SE530825C2 - Metod och anordning för bestämning av en korrektionsfaktor för en strålningsdosimeter genom integrering av bidrag från förberäknade fluensspektra - Google Patents

Description

530 B25 vatten eller vävnadsekvivalenta plaster. I in-vitro-dosirnetri placeras detektorer i kontakt med en patient.

Såsom nämndes ovan berör dosimetri processen att bestämma den absorberade dosen i ett besträlat medium. Införandet av en mätanordning själv, i.e. en dosimeter, kommer emellertid att införa ändringar i bestrålningsvillkoren. Det är inte trivialt hur man ska erhålla den absorberade dosen i ett bestrålat objekt från utläsningen från en mätanordning. Genom att placera en detektor i eller på ytan av ett objekt som ska bestrålas kommer utläsningen ge ett annat värde än vad som är den verkliga dosdeponeringen i ekvivalenta volymer i det bestrålade objektet. vetskapen om proportionen mellan deponerad dos i olika material vid olika positioner möjliggör bestämningen av dosen till objektet. I dosimetri används korrektionsfaktorer för att uttrycka sådana relationer.

I strålningsanordningar enligt teknikens ståndpunkt bestäms typiskt sett korrektionsfaktorer experimentellt i vattenfantomer längs strälningsfältets centrala axel och tabuleras som korrektionsfaktorer för olika djup för standardfältstorlekar. Ett alternativt angreppssätt är att beräkna korrektionsfaktorer, t.ex. genom omfattande och llångdragna Monte-Car1o- simuleringar av strälningstransporten och växelverkan för att bestämma den totala fördelningen av partiklar som faller in på detektorn. i modern radioterapi modulerar och formar man strälen för att anpassa den överlämnade dosen till tumören för att spara den friska vävnaden som omger den i högsta möjliga grad. Liknande behov för att kundanpassa strälningsfältet finns även i andra tillämpningar. Modulering av strälningsfältet görs med olika tekniker, t.ex. genom att dela in behandlingsstrålningen i indelningar som överlämnas med olika mängd och fältformer, från olika infallsvinklar. Formning av fältet och deras indelningar kan göras antingen med justerbara kollimatorblad, speciellt gjutna kollimatorer eller genom Skanning av en tunn stråle. 530 825 SAMMANFATTNING Ett allmänt problem med anordningar och förfaranden för tillhandahållande av responskorrektionsfaktorer enligt teknikens ståndpunkt är att de är extremt tidsödande och expertkrâvande vid drift. Responskorrektionsfaktorer för en godtycklig fältform, fluensmodulation och position i det bestrålade objektet kan därför inte tillhandahållas med tillfredsställande noggrannhet inom en rimligt kort tid, enkelhet och tillförlitlighet för online-korrigeringar.

Förbestärnda responskorrektionsfaktorer kan tillhandahållas för vissa situationer, men endast för standardbetonade strålningsfältsformer och positioner.

Ett allmänt syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla tillförlitliga förfaranden och anordningar för korrigering av strålningsdetektorrespons online tillämpbar för en godtycklig strålningsfåltsform, fluensmodulation och position i det bestrålade objektet.

Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att använda förfarandet även för online-korrigeringar av dosimetrar som används för “in- vivo”-dosimetri.

De ovan nämnda syften åstadkoms genom förfaranden och anordningar enligt de bifogade patentkraven. I allmänna ord presenteras ett förfarande och en anordning som omsluter en algoritm för att beräkna korrektionsfaktorer online under mätning, för en godtycklig position i det bestrålade objektet och för godtyckliga fältformer och fluensmodulatíon.

Angreppssättet att bestämma korrektionsfaktorerna är att lagra kernlar med förberäknade fluensspektra för relevanta strålningskvaliteter. Under en mätning kan det motsvarande spektrumet av partiklar vid detektorpositionen beräknas genom integrering av kerneln för att fullständigt beskriva partikeln och energifluensen för den specifika fältformen och fluensmodulationen som används. Därmed kan dosen vid vilken position som helst bestämmas, såväl i det bestrålade mediet som i en detektorvolym.

