Absorbed Dose Determination and Characteristics of Degraded Electron Beams: Application to Intraoperative Radiation Therapy

Abstract: Popular Abstract in Swedish Intraoperativ strålbehandling (IORT) innebär att en hög engångsstråldos ges direkt under operation till den kirurgiskt frilagda tumören och/eller kvarvarande tumörrester. Den vanligaste typen av strålning som används vid denna behandlingsform är elektronstrålning från konventionella medicinska linjäracceleratorer. Det krävs dock att ett speciellt applikatorsystem finns tillgängligt som kan begränsa strålfältet till önskad storlek samt skydda intilliggande frisk vävnad. Ett sådant applikatorsystem är geometriskt betydligt mer komplext än de applikatorer som används vid vanliga elektronbehandlingar. Detta får till följd att strålfältskarakteristiken förändras, vilket i sin tur kan påverka bestämningen av absorberad dos i dessa strålfält. Vid strålbehandling av cancerpatienter är det mycket viktigt att den givna dosen ges med så stor noggrannhet som möjligt, eftersom detta i hög grad påverkar behandlingsresultatet. Syftet med detta arbete har varit att undersöka olika metoder för att förbättra bestämningen av absorberad dos i IORT-fält och andra typer av komplexa elektronstrålfält. Flera olika detektorsystem för mätning av den absorberade dosen har studerats. Omfattande datorberäkningar har utförts med så kallad Monte Carlo-teknik för att verifiera och förklara resultaten från de experimentella undersökningarna. Denna beräkningsteknik innebär att man kan följa enskilda strålpartiklars transport i en virtuell geometri och att den absorberade stråldosen kan studeras tredimensionellt. Dessutom erhålls ingående information som beskriver strålningsmiljön som detektorn utsätts för. Det här arbetet har visat att IORT-fält innehåller en betydligt större mängd lågenergetiska elektroner med större spridningsvinkel än vad vanliga elektronfält gör. Dessa elektroner kan påverka dels detektorresponsen, dels de parametrar som används för att omvandla detektorrespons till absorberad stråldos i patienten. Om konventionella mätmetoder (jonkammardosimetri enligt internationella rekommendationer) appliceras direkt på IORT-fallet införs ytterligare osäkerheter i dosbestämningen i storleksordningen 1%. Det rekommenderas i detta arbete att dosmätning istället bör ske med dioddetektorer eftersom osäkerheten då kan minskas, men också för att dessa detektorer är lätthanterliga mätinstrument som inte kräver omfattande korrektioner.