας της δέσμης όσον αφορά τη δόση. Αυτό συμβαίνει λόγω μικρής διεισδυτικότητας, με αποτέλεσμα να μην διέρχεται από τους ανιχνευτές του Daily QA 3 η αντίστοιχη δόση, που θέσαμε ως baseline. Έτσι εξηγείται το γεγονός ότι χρησιμοποιούνται κατά κόρον στη θεραπεία επιφανειακών όγκων. 85

88 3. Μέτρηση απόλυτης δόσης με το MapCHECK 2 Τέλος, πραγματοποιήθηκαν συμπληρωματικές μετρήσεις για την απόλυτη δόση δέσμης φωτονίων και ηλεκτρονίων, με την χρήση του MapCHECK 2. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν για όλες τις ενέργειες και όλα τα πεδία στην περίπτωση των φωτονίων, όπως και προηγουμένως, ενώ για τα φωτόνια η μέτρηση περιορίστηκε μόνο σε ένα πεδίο, 20x20 cm. Προέκυψαν τα παρακάτω προφίλ των δεσμών. Απόλυτη δόση φωτονίων 86

89 Απόλυτη δόση ηλεκτρονίων Σε χαμηλής ενέργειας δέσμες ηλεκτρονίων, παρατηρείται σχετικά μεγάλη αυξομείωση της δόσης διότι αυτές σκεδάζονται περισσότερο και άρα χάνουν σημαντική ενέργεια. Έτσι, στη δέσμη ενέργειας 6 MeV προκύπτει, όπως ήταν αναμενόμενο, και μια συνολική υποβάθμιση της ενέργειας, άρα και της δόσης γι αυτό και η καμπύλη (μπλε) εμφανίζεται χαμηλότερα από τα 100 cgy που αρχικά ορίσαμε. Τέλος, σε όλες τις ρεαλιστικές δέσμες υπάρχει «ρύπανση» με ηλεκτρόνια, τα οποία μπορεί να προέρχονται από τους κατευθυντήρες (collimators), τον παρεμβαλλόμενο αέρα και κυρίως το φίλτρο επιπέδωσης των γραμμικών επιταχυντών. Μετρώντας απόλυτη δόση, λοιπόν, η ανιχνευτική διάταξη MapCHECK 2 αποτελεί όργανο μεγάλης ακρίβειας και εμπιστοσύνης σε σχέση με το Daily QA 3, το οποίο μετράει σχετική δόση. Αυτό είναι λογικό, αν σκεφτεί κανείς ότι το MapCHECK 2 αποτελείται από 1527 ανιχνευτές ενώ το Daily QA 3 από μόλις 12! Παρόλ αυτά, ενώ είναι πιο αναλυτικό και πετυχαίνει καλύτερη επιβεβαίωση της δόσης, δεν ενδείκνυται για καθημερινή χρήση όπως το Daily QA 3, το οποίο ναι μεν είναι λιγότερο αναλυτικό, αλλά είναι πιο εύκολο στη χρήση του και δεν παύει να αποτελεί όργανο εμπιστοσύνης. 87

90 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ανακεφαλαιώνοντας, λοιπόν, διαπιστώνουμε την σημαντικότητα της διαδικασίας του QA στην ακτινοθεραπεία ώστε να επιτευχθούν οι θεμελιώδεις αρχές της, δηλαδή η εξασφάλιση υψηλών ποσοστών ελέγχου του όγκου και παράλληλα η ελαχιστοποίηση των διάφορων επιπλοκών. Μειώνει αβεβαιότητες και σφάλματα στην απόδοση του εξοπλισμού και συνεπώς σε όλη τη διαδικασία της θεραπείας. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν με την χρήση της διάταξης Daily QA 3, χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν οι περιπτώσεις στις οποίες υπάρχει εμφανώς καλή ταύτιση μεταξύ της μετρούμενης σχετικής δόσης και της σχετικής δόσης αναφοράς και δεν απαιτείται περαιτέρω σχολιασμός. Στην δεύτερη κατηγορία ανήκουν οι περιπτώσεις, στις οποίες υπάρχει μεγάλη απόκλιση και οι μετρήσεις θεωρούνται μη αποδεκτές. Αυτό, όπως έχει αναφερθεί, οφείλεται είτε σε λανθασμένη ρύθμιση των MU και του πεδίου είτε στη διαφοροποίηση του εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε. Έτσι, οι μετρήσεις δεν πραγματοποιούνται υπό τις ίδιες συνθήκες αναφοράς, γι αυτό και τα σφάλματα είναι μεγάλα για όλες τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με αυτές τις συνθήκες ακτινοβόλησης. Τέλος, στην τρίτη κατηγορία ανήκουν οι μετρήσεις μέτριας απόκλισης, οι οποίες μπορούν να επηρεαστούν για παράδειγμα, λόγω αντικατάστασης ή συντήρησης ενός συστατικού του γραμμικού επιταχυντή. Επίσης, πιθανή αιτία είναι και η ακτινοβολία υποβάθρου που υπάρχει στην αίθουσα του γραμμικού επιταχυντή που γίνονται οι μετρήσεις. Μπορούμε να πούμε με επιφύλαξη ότι, πιθανόν να φταίει το Daily QA 3, το οποίο δεν κατάφερε να μετρήσει με ικανοποιητική ακρίβεια, κάτι που εμφανίζεται συχνά στην περίπτωση των μικρών πεδίων για τα οποία εμφανίζονται οι μεγαλύτερες αποκλίσεις δόσης. Γι αυτόν τον λόγο, ίσως η συγκεκριμένη τεχνική να απαιτεί βελτιώσεις, όσον αφορά τα μικρά πεδία, πιθανόν με την χρήση διαφορετικής ανιχνευτικής διάταξης. Και τέλος, δεν πρέπει να παραλείπεται η περίπτωση του ανθρώπινου λάθους, στην οποία περιλαμβάνεται μια σχετικά μικρή απόκλιση στην τοποθέτηση του οργάνου. Το «λάθος» αυτό μπορεί να γίνει πολύ εύκολα, διότι το Daily QA 3 προσαρμόζεται χειροκίνητα ανάλογα με τα 88

91 laser που ορίζουν το ισόκεντρο σε κάθε δωμάτιο θεραπείας και συνεπώς είναι πολύ δύσκολα η ακριβής τοποθέτηση του. Τα σφάλματα και οι αστοχίες, λοιπόν, είναι αναπόφευκτα. Ωστόσο, πρέπει και μπορούν μέσω των προγραμμάτων διασφάλισης ποιότητας, να ανιχνεύονται και να ελαχιστοποιούνται. 89

92 90

93 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι 91

94 92

95 93

96 94

97 95

98 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ Φωτόνια Πίνακας: συνθήκες αναφοράς για τον προσδιορισμό της απορροφούμενης δόσης στο νερό για δέσμη φωτονίων υψηλής ενέργειας σύμφωνα με τον TRS 277. Πίνακας: συνθήκες αναφοράς για τον προσδιορισμό της απορροφούμενης δόσης στο νερό για δέσμη φωτονίων υψηλής ενέργειας σύμφωνα με τον TRS

99 Ηλεκτρόνια Πίνακας: συνθήκες αναφοράς για τον προσδιορισμό της απορροφούμενης δόσης στο νερό για δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας σύμφωνα με τον TRS 277/381. Πίνακας: συνθήκες αναφοράς για τον προσδιορισμό της απορροφούμενης δόσης στο νερό για δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας σύμφωνα με τον TRS

100 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ Εικόνα (δεξιά):λογισμικό Daily QA 3 98