Alltså kan korrektionsfaktorerna som ska tillämpas på detektorns 539 B25 4 signalvärde för bestämning av den absorberade dosen till det bestrålade objektet beräknas. Tekniken är allmän och kan tillämpas för all joniserande strålning och för alla strälningstillämpningar.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är att den möjliggör tillförlitlig korrigering av stràlningsdetektorrespons online för vilket godtyckligt strålningsfält som helst och för en uppsjö olika detektorer, strålningskällor och strälningsenergier.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppñnningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar därav, kan bäst förstås genom hänvisning till den följande beskrivningen gjord tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är en schematisk illustration av en allmän bestrålnings- anordning som utför in-vitro-mätningar; FIG. 2 är en schematisk illustration av huvuddelar av en utföringsform av en bestrålníngsanordning enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 3 är ett blockdiagram av huvuddelar av en utföringsform av ett arrangemang för detektorresponskorrigering enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 4 är ett flödesdiagram av huvudsteg av en utföringsform av ett förfarande enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 5 visar geometrin för registrering av kerneln genom användning av Monte-Carlo-simuleringar av en punktformig monoriktad stråle in i ett skivmaterial; FIG. 6 är en schematisk illustration av hur en kvantitet såsom fluens vid en godtycklig position i ett bestrålat objekt för en godtycklig fältforrn och modulation beräknas genom att använda reciprocitetssatsen och kernelvikter; samt FIG. 7 visar hur fluensen kategoriseras enligt växelverkanshistoria och partikeltyp i primär och spridd, foton- och elektronfluens. 530 B25 DETALJERAD BESKRIVNING En allmän strålningsbehandlingsenhet 1 såsom kan hittas i teknikens ståndpunkt illustreras i Fig. 1. I en allmän bestrålningssituation skapas joniserande strålning 12 genom en strålningskälla 10 och moduleras i ett gantry med kollimatorer. Gantryt är anordnat för att exponera såväl ett objekt 20 eller media som en strålningsdosimeter 14 för joniserande strålning 12. Strålníngskällan 10 kan vara av olika slag, t.ex. en fotonstrålningskälla, en elektronstrálningskälla, en protonstrålningskälla eller en strålningskälla för lätta joner. Strålningsdosimetern 14, dvs. strålningsmätningsanordningen, är placerad inom mediet 20 som ska bestrålas, i Fig. 1 en vattenfantom. Strålningsdosimetern 14 kan vara av olika slag, t.ex. en jonisationskammare, en fast-fas-detektor, en diod, en fotografisk film eller en termoluminicensdetektor. Systemet som illustreras i den särskilda utföringsformen i Fig. 1 är avsedd att innefatta en elektronstrålningskälla och en dioddosimeter. Fotografisk film och termoluminicensdetektorer fordrar typiskt sett efterbearbetning offline, varvid systemet anpassas därefter. En mätsignal 16 läses ut av en elektrometer 18 och data 28 som representerar den mätta signalen behandlas med tabulerade korrektionsfaktorer i en datorenhet 30.

Skillnader i absorberad dos till en detektorvolym mediet i vilket den absorberade dosen ska mätas (t.ex. vatten) ställer upp behov av medel för att korrigera detektorresponsen för att erhålla en ekvivalent dos. Skillnaderna härrör från variationer i joniseringsresponsen för partikelfluensspektrurnet i den bestrålade volymen på grund av de olika materialegenskaperna.

Skillnaden kommer att variera med strålkvaliteten, fältformen och fluensmodulationen, och positionen i mediet relativt volymen /strålningsfältet Idag bestäms dessa skillnader experimentellt i vattenfantomer längs strälningsfältets centralaxel och tabuleras som korrektionsfaktorer för olika djup för standardstorlekar eller beräknade genom omfattande Monte-Carlo-simuleringar. 530 B25 6 Moder radioterapi, såsom i IMRT, utnyttjar mer av strâlningsmaskinernas tillgängliga frihetsgrader så att konceptet "standardfält" blir förlegat. För att fullständigt dra nytta av denna flexibilitet och kunna kontrollera en exponering med förbättrad noggrannhet krävs en bättre förståelse av terapifältet med online-modellering av den fullständiga omgivningen som bestämmer de relevanta korrektionsfaktorerna för att bibehålla noggrann dosimetri. Algoritrnen enligt de föredragna utföringsformerna av den föreliggande uppfinningen modellerar fluensspektrumet i hela volymen och därigenom är det möjligt att modellera detektorspeciñka korrektionsfaktorer nödvändiga för att bestämma dosen genom mätningar i en godtycklig position med hjälp av kavitetsteori.

