10. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПУЧКОВ ПРОТОНОВ

10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Этот раздел представляет собой практические рекомендации по стандартной дозиметрии (калибровке пучков) и рекомендации по

относительной дозиметрии в протонных пучках в диапазоне энергий от 50 МэВ до 250 МэВ. Они базируются на калибровочном коэффициенте в единицах поглощенной дозы в воде ND,w,Qo для дозиметра, откалиброванного в опорном пучке с качеством Q0 43.

В настоящее время для пучков протонов имеется два клинических применения [107]. Протоны сравнительно небольшой энергии (менее 90 МэВ) используются для лечения опухолей глаза с размером поля меньшим, чем 4 см на 4 см и с большой мощностью дозы. Протоны большой энергии (большей 150 МэВ) применяются для лечения крупных или глубоко расположенных опухолей. В этих случаях размеры полей и мощности доз аналогичны тем, которые используются при терапии фотонами высокой энергии.

Типичное распределение дозы по глубине для терапевтического пучка протонов показано на рис. 14а. Оно состоит из области, где доза возрастает медленно с глубиной, называемой “плато”, и области, где доза возрастает быстро до максимума, называемой “пик Брэгга”.

Клинические применения требуют сравнительно равномерного облучения объема, подвергаемому лечению. Для этой цели распределение дозы от протонного пучка должно быть модифицировано, как в горизонтальной плоскости, так и по глубине. Это достигается суперпозицией пиков Брэгга разной интенсивности и энергии на глубине, где производится облучение. Такой способ называется “модуляцией пучка” и создает область высокой равномерности дозы, называемую “модифицированным пиком Брэгга” (spread-out Bragg peak, SOBP), см. рис. 14b. Ширину этого пика обычно измеряют по положению 95% уровней дозы.

Модуляция пика Брэгга может достигаться различной техникой, такой, как энергетическая модуляция [108], растровым сканированием, или динамическим сканированием пучка [107, 109]. В последнем случае

43 Так как в настоящее время не существует первичного эталона единицы поглощенной дозы в воде для протонов, гамма-излучение 60Со используется в протонной дозиметрии как пучок опорного качества Q0 (см. разд. 10.5).

149

(a)
	100	235 MeVМэВ					BraggПик Брэггаpeak
	80
доза	60
dose
Relative			ОбластьPlateauплатоregion
	40
относительная
	20
	0	5	10	15	20	25	30	35	40

глубина воды (см)

Depth in water (cm)

(b)							SOBP
	100	235 МэВMeV
							zref
	80
доза	60						Rres
dose
Relative	40
относительная	20
									Rp
	0	5	10	15	20	25	30	35	40
				глубина воды (см)
				Depth in water (cm)

РИС. 14 (а). Процентное глубинное дозовое распределение для пучка протонов с энергией 235 МэВ, иллюстрирующее “плато” и пик Брэгга; (b) Процентное глубинное распределение дозы для модулированного пучка протонов. На рисунке отмечена опорная глубина zref (половина SOBP), остаточный пробег, чтобы охарактеризовать качество пучка, Rres , и практический пробег Rp.

150

модуляция пучка может быть частью более сложной сканирующей техники в трех направлениях. Некоторые техники лечения используют область плато [110].

Современная клиническая дозиметрия протонов базируется на различных типах дозиметров, таких как калориметры, ионизационные камеры, цилиндры Фарадея, трековые детекторы, активационные методы и диоды [108, 111, 112]. Существующие дозиметрические методики протонной дозиметрии [113–115] содержат рекомендации по использованию

ионизационных камер, откалиброванных в воздухе в пучке 60Со по экспозиционной дозе или воздушной керме. В [116] дополнительно обсуждается вопрос об определении поглощенной дозы в протонном пучке с использованием ионизационных камер, откалиброванных в единицах поглощенной дозы в воде в пучке 60Со. Однако, доклад содержит только общие соображения с малым количеством деталей.

