MX9900176

AVANCES EN DOSIMETRADE ELECTRONES

DE CAMPOS IRREGULARESJuan Mndez Velasquez"Departamento de Radioterapia,Instituto de EnfermedadesNeoplsicas, Av. Angamos Este 2520,Lima 34 - Per. Telefax: 4484548'Escuela de Posgrado, Facultad deCiencias, Universidad Nacionalde Ingeniera. Av. Tpac Amaru I00O,Lima 31-Per. Telefax: 4810824

ResumenEn este trabajo se presenta un avance de ladosimetra de electrones de campo irregula-res para haces emitidos por aceleradoreslineales. En la actualidad existen diversosmtodos que se vienen aplicando en los cen-tros de radioterapia. En este trabajo, se pro-pone un mtodo para dosimetra de camposirregulares. El cual, permitir calcular la tasade dosis absorbida requerida para evaluar eltiempo de tratamiento de los pacientes concncer. Utilizando los resultados obtenidospor un sistema dosimtrico, ha sido posibleprobar la validez del mtodo descrito para laenerga de 12 MeV y para el campo cuadra-do de 7,5 x 7,5 cm2 con error porcentual me-nor al 1 %.

IntroduccinLa dosis liberada en agua por un haz de elec-trones depende del espectro energtico delhaz, diseo del sistema colimador, aplicador,tamao y forma del protector ubicado en elcampo de tratamiento. El tamao y forma delcampo de tratamiento de electrones puede serdefinido por (i) aplicador; (ii) protectores quepueden ser colocados dentro del aplicador;

(iii) hojas recortadas que usualmente son deplomo y pueden ser ubicados en la piel delpaciente. La dosimetra de electrones de cual-quier campo de radiacin depende fuertemen-te de su forma. En este trabajo, se proponeun mtodo que tenga en cuenta este hecho

Actualmente, el mtodo desarrollado quese usa para predecir la influencia del campoen los haces de electrones para campos irre-gulares es el que utiliza el modelo dependbeam (2). Los resultados obtenidos con estemodelo y los experimentales se diferencianen ms del 2,7 % para campos cuadrados,rectangulares y circulares (3).

En este trabajo, se aplicar un modelo queusa el mtodo de integracin por sectores (4),que explica los cambios en la fluencia deelectrones, dispersin lateral de los apli-cadores y dispersin procedente de los bor-des del protector y el resultado obtenido, poreste mtodo, se convalidar con el medidoexperimentalmente mediante un sistemadosimtrico.

Consideraciones tericasEl mtodo de integracin por sectores tieneel mismo principio que el mtodo de

UR CONCRESO IBEROLATINOAMERICANO Y DEL CARIBE DE FSICA MDICA

Clarkson para fotones (5). Esto consiste, engenerar las funciones de los factores de cam-po a partir de las lecturas medidas experi-mentalmente, FCEXP(r) se fija la energa,SSD, aplicador, slo se cambia los protecto-res circulares de diferentes radios.El FCEXP (r^e define como el cociente de lalectura para el campo modificado por los pro-tectores circulares ubicados en la abertura delextremo del aplicador, L (E, SSD, aplicador,r.) y la lectura del campo no modificado L(E,SSD, aplicador, r0), donde r. es el radiodel protector i, es decir Ec. 1:

L(E, SSD, APLICADOR, r)F C EXP L(E, SSD, APLICADOR, r0)

Se grfica, el factor de campo en funcindel radio de los protectores circulares. Lacurva obtenida se ajusta a una funcinpolinomial, FCTEO (r) es decir Ec. 2:

FCT E O( r i) = -r, + C 2 +Cn

Esta funcin describe el factor de campocomo una funcin del radio de los protecto-res circulares para cada energa, SSD yaplicador.

Para realizar la dosimetra de un campoirregular con energa, SSD y aplicador co-nocido, se procede a dividir el campo en nsectores iguales y se toma como dato el ra-dio de cada sector, r. Para calcular el factorde campo promedio se usa la siguiente rela-cin Ec. 3:

F C TEOn

F C TEO

Adems, el factor de campo puededefinirse en trminos de la tasa de dosis enagua a la profundidad donde su valor esmxima, como Ec. 4:

FC =D

DMAx(r)

Teniendo en cuenta que el factor de cam-po experimental ha sido medido en unfantomas de acrlico en superficie y se re-quiere evaluar en agua donde la dosis esmxima. El factor que permite relacionar estehecho es,

A^",'icel cual se obtiene dividiendo Ec. 4por Ec. 3 y operando se tiene Ec. 5:

Reemplazando, Ec.3 y Ec. 4 en Ec. 5, setiene Ec. 6:

1n

aguaacrilico

Finalmente, usando la Ec. 6 se procede acalcular la tasa de dosis absorbida para uncampo irregular, DMAX(r). Ya que, la tasa dedosis evaluada para el aplicador sin protec-t o r

' DMAX(r0)experimentalmente.

y Aagua ha sido medida

Mtodo experimentalA. Equipos materialesLas medidas experimentales se realizaron enla Clnica de Radioncologa. Para ello, seutiliz un acelerador lineal Siemens MXE2;una cmara de ionizacin plana paralelaPTW-Markus N23343 de 0,05 ce de volu-men con un electrmetro CNMC modelo 11;las condiciones ambientales se midieron conun barmetro y un termmetro de precisin.Tambin se utilizaron protectores de cerrobende diferentes radios; fantomas de agua de 40cm por lado computarizado con una resolu-cin espacial de 0,1 mm y un fantomas deacrlico respectivamente.