I fig. 2 illustreras en bestrålningsanordning enligt den föreliggande uppfinningen. Förutom komponenterna som illustrerades i fig. 1 innefattar bestrålníngsanordningen enligt den föreliggande uppfinningen även ett arrangemang för detektorresponskorrigering 40 anslutet till strälningsdosimeterns 14 utläsning istället för att använda tabulerade korrektionsfaktorer. Information 26 om strålningsfältet från bestrålningsanordningen 10 tillhandahålls också till arrangemanget för detektorresponskorrigering 40.

En utföringsform av ett arrangemang för detektorresponskorrigering 40 enligt den föreliggande innovationen skisseras i ett blockschema i fig. 3.

Arrangemanget 40 innefattar ett ingàngsorgan 42 för erhållande av en signal eller data 28 som representerar en absorberad dos från en strålningsdosimeter 14. Typiskt sett erhålls en signal 16 från stràlningsdosimetern 14 med en elektrometer, vilken förmedlar en datasignal till ingängsorganet 42. I alternativa utföringsformer kan elektrometern eller vilken annan motsvarande utrustning som helst innefattas i ingängsorganet 42 av arrangemanget för detektorresponskorrigering 40, i vilket fall en mätsignal 16 kan accepteras direkt från strälningsdosimetern 14. I en annan alternativ utföringsform kan ingàngsorganet 42 innefatta en skivspelare, i vilken ett datalagringsmedium med lagrat strålningsclosimeterdata 14 har 530 B25 7 införts. Information om fluensen för den joniserande strålning som infaller på det bestrålade objektet tas också emot av ingångsorganet 42, t.ex. genom en förbindelse till strålningskällan 10. Sådan information kan emellertid även tillhandahållas till arrangemanget för detektorresponskorrigering 40 manuellt, varvid ingångsorganet 42 då innefattar t.ex. ett tangentbord.

En processor 44 är ansluten till ingångsorganet. Processorn 44 beräknar en korrektionsfaktor för fältformen, fluensmodulationen, positionen i det bestrålade objektet, bestrålad mediumsammansåttriing och detektormaterial som används under exponeringen. Korrektionsfaktorerna används på de mätta signalerna 16 för absorberad dos och en korrigerad ekvivalent absorberad dos presenteras av ett utgångsorgan 46. Den ekvivalenta absorberade dosen är den dos som skulle ha absorberats om strålningsdosimetern skulle ha varit gjord av samma medium som omgivningen av strålningsdosimetern. Utgångsorganet i den föreliggande utföringsformen utgörs av ett utgångsgränssnitt till en monitorskärm 30 eller något annat presentationsorgan. I alternativa utföringsformer kan monitorskärmen 30 eller någon motsvarande utrustning innefattas i utgångsorganet 46 för arrangemanget för detektorresponskorrigering 40. I en annan alternativ utföringsform kan utgångsorganet 46 innefatta t.ex. en skivspelare, med vilken ett datalagringsmedium kan lagra data avseende korrigerad ekvivalent dos för senare presentation vid en extern monitor.

Arrangemanget för detektorresponskorrigering 40 innefattar vidare en datalagring 48 anordnad för lagring av förberäknade iluenskernlar.

Datalagringen 48 är ansluten till processororganet 44 på ett sådant sätt att processororganet 44 tillåts hämta fram de förberäknade fluenskernlarna.

Processorn 44 innefattar en integreringssektionäO för integrering av de framhämtade förberäknade fluenskernlarna över en infallande fluens av den joniserande strålningen för att frambringa ett totalt fluensspektrum (primära och spridda delar) vid punkten av intresse (detektorpositionen). Processorn 44 innefattar vidare en faktorbestämningssektion 52 anordnad för bestämning av en korrektionsfaktor för strålningsdosimetern 14 baserat på 530 825 8 det totala fluensspektrumet. Processorn 44 innefattar också en korrigeringssektion 54, ansluten till ingångsorganet 42 och faktorbestämningsorganet 52. Hår korrigeras den måtta absorberade dosen såsom erhållen av ingångsorganet 42 till den efterfrågade ekvivalenta absorberade dosen, för att matas ut via utgångsorganet 46.

I den ovan beskrivna utföringsformen illustreras arrangemanget för detektorresponskorrigering 40 såsom en enhet. Arrangemanget kan emellertid även betraktas som en funktionell enhet, varvid maskinvara inblandad i arrangemanget kan vara integrerad med andra enheter i systemet. Även processorn 44, vilken i utföringsformen ovan beskrivs som en gemensam processor kan också implementeras i flera kommunicerande fysiska enheter.

