Статические радиационные поля малых размеров и детекторы для относительной дозиметрии малых полей в дистанционной лучевой терапии

Целью работы является анализ существующих детекторов для относительной дозиметрии радиационных полей малых размеров в дистанционной лучевой терапии и требований к ним, рассмотрение проблем при проведении дозиметрии радиационных полей малых размеров, определение физических условий, при которых внешний фотонный пучок может быть обозначен как малое поле. В современной лучевой терапии наблюдается рост использования малых статических полей, чему способствует общая доступность стандартных и дополнительных многолепестковых коллиматоров и лечебных аппаратов нового поколения различного дизайна. В настоящее время растет интерес к использованию таких методик облучения, как стереотаксическая радиохирургия, стереотаксическая лучевая терапия тела, лучевая терапия с модуляцией интенсивности, в которых широко используются малые поля. Это увеличило неопределенности при проведении клинической дозиметрии, в особенности для малых полей. Точная дозиметрия малых полей важна при вводе в эксплуатацию линейных ускорителей и является сложной задачей, особенно для очень малых полей, используемых в стереотаксической радиотерапии. В ходе работы проведено исследование актуальных проблем при дозиметрии радиационных полей малых размеров в дистанционной лучевой терапии. Рассмотрены физические условия, при которых внешний фотонный пучок может быть обозначен как малое поле. Произведен обзор и анализ существующих детекторов для относительной дозиметрии радиационных полей малых размеров, а также анализ требований к характеристикам детекторов. При проведении анализа детекторов было выявлено, что жидкостные ионизационные камеры, кремниевые диоды, алмазные детекторы, органические сцинтилляторы, радиохромная пленка, термолюминесцентные дозиметры и оптически стимулированные люминесцентные детекторы считаются подходящими для относительной дозиметрии малых фотонных полей и рекомендуются для использования в клиниках, где осуществляется радиотерапия.

1. Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water. IAEA Technical Report. Series 398. Vienna; 2000.

2. Almond P.R., Biggs P.J., Coursey B.M., Hanson W.F., Huq M.S., Ravinder Nath, Rogers D.W. AAPM’s TG-51 protocol for clinical reference dosimetry of high-energy photon and electron beams. Med. Phys. 1999;26:1847-1870.

3. Dosimetry of Small Static Fields Used in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Reference and Relative Dose determination. IAEA Technical Report. Series 483. Vienna; 2017.

4. Alfonso R., Andreo P., Capote R., Huq M.S., Kilby W., Kjäll P., Mackie T.R., Palmans H., Rosser K., Seuntjens J., Ullrich W., Vatnitsky S. A new formalism for reference dosimetry of small and nonstandard fields. Med. Phys. 2008:35;5179-5186.

5. Le Roy M., Carlan L., Delaunay F., Donois M., Fournier P., Ostrowsky A., Vouillaume A., Bordy J.M. Assessment of small volume ionization chambers as reference dosimeters in high-energy photon beams. Phys. Med. Biol. 2011;56:5637-5650.

6. Westermark M., Arndt J., Nilsson B., Brahme A., Comparative dosimetry in narrow high-energy photon beams. Phys. Med. Biol. 2000;45:685-702.

7. Bucciolini M., Buonamici F.B., Mazzocchi S., De Angelis C., Onori S., Cirrone G.A.P. Diamond detector versus silicon diode and ion chamber in photon beams of different energy and field size. Med. Phys. 2003;30:2149-2154.

8. Archambault L., Beddar A.S., Gingras L., Roy R., Beaulieu L., Measurement accuracy and Cerenkov removal for high performance, high spatial resolution scintillation dosimetry. Med. Phys. 2006;33:128-135.

9. Pai S., Das I.J., Dempsey J.F., Lam K.L., Losasso T.J., Olch A.J., Palta J.R., Reinstein L.E., Ritt D., Wilcox E.E.; American Association of Physics in Medicine. TG-69: Radiographic film for megavoltage beam dosimetry. Med. Phys. 2007;34:2228-2258.

10. Ramani R., Russell S., O’Brien P. Clinical dosimetry using MOSFETs, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1997;37:959-964.

11. Marinello G. Radiothermoluminescent dosimeters and diodes. Handbook of Radiotherapy Physics: Theory and Practice (Mayles P., Nahum A., Rosenwald J.C., Eds). Taylor & Francis, Boca Raton, FL; 2007: 303-320.

12. Пискунов В.С. Детекторы для относительной дозиметрии радиационных полей малых размеров в дистанционной лучевой терапии. Сахаровские чтения 2020 года: экологические проблемы ХХI века: материалы международной научной конференции. Минск: 2020; Ч. 2: 238-241.