Avances en la dosimetría de haces de RX de kV

30 de octubre de 2014

María Lizondo Gisbert

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV2

PrePreáámbulombulo

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV3

RelaciRelacióónn de contenidosde contenidos

Introducción

Calidad del haz

Dosimetría de referencia

Dosimetría relativa

Factores de retrodispersión

Maniquíes

Planificación del tratamiento

Métodos Monte Carlo para el transporte de la radiación

Conclusiones y futuras perspectivas

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV4

Foto tomada hacia 1930: Sesión de radioterapia en el Istituto Nazionale per lo Studio e la Cura dei

Tumori (hoy, Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori), de Milán.

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV5

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV6

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV7

Cáncer de piel

Radioterapia intra‐

operatoria

Sarcoma de 

Kaposi

Cáncer rectal

Sistemas de 

braquiterapia

electrónica

Radioterapia 

paliativaTratamientos 

de queloides

Unidades de 

animales 

pequeños

OBI (On‐Board

Imagers)

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV8

Cáncer de piel

Radioterapia intra‐

operatoria

Sarcoma de 

Kaposi

Cáncer rectal

Sistemas de 

braquiterapia

electrónica

Radioterapia 

paliativaTratamientos 

de queloides

Unidades de 

animales 

pequeños

OBI (On‐Board

Imagers)

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

95%

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV9

IntroducciIntroduccióón n Uso Uso terapterapééutiuticoco

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV10

IntroducciIntroduccióón n ClasificaciClasificacióónn

Grenz(10-20 kVp)

Terapia de

contacto

(<50kVp)

Terapia

superficial

(50-150 kVp)

Terapia de

ortovoltaje

(150-500 kVp)

60Co

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV11

IntroducciIntroduccióónn

Gran gradiente de dosis en el volumen de medida del dosímetro

La respuesta del dosímetro depende del material usado en su construcción

La teoría de la cavidad no puede ser utilizada en la dosimetría de referencia

IntroducciIntroduccióón n Dificultades dosimetrDificultades dosimetrííaa

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV12

IntroducciIntroduccióónn

Gran gradiente de dosis en el volumen de medida del dosímetro

La respuesta del dosímetro depende del material usado en su construcción

La teoría de la cavidad no puede ser utilizada en la dosimetría de referencia

IntroducciIntroduccióón n Dificultades dosimetrDificultades dosimetrííaa

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV13

Calidad del hazCalidad del haz

Determinación del espectro de rayos X

Cálculos analíticos

Datos publicados

Monte Carlo

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV14

Calidad del hazCalidad del haz

HVL

Energía media a z = 2 cm

)5()2(

cmzDcmzD

==

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV15

Calidad del hazCalidad del haz

y = 1,1598x + 0,453R2 = 0,9962

0,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,80

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3mmAl

CH

R

Mesures @ z = 2.0 cm

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

01/01/2005 28/09/2007 24/06/2010 20/03/2013

data

varia

ció

Dw

(%)

M5(z_ref)M6(z_ref)M7(z_ref)M8(z_ref)

Mesures @ z = 5.0 cm

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

01/01/2005 28/09/2007 24/06/2010 20/03/2013

data

varia

ció

Dw

(%)

M5(z_IQ)M6(z_IQ)M7(z_IQ)M8(z_IQ)

IQ (z1 = 5.0 cm vs. z2 = 2.0 cm)

-1

0

1

2

3

4

5

01/01/2005 28/09/2007 24/06/2010 20/03/2013

data

varia

ció

(%)

M5M6M7M8

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV16

DosimetrDosimetríía de referenciaa de referencia

PSDLs (Primary Standard Dosimetry Laboratories)

Uso clínico

FAC (Free-Air ionization Chamber)

Water Calorimeters

Calibración con air-kerma

Calibración con dosis absorbida en agua

Air-kerma

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV17

DosimetrDosimetríía de referenciaa de referenciaCámara de ionización cilíndrica tipo Farmer

Cámara de ionización plano-paralela

50 kVp

airairwater

enwKzw BNMD

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅==

,

0, ρμ

φρμ

,2,

2,

=

=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅=

zairwater

enchKzw kNMD

φρμ

,0,

0,

=

=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅=

zairwater

enchKzw kNMD

In-air calibration

In-phantom calibration

TaskG

roup61 (A

APM

) andC

odeofPractice

(IPEMB

)

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV18

DosimetrDosimetríía de referenciaa de referenciaCámara de ionización cilíndrica tipo Farmer

Cámara de ionización plano-paralela

IAEA

TRS-398

00 Q,QD,w,QQw,Q kNMD ⋅⋅=

00 Q,QD,w,QQw,Q kNMD ⋅⋅=

100 kVp

CHR<3mmAl

80 kVp

CHR>2mmAl

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV19

DosimetrDosimetríía relativaa relativa

1D

3D

2D

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV20

DosimetrDosimetríía relativaa relativaA

APM

TG

-61

IPEM

BIA

EA T

RS-

398

Cámara Comentarios

Cámara de ionización

Cámara de ionización cilíndrica y algunas plano- paralelas diseñadas para

electrones

Cámara de ionización tipo Farmer y cámaras plano-

paralelas adecuadas para baja energía

Nk no debe variar más del 5% en el rango de HVL de 0.15-4.0

mm Cu

Las cilíndricas limitan la medida de profundidad mínima a su

radio

Los haces de baja energía únicamente con plano-paralelas

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV21

DosimetrDosimetríía relativaa relativa

ResumenPlanoPlano--paralelasparalelas

NACP

Markus

Advanced Markus

Roos

PTW N23342

CilCilííndricasndricas

Tipo Farmer

Volumen pequeño (Semiflex, PinPoint, etc.)