Ett flödesdiagram för huvudsteg för en utföringsform av ett förfarande för detektorresponskorrigering online enligt den föreliggande uppfinningen visas i ñg. 4. Proceduren börjar i steg 200. Ett medium bestrålas med en infallande fluens av joniserande strålning modulerad till en fluensfördelning över någon önskad fältform. Ett mått på den absorberade dosen erhålls i steg 210 från dosimetern som exponeras för den joniserande strålningen. I steg 212 hämtas förberäknacle fluenskernlar fram från en datalagring. Mer exakt väljs den för tillfället intressanta strålningskvaliteten från ett bibliotek med, genom Monte-Carlo-sirnuleringstekniker, förberåknade fluenskernlar för olika strålningskvaliteter. De framhåmtade förberäknade fluenskernlarna integreras för att stämma med formen och fluensfördelningen för det infallande strålningsfältet i steg 214, vilket ger ett totalt íluensspektrum vid platsen för detektorn. I steg 216 beräknas korrektionsfaktorn för materialet i detektorn från nämnda totala fluensspektrum och tabulerade materialdata för materialet i strålningsdetektorn. Det erhållna strålningsdosimetervårdet korrigeras till en ekvivalent dos i steg 218. Korrigeringen görs med korrektionsfaktorn till en ekvivalent dos som om strålningsdosimetern skulle ha varit gjort av ett annat medium, tex. samma medium som omgivningen till strålningsdosirnetern. Proceduren slutar i steg 299. 530 B25 En ännu mer detaljerad beskrivning av en för tillfället föredragen utföringsform ges här nedan.

För att helt beskriva fluensspektrumet fordras en fullständig modellering av partikeltransporten. Detta kan åstadkommas genom en Monte-Carlo- simulering av den kopplade elektron/ positron-foton-transporten. För att simulera hela volymen direkt fordras stor mängd CPU-tid och det är opraktiskt för online-tillämpningar. Istället föreslås ett differentiellt angreppssätt av den föreliggandeuppfinningen där Monte-Carlo-metoden används för att simulera fluensen från en elementär monoriktad stråle, vilket ger upphov till en så kallad fluenskernel. Eftersom växelverkansprocesser i ett homogent medium är invaríanta för läge ger superpositionering av denna kernel över en fältarea, viktad med den modulerade infallande fluensen, en noggrann beskrivning av en kliniskt relevant bred stråle. På ett sådant sätt utförs tunga beräkningsuppgifter, såsom beräkning av fluenkernlarna, på förhand och förberäknade fluenskernlar lagras i en datalagring. Den mycket mindre krävande uppgiften att superpositionerna kan sedan utföras inom sådana tidsperioder at online-korrigering lätt kan åstadkommas.

Fluenskernelmodell Principen med superpositionering av kernlar har använts förut, men då för dosberäkningar som använder energideponeringskernlar. En energi- deponeringskernel definieras som fördelningen av energi överförd till Git volymelement (per massenhet) i ett medium, vanligtvis vatten, från en elementär stråle som infaller vid ursprunget av kernelns koordinater.

Istället för att använda en energídeponeringskernel för att direkt beräkna en dos används istället en fluenskernel för att beräkna ett totalt fluensspektrum. Den geometriska superpositionsprincipen är ekvivalent, men kerneln beskriver istället spektrumet av de transporterade partiklarna istället för endast deras energideponering. Sålunda, en fluenskernel kan 530 825 10 definieras som fluensspektrumet i ett volymelement, per infallande energi, i ett halvoändligt medium, typiskt vatten, på grund av en punktformig monoriktad stråle av joniserande strålning som infaller på kernelns ursprung. Registrering av fluens istället för dos tillåter användning av kerneln för att beräkna, inte enbart deponerad dos, utan även de spektrala variationerna och därav följande korrektionsfaktorer för olika detektormaterial genom att använda samma fluenskernel, men at välja lämpligt materialdata. Den följande beskrivningen kommer att beakta fotonstrålning. Även annan ursprunglig joniserande strålning kan emellertid behandlas på ett analogt sätt, t.ex. elektronstrålning, protonstrålning eller strålning med lätta joner.

