FISICA DE LA RADIOTERAPIA

CALIBRACION Y CONTROLES DE LA UNIDAD DE TELECOBALTOTERAPIA TERADI 800 –

CALIBRACION DE HACES DE ELECTRONES

ACTIVIDAD

Evaluar el desempeño de la unidad de tratamiento de cobalto TERADI 800, del hospital municipal de Oncología Marie Curie, realizando un conjunto de pruebas para controles mecánicos y controles dosimétricos. Verificar que los parámetros de la máquina son correctos.

Los distintos controles de calidad en los equipos de teleterapia, están orientados a la evaluación del comportamiento funcional de estos, debido a que pueden variar abruptamente debido a desperfectos electrónicos, fallos de componentes o roturas mecánicas, o debido al deterioro de sus componentes. Es necesario establecer controles de calidad periódicos, con el fin de garantizar que las características funcionales, definidas a partir de parámetros físicos establecidos durante la puesta en servicio del equipo, no presenten discrepancias significativas.

Se detallan a continuación las pruebas de control de calidad realizadas, para las pruebas mecánicas, y pruebas dosimétricas.

Nombre de la prueba Descripción ToleranciaIndicadores de tamaños

de campoMecánico 2 mm

Simetría, paralelismo y ortogonalidad del campo

Mecánico 2 mm

Isocentro de rotación del colimador

Mecánico 2 mm de diametro

Isocentro de rotación del brazo

Mecánico 2 mm de diametro

Telémetro Mecánico 2 mmConstancia de dosis de

referencia en aguaDosimétrico 2 %

Determinación de factores de campo

Dosimétrico 2 %

Factor de cuña Dosimétrico 2 %Determinación del PDD DosimétricoCoincidencia de campo

luz-radiaciónMecánico 3 mm

Error por apertura y cierre Dosimetrico 2 s o 2 %*Determinación del PDD

para electronesDosimétrico 2 %

* Este control no aplica para el equipo, se lo realiza a modo instructivo

Pruebas mecánicasIndicadores de tamaños de campoSe debe comprobar que los tamaños de campo indicados en la escala del colimador correspondan con los del campo luminoso. Se emplea una plantilla en papel milimetrado. Se puede verificar a distintas DFS

Simetría, paralelismo y ortogonalidad del campoSe debe verificar que el campo es aproximadamente el mismo cuando se hace rotar el colimador, se verifica 90°, 180° y 270°

Isocentro de rotación del colimadorSe coloca el brazo en 0° y a continuación se rota el colimador verificando que el centro del cruce de pelos. Estas posiciones formarán una esfera que debe hallarse dentro de la tolerancia especificada.

Isocentro de rotación del brazo

Se fija un lápiz con punta larga y muy afilada (o con una varilla de acero, delgada, diámetro ~ 5mm y 10cm de largo, con punta larga y afilada), en un extremo de la camilla, o en un borde de la misma sacando el encordado. Con el brazo en posición vertical, se hace coincidir la proyección de la punta del lápiz, con la proyección del retículo (se coloca una cartulina o plástico blanco para ver las proyecciones). Se rota el brazo a la posición horizontal y se acomoda el lápiz con la proyección del retículo. Se debe encontrar una posición intermedia para el lápiz, de manera que rotando el brazo en las cuatro posiciones (las dos verticales y las dos horizontales) la diferencia entre las proyecciones del retículo y del lápiz sean menores que la tolerancia especificada.

TelémetroSe verifican las lecturas de distintas distancias para el intervalo de uso. Con el brazo en posición vertical, se usa una escala de manera que el telémetro este sobre ella. Se sube y se baja la camilla y se compara con la escala.

Coincidencia de los campos luz-radiaciónPara la determinación de la congruencia entre campo luz-radiación, es necesario que el tamaño del campo luz y el 50% de la dosis en la línea de penumbra coincidan en un rango máximo de 3 mm. Se irradia una película con un campo de 10cmx10cm a una profundidad de referencia (generalmente a máximo). Para la determinación de la dosis del 50% es necesario levantar la curva de calibración de las placas, se irradiaron placas con distintos valores de dosis, para un tamaño de campo dado, esta curva no es lineal. La dosis con la que debe irradiar la placa del campo de referencia debe encontrarse entre los valores de la curva de calibración. El campo luminoso se determina midiendo directamente con la luz de campo.