10.2. ДОЗИМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

10.2.1. Ионизационные камеры

Необходимо следовать рекомендациям относительно ионизационных камер, приведенным в разделе 4.2.1. Как цилиндрические, так и плоскопараллельные камеры рекомендуются для калибровки клинических протонных пучков. Однако, суммарная стандартная неопределенность определения Dw для плоско-параллельных камер будет несколько больше, чем для цилиндрических камер, за счет большей неопределенности pwall в опорном пучке 60Со (см. табл. 32 и прил. II). По этой причине цилиндрические ионизационные камеры являются более предпочтительными для стандартной дозиметрии. Их использование, однако, ограничено для протонных пучков с качеством на опорной глубине Rres ≥ 0,5 г/см2. Цилиндрические камеры с графитовыми стенками являются более предпочтительными, чем камеры со стенками из пластмассы, т.к. они дольше сохраняют стабильность и меньше отличаются друг от друга (см. раздел 4.2.1. и рис. 2). Опорная точка у этих камер выбирается на их центральной оси в центре полости. Эта точка совмещается с опорной глубиной фантома.

Плоскопараллельные камеры могут использоваться в стандартной дозиметрии для всех протонных пучков, однако, должны применяться для

протонных пучков с качеством на опорной глубине Rres > 0,5 г/см2. Для этих камер опорная точка выбирается на внутренней поверхности входного окна в его центре. Эта точка совмещается с интересующей

151

точкой фантома. Диаметр полости плоскопараллельной камеры или длина полости цилиндрической ионизационной камеры не должны быть больше примерно половины размера опорного поля. Более того, внешний диаметр цилиндрических камер не должен быть больше половины ширины SOBP.

Для относительной дозиметрии рекомендуются только плоскопараллельные ионизационные камеры. Типы камер, данные о которых приведены в настоящих методических рекомендациях, перечислены в табл.

31 разд. 10.5.

10.2.2. Фантомы и насадки для камер

Необходимо следовать рекомендациям относительно фантомов и насадок на камеры, изложенных в разделах 4.2.3. и 4.2.4. Вода рекомендуется в качестве стандартной среды для определения поглощенной дозы и измерений характеристик качества протонных пучков. Фантом должен превышать размер используемого поля со всех четырех сторон как минимум на 5 см при измерениях распределений доз по глубине, и по крайней мере на 5 г/см2 за максимальной измеряемой глубиной.

При горизонтальных пучках окно фантома должно быть сделано из

пластика толщиной twin от 0,2 до 0,5 см. При определении глубины, на которую помещается камера, следует принять во внимание водо-

эквивалентную толщину окна фантома (в г/см2).Толщина рассчитывается как произведение twin ρpl, где ρpl плотность пластика (в г/см3). Для обычно используемого пластика ПММА и чистого полистирола при расчетах водоэквивалентности окна могут использоваться значения ρПММА =

1,19 г/см3 и ρполист = 1,06 г/см3 [64].

Для водопроницаемых камер должна использоваться водонепроницаемая насадка из ПММА толщиной желательно не более 1,0 мм. Воздушный зазор между стенкой камеры и водонепроницаемой насадкой является существенным для достижения равновесия давления воздуха и должен находиться в пределах от 0,1 до 0,3 мм. Та же водонепроницаемая насадка, которая использовалась при калибровке камеры пользователя, должна применяться в опорной дозиметрии. Если нет возможности использовать ту же водонепроницаемую насадку, которая применялась в поверочной лаборатории, должна применяться насадка из того же материала и такой же толщины. Если плоскопараллельные камеры водопроницаемы, они должны использоваться в водонепроницаемом чехле,

предпочтительно из ПММА или материала близкого по составу стенкам камеры. В идеальном случае перед поверхностью камеры и за ее объемом не должно быть дополнительного материала больше 1 мм.

152