Kernelmodellering Kernelmodelleringen beskrivs i synnerhet i samband med fig. 5. För att beräkna en fluenskernel simuleras den kopplade elektron/ positron-foton- transporten från en punktformig monoriktad stråle i en skiva av material med Monte-Carlo-metoden. Skivan har en tjocklek H och är oändlig i dess laterala utsträckning. Den resulterande fluensen registreras i cylindriska voxlar för att utnyttja den cirkulära symmetrin för att öka registreringens statistiska noggrannhet. Den totala registreringsvolymen är en cylinder med radie R och en höjd H. De cylindriska voxlarna har en tjocklek dR och höjd dH. Den mittersta voxeln har en diameter lika med dR. Voxlarna numreras från den rnittersta voxeln närmast källan och utåt. Mediet som omger registreringscylindern delas in i tre extra voxlar, i- co i z-riktningen och oo i r- riktningen.

Fluensen beräknas som partikelspårlängden genom voxeln dividerad med voxelvolymen och differentieras i energi och divideras med no -EQ , den totala energin som faller in på fantomen genom den punktforrniga monoriktade strålen med energi EQ och antalet partiklar no, vilket ger spektrumet som fluensen, differentierad i energi per infallande energi: UI 530 825 ll WE (Ewñà: partíkelspårlängd perenergi E /no _ EG (I) volym Alltså, kvantiteten cpß (Eojgz) uttrycker, per mängd strålande energi som faller in på fantomet genom den punktformiga monoriktade strålen med energi Eo , fluensen vid position F,z per energi E för partiklarna.

Integgeringsteknik Genom att göra approximationen att mediet runt kerneln är halvoändligt och homogent tillåter reciprocitetssatsen och superpositionspríncipen faltning av fluenskerneln med den infallandefluensfördelningen för strålningsfältet för att erhålla den totala fluensen vid punkten av intresse. Approximativa vikter måste beräknas för att integrera fluenskernlarna till godtyckligt formade och fluensmodulerade fält. Ett exempel demonstreras i fig. 6.

Alltså, fluensspektrumet <1) E, vilket möjliggör vidare beräkningar, åstadkoms genom faltningsintegralen mellan det infallande energifluensspektrumet y/Eo och fluenskerneln (05 (Eoj - F',z): (DE(?>Z)= ;_lIV/1:,,(r')'@ß(Eo>F”flflzyzruiEo (2) :trdle Det inses att faltningen (2) implementeras för att beakta strälgeometriska egenskaper såsom invers kvadratisk fluensminskning, i enlighet med beräkningar enligt teknikens ståndpunkt. Simuleríngen av fluenskerneln registrerar de primära (p) och spridda (s) foton- (y) och elektron- (e) fluenserna separat. Den primära fotonfluensen genereras av de ursprungliga fotonerna från källan och den primära elektronfluensen av elektronerna som genereras direkt vid växelverkan med dessa primära fotoner i mediet. Alla fotonerna som har växelverkat åtminstone en gång i mediet bidrar till den spridda fotonfluensen, och elektronerna som produceras i växelverkan med dessa spridda fotoner bidrar till den spridda elektronfluensen. 530 825 12 Alltså, det totala fluensspektrumet delas in i fyra kategorier: den primära fotonfluensen CDÉY, den primära elektronfluensen (D26, den spridda fotonfluensen C132* och den spridda elektronfluensen CD? , såsom illustreras i Fig. 7.

Kavitetsteori Kavitetsteorí relaterar dosen som deponeras i ett material till dosen som deponeras i en sond insatt i materialet. Kavitetsteori utvecklades för jonisationskammare där sonden normalt är en liten gasfylld volym. Olika teorier som gäller för olika kavitetsstorlekar har utvecklats. En kavitets storlek är relaterad till det karakteristiska omrâdet för sekundärelektronerna som produceras inuti den. Om området är mycket större än kavitetsdimensionerna betraktas kaviteten som liten och de två Bragg-Gray- villkoren är uppfyllda: (a) Kavitetens tjocklek är tillräckligt liten jämfört med området för den inkommande strålningen så att dess partikelfält inte störs av dess närvaro. (b) De absorberade dosen som deponeras i kaviteten kan antas komma endast från partiklar som korsar kaviteten och inte av partiklar som produceras inuti kaviteten.