Determinación de la curva de calibraciónPara la determinación de la curva de calibración es necesaria la irradiación de placas a distintos valores de dosis. Una placa debe guardarse y no irradiarse para usarse de fondo. La película para la determinación del tamaño de campo dosimétrico fue irradiada con un tamaño de campo de 10cm x 10cm, en isocentro, y con un build up de 5 cm de acrílico, con una dosis de 80 cGy.Las placas usadas para determinar la curva de calibración, fueron irradiadas con un tamaño de campo de 7cm x 7cm en iguales condiciones que las usadas para el campo de referencia, se irradiaron con valores de dosis de 0 cGy (fondo), 20 cGy, 40 cGy, 60 cGy, 80 cGy, 100 cGy.Las películas se escanearon a 72 ppp, en escala de grises, y se guardaron en formato sin compresión TIF, las imágenes se procesaron utilizacon Matlab, para determinar los valores de intensidad correspondientes a la dosis y para la determinación del tamaño de campo dosimétrico.

Pruebas dosimétricasConstancia de dosis de referencia en agua Para la determinación de la tasa de dosis de referencia en agua, se debe colocar la cámara en un fantoma de agua, en un campo de referencia y a la profundidad de referencia, estas medidas se deben realizar empleando el tiempo de irradiación del temporizador de la unidad de tratamiento, corregido para obtener el tiempo de efectivo de irradiación.

Determinación de factores de campoLos factores de campo se determinan como el cociente de las lecturas corregidas del dosímetro medidas en condiciones de referencia. Estas mediciones se hicieron a profundidad de referencia.

Determinación de factores de cuñaLos factores de cuña se determinan como el cociente de las lecturas corregidas del dosímetro, medidas en condiciones de referencia, para un campo con cuña, a orientaciones de 90° y 270°. Se debe determinar asimismo el factor de cuña para el máximo tamaño de

campo disponible para una cuña dada, si la diferencia entre estos valores no es mayor al 2% se acepta como factor de cuña al promedio de los valores.

Determinación del PDD fotonesPara determinar el PDD se debe tomar las lecturas a distintas profundidades para un determinado tamaño de campo a DFS fija, estas lecturas deberán normalizarse a un valor de referencia y el PDD resultante debe compararse con los PDDs tabulados. Estos valores deben convertirse de ionización a dosis, Se debe desplazar la curva a 0,6 rcyl hacia la superficie.

Error por apertura y cierreExiste un error en la medición de la tasa de dosis absorbida en unidades de 60Co debido al efecto de entrada y salida de la fuente, para su determinación se puede emplear el siguiente método.Se utiliza el cronometro integrado en la unidad de tratamiento y se toma la lectura para un tiempo t de irradiación, sin interrupción, y se determina Dsin. Se coloca el mismo valor en el cronómetro, pero esta vez se realiza una interrupción, sin detener la lectura, y se reinicia la

irradiación, se determina Dcon. El error se determinará como

*Determinación del PDD electronesPara determinar el PDD se debe tomar las lecturas a distintas profundidades para un determinado tamaño de campo a DFS fija, estas lecturas deberán normalizarse a un valor de referencia y el PDD resultante debe compararse con los PDDs tabulados. Estos valores deben convertirse de ionización a dosis, esto se logra primero determinando R50,ion de la curva de ionización, para poder determinar R50 de la curva de dosis, Usando la relación:

.

Posteriormente se multiplica la lectura de la corriente o carga por el poder de frenado sw,air, en función de R50 y z/R50.

DESARROLLO

A continuación se presentan los resultados obtenidos para cada una de las pruebas de control de calidad

Indicadores de tamaños de campo

Tamaño de campo Tolerancia5cm x 5cm Ok

10cm x 10cm Ok15cm x 15cm Ok20cm x 20cm Ok

Simetría, paralelismo y ortogonalidad del campo, tamaño de campo 10cm x 10cm

Ángulo Tolerancia90 Ok

180 Ok270 Ok

Isocentro de rotación del colimador

Ángulo del colimador Tolerancia90 Ok

180 Ok270 Ok

Isocentro de rotación del brazo

Ángulo del colimador Tolerancia0 Ok

90 Ok270 Ok

Telémetro

Altura de la camilla (cm)

Tolerancia

5 Ok-5 Ok

-10 Ok

Determinación de la tasa de Dosis de Referencia en Agua en haces de 60 Co

Las condiciones son en técnica isocéntrica, distancia fuente detector 80 cm, profundidad 5 cm de agua, tamaño de campo de 10 cm x 10 cm.