Sin factores de corrección con una incertidumbre < 3%

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV22

DosimetrDosimetríía relativaa relativa

ResumenPlanoPlano--paralelasparalelas

NACP

Markus

Advanced Markus

Roos

PTW N23342

CilCilííndricasndricas

Tipo Farmer

Volumen pequeño (Semiflex, PinPoint, etc.)

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV23

DosimetrDosimetríía relativaa relativa

ResumenPlanoPlano--paralelasparalelas

NACP

Markus

Advanced Markus

Roos

PTW N23342

CilCilííndricasndricas

Tipo Farmer

Volumen pequeño (Semiflex, PinPoint, etc.)

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV24

DosimetrDosimetríía relativaa relativaRelative output factors

Medir directamente los output factors en agua (o en un maniquí equivalente a agua) para todas las combinaciones de energía de haz, aplicador y/o tamaño de campo

Medir en aire y utilizar los BSF publicados para la determinación de dosis en superficie

Campos muy pequeñosGafchromic EBT2Cámara PinPointPRESAGEDiodo estereotáctico

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV25

DosimetrDosimetríía relativaa relativaRelative output factors

Medir directamente los output factors en agua (o en un maniquí equivalente a agua) para todas las combinaciones de energía de haz, aplicador y/o tamaño de campo

Medir en aire y utilizar los BSF publicados para la determinación de dosis en superficie

Campos muy pequeñosGafchromic EBT2Cámara PinPointPRESAGEDiodo estereotáctico

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV26

Factores de Factores de retrodispersiretrodispersióónn

TLD chips Gafchromic film Cálculos Monte Carlo

airairwater

enwKzw BNMD

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅==

,

0, ρμ

Groosswndt (1984)

AA

PM /

IPEM

B

3%

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV27

ManiquManiquííeses

Agua

Equivalente al tejido humano

Fácil de utilizar

Disponibilidad inmediata

Bajo coste

ρ

ρe

ComposiciónZeff

REF

EREN

CIA

MA

NIQ

UÍ

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV28

ManiquManiquííeses

Agua

Equivalente al tejido humano

Fácil de utilizar

Disponibilidad inmediata

Bajo coste

REF

EREN

CIA

MA

NIQ

UÍ ρ

ρe

ComposiciónZeff

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV29

ManiquManiquííeses NNúúmero atmero atóómico efectivo de los mico efectivo de los maniqumaniquííes ses sóólidoslidos

Mayneord 1937 Andreo et al 2000

Es función de la energía de los fotones

No considera el espectro energético del haz de rayos X

No es un buen indicador de la equivalencia radiológica en agua para bajas energías

IAEA TRS-381 IAEA TRS-398

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV30

ManiquManiquííeses TestsTests para la equivalencia en aguapara la equivalencia en agua

– Comparación de medidas de dosimetría relativa como rendimiento

en profundidad, output factors y BSFs.

– Medidas de transmisión usando Rγ

o RX.

– Determinación del numero CT o densidades electrónicas de

diferentes materiales.

– Cálculos de dosimetría relativa utilizando fuentes de

braquiterapia.

– Determinación de los coeficientes de energía másica.

– Cálculos Monte Carlo de dosis relativas o factores de corrección

por material.

¡La equivalencia radiológica en agua del material es solo para un rango de energía limitado!

μ/ρ

μ/ρen

S/ρ

ϑ2/ρl

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV31

ManiquManiquííeses DosimetrDosimetríía para RX de a para RX de kVkV con con maniqumaniquíí ssóólidolido

A150

PAGAT

RMI-457 Solid Water

PWDT

VW

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV32

ManiquManiquííeses DosimetrDosimetríía para RX de a para RX de kVkV con con maniqumaniquíí ssóólidolido

A150

PAGAT

RMI-457 Solid Water

PWDT

VW

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV33

PlanificaciPlanificacióón del tratamienton del tratamiento

– Valor del rendimiento en profundidad en el punto de prescripción.

– Aplicador

– Área del haz de radiación (incluyendo cualquier protección de Pb)

– Distancia entre el final del aplicador y la superficie.

La dosis dependerá de un conjunto de factores…

Cálculos computacionales

Protecciones Pb, tratamientos a manos o superficies con cavidades de aire o hueso debajo,…

Variación backscatter

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV34

Transporte de la radiaciTransporte de la radiacióónn

MCNPX

EGSnrc

FLUKA

GEANT4

PENELOPE

PPENELOPE

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV35

Conclusiones y futuras perspectivasConclusiones y futuras perspectivas

Los rayos X de kV seguirán ofreciendo una modalidad de tratamiento útil en muchos departamentos de radioterapia.

Se requiere investigación y desarrollo en algunas áreas para mejorar la precisión de la dosimetría y la aplicación clínica: HVL, cálculos computacionales,…

Avances en la dosimetría de haces de RX de kV36

EsperoEspero haya sido haya sido de su interde su interééss