Bragg och Gray approximerade dosförhållandet i detta fall som: år. m (s) där sjf' är förhållandet mellan energiförlusterna per masslängd, medelvärdesbildad över hela energispektrat, för ett medium och det för kavitetens medium. Samma angreppssätt kan också användas för att omvandla dosen mellan olika kavitetsmedier, t.ex. från ett detektormedium i ett plastfantomrnedíum till en vattenkavitet i samma medium. 530 B25 13 Spencer och Attix utvecklade teorin vidare genom att sätta en gräns för energin för de emitterade deltapartiklarna genom användning av energiförlust per rnasslängd, medelvärdesbildad över ett begränsat energispektra, dvs. <4> D CBV med där swv är förhållandet mellan medelvärdet av energiförlusterna per masslängd, medelvärdesbildad över ett begränsat energispektra, i ett medium och det för kaviteten, och A betecknar energigränsen som motsvarar ett partikelomráde av kavitetsdimension.

För att ta hänsyn till energi som deponeras av elektroner med energi mindre än A introducerades en så kallad spårslutsterm (TE). om = o; s/ p A (5) där (ID: är partíkel-(elektron-)fluensspektrumet, S/ p är energiförlusten per masslängd, medelvärdesbildad över hela energispektrat och A är tröskelenergin.

Alltså, dosen till kaviteten enligt Spencer-Attix-teorin inbegripande spårslutstermen beräknas som (genom att använda energiförlusterna för mediet av intresse, kavítet eller fantom): <1>:dE+<1>:f> <6> Om dosbidraget från elektroner alstrade i fotonväxelverkan utanför kaviteten är försumbar jämfört med bidraget från elektroner alstrade i fotonväxelverkan inuti kaviteten betraktas kaviteten som stor, och Bragg- 530 825 14 Gray-villkoren är inte uppfyllda. l detta fall approximerar storkavitetsteorin dosen som: D = Tèzofw/pißdß w O där (DL är fotonfluensspektrumet, och pm /p är massattenuerings- koefficienten.

Burlin utsträckte Spencer-Attix teori till kaviteter av mellanstorlek genom att kombinera den med denna storkavitetsteori med en blandningsfaktor, oc.

Enligt Burlin-teorin är den absorberade dosen: »afïlizdE+:«> +<1-a>ET<1>;<~i/p>ßdE <8» där (D: är elektronfluensspektrumet, SA /p är energiförlusten per masslängd, medelvärdesbildad över ett begränsat energispektra, A är tröskelenergin över vilken energideponering av sekundära elektroner är utesluten, (D: är elektronfluensspektrumet utvärderat vid energin A, S/ p är energiförlusten per masslängd, medelvårdesbildad över hela energispektrat vid samma energi, (IYE fotonfluensspektrumet och pm /p är massattenuerings- koefñcienten, E är fotonenergin.

Yin et al föreslog att, för megavoltfotonstrålar, kan bidragen separeras till inte bara fotoner och elektroner, utan också till primära och spridda fotoner och elektroner, genom införandet av en andra blandningskoefñcient, ß i Burlin-teorin: 530 B25 15 D dß+fl>if (S/p>Al+<1-«>ET az-*wm//flßdß s s <9» +ß{ Iflïf (Si/ß)dE+“PÉ;"(S/pMJHI-ß) IfPÉWAIw/Pflïdï där (D21, (bf, QJSE” , och (D25 år den primära foton-, primära elektron-, spridda foton- respektive spridda elektronfluensen.

Genom att anta att den primära strålningen uppfyller Bragg-Gray-villkoren (dvs. stämmer med teorin för små kaviteter) och den spridda strålningen stämmer med teorin för stora kaviteter, väljs koefficienterna såsom a= 1, ß = 0, vilket resulterar i (genom att använda energiförluster för mediet av intresse, kavítet eller fantom enligt ekv. 3 och 4.): EÅIHX Emlx D = I (Dåfi(Si/ß)d1ï+<1>â°'(S/fl)^+ f<ï>2'(fl.../ß)EdE (10) L\ 0 Fluensspektrumet från fluenskernelsuperpositioneringarna kan sättas in i denna teori och korrektionsfaktorer kan alltså beräknas. Fluensspektrumet är indelat i partikeltyp och primära och spridda partiklar i Monte-Carlo- simuleringen.