Preparación del fantoma con agua y conexión de la cámara de transferencia dentro del bunker con el cable y el electrómetro.

Cámara de Ionización: PTW 30013, Serie N° 4573

NDW: 53,5 mGy/nC

Se deberá medir la temperatura del fantoma, y la presión del bunker, para poder corregir las mediciones.

Temperatura: 24,1 °C T0: 20° C

Presión: 100,94 kPa -- P0: 101,325 kPa

KPT: 1,0246

El equipo de teleterapia tiene:

Tasa de dosis al 15/1/2014: 76,6642 cGy/min

Tasa de dosis calculada al 11/12/2014: 68,0689

Las mediciones no se corrigen por polaridad (KPOL) ni por recombinación de iones (KS).

Lecturas para una Z=5 cm, TC= 10x10, SAD= 80

L1:11,57 L2: 11,57 L3: 11,575 Lpro= 11,5716

Tasa de dosis de referencia

Lpro x KPT x NDW = 11.5716nC/min x 1,0246 x 53,5 mGy/nC = 63,431cGy/min

TAR para Z=5, 10x10 : 0,921

Tasa de dosis en aire= 63,431cGy/min / 0,921 = 68,87 cGy/min

Diferencia con la tasa de dosis calculada: (100*(68,87 - 68,0689))/ 68,0689= 1,15%

L=10cm x 10cmZref=5cmIso=80cm

Tasa de dosis calculada (cGy)

Tasa de dosis medida

(cGy)

Error absoluto

(%)68,0689 68,8715 1,15

Determinación de factores de campo

A (cm2) Lnorm

25 0,90636 0,92949 0,95164 0,97081 0,986

100 1,000144 1,028

225 1,059400 1,100625 1,125

Gráfica para los tamaños de campo

Determinación de factores de cuña

Tamaño de campo 7cm x 7 cm 10cm x 18cm PromedioFactor de cuña 0,389 0,399 0,394

Determinación del PDD de fotones

Z superficie al centro cámara (cm)

Z superficie al punto efectivo de la cámara (cm)

LecturaL/Lmax

0,5 0,32 12,79 0,9780,6 0,42 13,08 1,0000,7 0,52 13,065 0,9990,8 0,62 13,015 0,9951 0,82 12,915 0,9872 1,82 12,305 0,9413 2,82 11,665 0,8925 4,82 10,355 0,7927 6,82 9,125 0,69810 9,82 7,46 0,57015 14,82 5,23 0,400

PDD para fotones de 60Co

Coincidencia del campo luz-radiación

Tamaño de campo X (luz)

Tamaño de campo X (rad)

Tamaño de campo Y (luz)

Tamaño de campo Y (rad)

10,02 10,2 9,91 9,88

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100curva de calibración de las peliculas

I (UA)

D (

cGy)

y = - 4.5e+03*x4 + 4.9e+03*x3 - 1.5e+03*x2 + 2.9e+02*x - 0.078

data 1

4th degree

Curva de calibración para las películas, sobre la misma se determina el polinomio que mejor ajusta a la curva para la determinación de la dosis en la película.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

20

40

60

80

100

120perfil en la dirección X de la máquina

L (cm)

D/D

0 (%

)

Determinación del perfil dosimétrico para el tamaño de campo 10x10 en la dirección X de la unidad de tratamiento, los valores se normalizaron a un valor de referencia en el eje central.

0 2 4 6 8 10 12 1410

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110perfil en la dirección Y de la máquina

L (cm)

D/D

0 (%

)

Determinación del perfil dosimétrico para el tamaño de campo 10x10 en la dirección X de la unidad de tratamiento, los valores se normalizaron a un valor de referencia en el eje central.