B. Dosimetra de electronesLa dosimetra de electrones para 5, 6, 7, 9,10 y 12 MeV en agua a la profundidad don-de la dosis es mxima, fue realizado usandoel protocolo de calibracin TSR-No 277 (6)y las condiciones de irradiacin fueron:

RADIOTERAPIA

aplicador 15 x 15 cm; SSD de 100 cm yfantomas de agua. Los resultados se mues-tran en la tabla 1, con una precisin del 1%.

Energa(MeV)

56791012

>MAX(cGy/UM)

0,9971,0040,9990,9960,9961,001

Tabla 1. Tasa de dosis absorbida en la profundidad dondela dosis es mxima

C. Dosimetra de campos irregularesEl radio de los protectores de cerroben dise-ados fueron de 1.5,2.1,4.1, 5.1, 6 y 7.5 cmrespectivamente. El espesor para la energade 12 MeV fue de 7 mm y la transmisinmedida experimentalmente para los protec-tores de cerroben fue de 3% del haz til parala energa de 12 MeV.

1. Factor de campoLos protectores de cerroben de diferentesradios fueron colocados encima del aplicadora una distancia desde la superficie delfantomas de acrlico de 6,3 cm. LOSFC^O-,) seevaluaron usando la Ec. 1 y los resultados se

muestran en la figura 1 como puntos discre-tos. El radio promedio del aplicador de 15 x15 cm, se obtuvo usando la siguiente rela-cin Ec. 7:

f /4 L I fw/4d0 [ d0 = 0,561 L2-cos

1ER CONCRESO IBEROLATINOAMERICANO Y DEL CARIBE DE FSICA MDICA

3. Prueba de exactitudCon la finalidad de establecer la exactituddel factor de campo terico FCTEO (r) dadopor la Ec. 8. Esto es, que tan bien la fun-cin FCTEO (r) reproduce el factor de campoobtenido experimentalmenteFCj^r) .

Se observa que sobre el rango de 5 a 12 MeV,el error es del 0,3 %. Se concluye, que la Ec. 8puede usarse para calcular el FCTEO (r) .

Resultados y discusionesLa aplicacin de este mtodo se hizo paraun campo cuadrado de 7,5 x 7,5 cm. El cualse dividi en 16 sectores iguales. Se midie-ron los radios, sus valores se reemplazaronen la Ec. 8 y se evalu el factor de campopromedio con la Ec. 3. Luego, usando la ca-libracin para 12 MeV dado por la tabla 1 yreemplazando estos datos en la Ec. 6 se de-termin la tasa de dosis absorbida para elcampo irregular. Estos resultados se mues-tran en la tabla 3.

Tabla 3. Resultados del mtodo para E = 12 MeV.

FCTEO(I-)

Promedio

1,0148

"acrtlki

1.0038

(cGy/UM)

1,001

D(r)(cGy/UM)

1.020

Para convalidar el mtodo descrito ante-riormente, se determin de tasa de dosis ab-sorbida experimentalmente mediante un sis-tema dosimtrico y usando el Protocolo TSR277. Los resultados se muestran en la tabla4.

Tabla 4. Resultados obtenidos por el mtodo descrito enel trabajo y el TSR-No 277.

Conclusiones1. A partir de los datos experimentales delfactor de campo, el mtodo predice la formade la curva de un haz de electrones para ener-gas de 5, 6, 7, 9, 10 y 12 mediante unpolinomio de cuarto grado con errores rela-tivos a 0,3 %.2. Utilizando los resultados obtenidos porun sistema dosimtrico, ha sido posible pro-bar la validez del mtodo con errores por-centuales menores al 1 % para la energa de12 MeV y el campo cuadrado de 7,5 x 7,5cm.

3. La importancia del mtodo respecto aotros usados en la dosimetra de campos irre-gulares, se basa fundamentalmente en quepara su aplicacin se requiere un sistema demedicin relativamente simple, como es elsistema dosimtrico y, protectores decerroben de diferentes radios, para efectuaruna buena estimacin de la dosis.4. En este trabajo se presenta el avance al-canzado hasta ahora. Se contina trabajan-do en la determinacin de la validez delmtodo para otras energas y campos peque-os.

AgradecimientosA la Clnica de Radioncologa por las facili-dades en el desarrollo del trabajo, al Msc.Csar Picn por su asesoramiento acadmi-co en este trabajo de investigacin, al Dr.Federico Gutt por sus sugerencias, as comoal Dr. Mayer Zaharia por el apoyo en la eje-cucin y difusin de este trabajo.

ENERGA(MeV)

12

DOSIS ABSORBIDA

MTODO(cGy/UM)

1,020

TSR-277(cGy/UM)

1,026

ERRORPORCENTUAL

(%)

0,6

RADIOTERAPIA

Bibliografa*> Correspondiente al autor. Email-Jmendez35@hotmail.com

1. M. C. Choi, J.A.Purdy, B.Gerbi, F.G.Abrath, y G.P.Glasgow,"Variation in output factor caused by secondary blocking for 7-16 MeV electron beam", in Med. Phys. 6, 137-139, 1979.

2. V. F. Gutt. Dosimetrie sehr kleiner irregularer elektronen-bestrahlungsfelder, Tesis doctoral.3. B. J. McParland. "A method of calculating the output factorsof arbitrarily shaped electron fields", in Med. Phys., 16, 88-93,1988.

4. Paul A. Jursinic, Richard Mueller. "A sector-integrationmethod for calculating the output factors of irregularly shapedelectron fields", in Med. Phys., 24, 1765-1768, 1997.

5. Faiz M. Khan. The Physics of Radiation Therapy, Ed. Williams& Wilkins, 1994.

6. OIEA TSR-No 277. Determinacin de dosis absorbida enhaces de fotones y electrones, 1997.