Korrektionsfaktorer Korrektíonsfaktorer relaterar signalen som mäts med en dosimeter till den absorberade dosen i det material detektorn sonderar. Detta kommer att bero på dosimetern och strålkvaliteten. Det senaste dosimeterprotokollet, IAEA TRS~398 från 2001, är den nuvarande standardproceduren för dosimetriska beräkningar för absolut dosirnetri. Den absoluta dosen, DWQ, från en högenergifotonkälla med strålkvalitet Q under referensbetingelser i vatten ges som: DW = MQNDYW)QUkQ_QÛ (11) 539 B25 16 där MQ är utlåsningen från dosimetern, NDMQO kalibreringsfaktorn för dosimetern i vatten för strålreferenskvalitet, Qo, och kQQG är den kammarspecifika faktorn för att korrelera skillnaden mellan referensstråle Q., och den faktiska kvaliteten, Q som används. I rapporten tabuleras kQIQQ för olika kammartyper och strålkvaliteter (specificerade genom TPRzo/io). l relativ dosimetri bestäms förhållanden mellan absorberade doser från olika villkor. Alltså, ND blir irrelevant och korrektionsfaktorerna kommer också -Vl/.Qo vara i form av förhållanden.

I fluenskernelmodellen erhålls korrektionsfaktorerna från de simulerade fluenskernlarna genom att anta att fluensspektrat som faller in på en detektorvolym kommer att vara samma som det beräknade fluensspektrat på en motsvarande volym i vatten. Korrektionsfaktorerna kan då beräknas direkt för olika detektormaterial genom att använda ekvation (10).

Utföringsformerna beskrivna ovan skall förstås som några få illustrativa exempel på den föreliggande uppfinningen. Det inses av fackmännen att olika modifieringar, kombinationer och ändringar kan göras på utföringsformerna utan att avlägsna sig från den föreliggande uppfinningens omfång. I synnerhet kan olika dellösningar i olika utföringsformer kombineras i andra konfigurationen där så är tekniskt möjligt. Den föreliggande uppfinningens omfång definieras emellertid av de medföljande kraven.

REFERENSER A. Ahnesjö, M. Aspradakis, “Dose Calculation for External Photon Beams in Radiotherapy”, Phys. Med. Biol. 44, sid.99-l55, 1999. 530 825 17 Z. Yin, RP Hugtenburg, AH Beddoe, “Response Corrections for Solid-State Detectors in Megavoltage Photon Dosimetryf, Phys. Med. Biol. 49, sid.3691- 3702, 2004.

F. H. Attíx, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, Wiley, New York 1986, sid. 231-263.

IAEA, “Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to waferfi TRs-s9s, 2001, Sid. 59-71 '

Claims (21)

lO 15 20 25 30 530 B25 lt; PATENTKRAV

1. Förfarande för detektorresponskorrigering, innefattande stegen: erhållande (210) av ett mått på en' absorberad dos från en strålningsdosimeter (14) utsatt för en joniserande strålning (12); korrigering (218) av nämnda mått på den absorberade dosen genom en korrektionsfaktor till en ekvivalent dos som om strålningsdosimetern (14) skulle varit gjord av ett annat medium, kännetecknat av de ytterligare stegen: framhämtning (212) av förberäknade fluenskernlar från en datalagring (48); vilka förberåknade fluenskernlar beskriver fluensresponsspektra i strålens omgivning i ett medium bestrålat av en punktformíg monoríktad stråle av en specifik energi, per infallande mängd strålning; integrering (214) av de framhämtade förberäknade fluenskernlarna över en infallande fluens av nämnda joniserande strålning (12) till ett totalt fluensspektrum; vilket totala fluensspektrum innefattar fluensspektra för såväl primär strålning som fluensspektra för spridd strålning; samt bestämning (216) av korrektionsfaktorn för strålningsdosimetern (14) baserat på det lokala totala fluensspektrumet och detektorns medium.

2. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att de förberäknade fluenskernlarna erhålls från Monte-Carlo-simuleringar.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att de förberäknade fluenskernlarna är registrerade i cylindriska voxlar.

4. Förfarande enligt något av kraven l till 3, kännetecknat av att steget att bestämma korrektionsfaktorerna baserar sig på kavitetsteori. 10 15 20 25 30 530 B25 V1

5. Förfarande enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknat av att steget att hämta fram förberäknade fluenskernlar hämtar fram förberäknade fluenskernlar som erhållits för energier och partikeltyper som används i nämnda joniserande strålning (12).

6. Förfarande enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknat av ätt steget att hämta fram förberäknade fluenskernlar hämtar fram förberäknade fluenskernlar som erhållits för det omgivande mediet.