Error por apertura y cierreD sin (cGy) D int (cGy) D max (cGy/min) e (min)

64,1753 64,9838 63,3667 -0,01

Determinación del PDD de electrones, estos valores corresponden a ionización y deben ser transformados a dosis

R50 (cm) = 2,126

E0 (MeV) = 4,95

Profundida d (cm) Lectura (nC) L,D,norm

8,002 0,025 0,0045,997 0,03 0,0045,008 0,035 0,0043,997 0,04 0,0043,442 0,045 0,0042,992 0,23 0,0222,796 0,695 0,0642,61 1,585 0,143

2,515 2,25 0,2012,391 3,46 0,3052,201 5,46 0,4712,094 6,71 0,5732,004 7,665 0,6481,906 8,71 0,729

1,799 9,75 0,8081,706 10,52 0,8641,508 11,795 0,9511,383 12,385 0,9871,305 12,525 0,9911,279 12,615 0,9961,249 12,629 0,9951,243 12,705 1,0001,241 12,635 0,9941,231 12,685 0,9971,225 12,66 0,9951,206 12,68 0,9951,208 12,675 0,9951,124 12,71 0,9901,087 12,655 0,9831,029 12,6 0,9740,983 12,5 0,9620,94 12,43 0,9540,81 12,135 0,921

0,711 11,795 0,8890,507 11,105 0,8240,397 10,735 0,7910,298 10,34 0,756

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.41.02

1.04

1.06

1.08

1.1

1.12

1.14

1.16

z/R50

Sw

,air

y = 0.015*x2 + 0.061*x + 1

data 1

quadratic

Gráfica del poder de frenado Sw,air en función de z/R50, para el haz de calidad R50 = 2,126 cm.

Se determina un polinomio de segundo orden para el cálculo de los del poder de frenado para cualquier profundidad.

PDD de ionización, del gráfico se puede determinar R50ion, para la determinación de R50.

PDD final al convertir los valores de lectura de ionización a dosis.

CONCLUSIONESSe determinó el desempeño de la unidad de tratamiento en las pruebas mecánicas y dosimétricas. En cuanto a los controles mecánicos, todos los parámetros controlados se encuentran dentro de los parámetros aceptables.

Para la determinación del isocentro de rotación del brazo, se utilizó un fantoma que nos permitió evaluar de manera más sencilla su desempeño.

Se midió el tamaño de campo dosimétrico y su congruencia con el tamaño de campo luminoso, estos difieren en cada eje en menos de dos milímetros, encontrándose de igual manera en tolerancia.

En la calibración de las películas, la curva Dosis – Intensidad , fue necesaria aproximarla con un polinomio de 4to orden, las aproximaciones lineal, cuadrática y cúbica tenían una mayor disparidad entro los valores medidos y calculados.

La tasa de dosis de referencia determinó con medidas promediadas, en régimen estacionario, de un minuto configurado en el electrómetro, de esta manera no es necesario corregir el tiempo de irradiación por el error de apertura y cierre. Se llevó la tasa de dosis en agua por el método del TAR a tasa de dosis en aire y se comparó con la calculada por decaimiento, mostrando un error relativo menor a 2%.

Se levantó la curva para la determinación de los factores de campo, para los campos desde 5cm hasta los 25cm.

Se determinó el factor de cuña para un ángulo de 60°, para los tamaños de campo 7cm x 7cm y para el tamaño de campo máximo de 10cm x 18cm.

Se determinó la corrección para el temporizador de la unidad de tratamiento, el tiempo de irradiación deberá determinarse como el tiempo calculado, menos el error por apertura y cierre.

Para levantar los PDD de fotones fue necesario correr el perfil hacia superficie, para convertir la curva de ionización a dosis. Debido a la dificultad de medición en la superficie, no se pudo determinar la profundidad zmax, sin embargo, la profundidad máxima hallada se encuentra cerca a la profundidad teórica (0,42 cm).

Se utilizó el método para la transformación de las curvas de ionización a dosis para los PDD de electrones, para ello fue necesario interpolar los valores de poder de frenado para la calidad del haz, en función de la profundidad normalizada a R50. De la curva de ionización se determinó la energía del haz de electrones, 4,95 MeV, que es aproximadamente la energía nominal de la máquina (5 MeV).