7. För-farande enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknat av att det totala fluensspektrumet innefattar fluensspektrum för en särskild fältform och fluensfördelning för den joniserande strålningen (12) och för en särskild position i rymden relativt fåltforrnen.

8. Förfarande enligt något av kraven 1 till 7, kännetecknat av att den joniserande strålningen (12) innefattar åtminstone en av: fotoner; elektroner; protoner; och lätta joner.

9. Förfarande enligt något av kraven 1 till 8, kännetecknat av att den joniserande strålningen (12) innefattar fotoner och det totala fluensspektrumet innefattar spektra för åtminstone spridda fotoner och sekundära laddade partiklar.

10. Förfarande enligt något av kraven 1 till 9, kännetecknat av att metoden utförs in vitro.

11. Förfarande enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av att nämnda andra medium år samma medium som omgivningen till strålningsdosímetern (14). 10 15 20 25 30 530 825 ÛJO

12. Arrangemang för detektorresponskorrigering (40), innefattande: ingångsorgan (42) för erhållande av ett mått på en absorberad dos från en strålningsdosimeter (14) utsatt för en joniserande strålning (l2); processororgan (44) anordnat för korrigering av nämnda mått på den absorberad dosen genom en korrektionsfaktor till en ekvívalent absorberad dos som om strålningsdosimetern (14) skulle varit gjord av ett annat medium; samt utgångsorgan (46) för presentation av den ekvivalenta absorberade dosen, kännetecknat av datalagring (48) anordnad för att lagra förberäknade fluenskernlar; vilka förberäknade fluenskernlar beskriver fluensresponsspektra i strålens omgivning i ett medium besträlat av en punktforrnig monoriktad stråle av en specifik energi, per infallande mängd strålning; varvid processororganet (44) är vidare anordnat för att hämta fram de förberäknade fluenskernlarna; vilket processororgan (44) är vidare anordnat för att integrera de frarnhämtade förberäknade fluenskernlarna över en infallande fluens av nämnda joniserande strålning till ett totalt fluensspektrum; vilket totala fluensspektrum innefattar fluensspektra för såväl primär strålning som fluensspektra för spridd strålning; samt vilket processororgan (44) är vidare anordnat för att bestämma korrektionsfaktorn för strålningsdosimetern (14) baserat på det lokala totala fluensspektrumet och detektorns medium.

13. Arrangemang enligt krav 12, kännetecknat av att processorn (44) bestämmer korrektionefaktorerna med utnyttjande av kavitetsteori.

14. Arrangemang enligt krav 12 eller 13, kännetecknat av att processorn (44) är anordnad för att hämta fram förberäknade fluenskernlar som erhållits för energier och partikeltyper som används i nämnda joniserande strålning (12). 10 15 20 25 30 530 825 åqt

15. Arrangemang enligt något av kraven 12 till 14, kännetecknat av att processororganet (44) är anordnat för att hämta fram förberäknade fluenskernlar som erhållits för det omgivande mediet.

16. Arrangemang enligt något av kraven 12 till 15, kännetecknat av att det totala fluensspektrumet innefattar fluensspektrum för en särskild fälform för den joniserande strålningen (12) och för en särskild position i rymden relativt fåltformen.

17. Arrangemang enligt något av kraven 12 till 16, kännetecknat av att den joniserande strålningen (12) innefattar fotoner och det totala fluensspektrumet innefattar spektra för åtminstone spridda fotoner och sekundära laddade partiklar.

18. Arrangemang enligt något av kraven 12 till 17, kännetecknat av att nämnda andra medium år samma medium som omgivningen till strålningsdosimetern (14).

19. Bestrålningsanordning (l), innefattande: en strålningsdosimeter (14); samt en strålningskälla (10), anordnad för att utsätta strålningsdosimetern (14) för joniserande strålning (12), kännetecknad av ett arrangemang för detektorresponskorrigering (40) enligt något av kraven 12 till 18

20. Bestrålningsanordning enligt krav 19, kännetecknad av att strålningsdosimetern (14) år vald från listan: jonisationskammare; fast-fas-detektor; diod; fotografisk film; och termoluminisensdetektor. 10 530 825 93/

21. Bestrålningsanordning enligt krav 19 eller 20, kännetecknad av att strålningskållan (10) är vald från listan: fotonstrålníngskâlla; elektronstrålningskålla; protonstrålningskälla; samt strålningskälla med lätta joner.