Sorgente Nucletron

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1 26 Sorgente Nucletron

2 27 TPS per Brachiterapia Hanno avuto uno sviluppo tardivo rispetto a quelli per fasci esterni La pianificazione BT è basata storicamente sull utilizzo di regole fisse per la realizzazione dell impianto e la dosimetria

3 Sviluppo dei TPS per Brachiterapia 28 Introduzione dei sistemi Remote Afterloading Tecniche Stepping Source che consentono di ottimizzare la distribuzione di dose Disponibilità di immagini TC Uso della RM per la definizione dei volumi Metodi Monte Carlo per il calcolo della dose

4 29 Calcolo della dose Il calcolo della dose è basato frequentemente sull interpolazione di tavole di dose rate (DRT) calcolate in acqua e memorizzate nel TPS per ogni sorgente. Si assume che la sorgente abbia simmetria cilindrica e che il mezzo in cui il calcolo viene fatto sia acqua equivalente. non si tiene conto delle diverse densità. non si tiene conto dell effetto inter-sorgente. non si tiene conto dell attenuazione dell applicatore.

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6 Creazione della distribuzione di dose 31 Il TPS ricostruisce le sorgenti e i punti nello spazio tridimensionale Le coordinate di sorgenti e punti vengono riportate in coordinate del sistema DRT Viene eseguita l interpolazione e la rinormalizzazione La dose finale in un punto è data alla somma di tutti i contributi di tutte le sorgenti (o posizioni delle sorgente)

7 Plato-BPS 32 φ r P(r,φ). D(r,φ) = A app f (Γ δ ) x 1/r 2 β(r) F(φ) La relazione sopra rappresenta sostanzialmente la distribuzione di dose per una sorgente di attività apparente A, corretta per l anisotropia dovuta alla geometria della sorgente ed all azione di filtro della capsula (oltre che della sorgente stessa).

8 Plato 33

9 Anisotropia Plato 34

10 Formalismo AAPM Task Group 43 35

11 Formalismo AAPM Task Group Il formalismo del TG 43 è quello implementato in Oncentra Brachy Il protocollo del TG 43 introduce e/o modifica alcune grandezze, in particolare: Air Kerma strength Dose rate constant Radial dose function Anisotropy function Anisotropy factor

12 Formalismo AAPM Task Group La distribuzione di dose è descritta mediante un sistema di coordinate polari con l origine al centro della sorgente. r è la distanza dall origine del punto di interesse P(r,θ) θ è l angolo rispetto all asse maggiore della sorgente P(r 0,θ 0 ) è un punto di riferimento situato sull asse trasverso della sorgente con r 0 = 1 cm e θ 0 = π/2.

13 Formalismo AAPM Task Group Il dose rate nel punto di interesse P(r,θ) è il seguente:. S k è l air kerma strenght della sorgente (µgy m 2 h -1 ) Λèil dose rate constant in acqua (costante di dose rate specifico) G(r, θ) è il geometry factor g(r) è la radial dose function F(r, θ) è la anisotropy function

14 Formalismo AAPM Task Group L air kerma strenght della sorgente S k (µgy m 2 h -1 ) è definito come dove d ref è la distanza di riferimento in cui è definito l air kerma rate S k è calcolato sull asse traverso a 10 mm dalla sorgente ed è basato su misure fatte a grande distanza e convertite a 10 mm considerando la sorgente puntiforme. Una notazione comoda e molto usata è la seguente: 1 U = 1 µgy m 2 h -1 = 1 cgy cm 2 h -1

15 Formalismo AAPM Task Group Il dose rate constant Λ è definito come il dose rate in acqua alla distanza di 1 cm nell asse trasverso per unità di air kerma strength in acqua. Λtiene conto di : geometria della sorgente distribuzione spaziale della radioattività all interno della capsula auto-assorbimento nella sorgente scattering in acqua attorno alla sorgente Λnon è quindi basato sulla idealizzazione della sorgente come puntiforme

16 Formalismo AAPM Task Group 43 41

17 Formalismo AAPM Task Group Il geometry factor G(r, θ) tiene conto della diminuzione geometrica della fluenza dei fotoni con la distanza r dalla sorgente e dipende anche dalla distribuzione dell attività entro la sorgente G(r, θ) va con 1/r 2 nel caso di sorgente puntiforme G(r, θ) si riduce a β/(l h) per una approssimazione di sorgente lineare con β = θ 2 θ 1 e h = r sin θ G(r, θ) va con 1/r 2 nel caso di sorgente lineare con r >> L

18 Formalismo AAPM Task Group La radial dose function g(r) tiene conto degli effetti di attenuazione e di scatter in acqua in un piano trasverso della sorgente (θ = π/2) con l esclusione della diminuizione con la distanza già compresa nel fattore G(r, θ). La radial dose function g(r) può essere influenzata dalla filtrazione dei fotoni attraverso la capsula e attraverso i materiali della sorgente.

19 Formalismo AAPM Task Group La 2-D anisotropy function F(r, θ) tiene conto dell anisotropia della distribuzione di dose attorno alla sorgente, includendo gli effetti di assorbimento e di scatter in acqua. F(r, θ) è definita unitaria in un piano trsverso F(r, θ) decresce al decrescere di r quando θ si avvicina a 0 o a 180 all aumentare dello spessore della capsula con il decrescere dell energia dei fotoni

20 Formalismo AAPM Task Group 43 45

21 Oncentra Masterplan 46

22 Oncentra Masterplan 47

23 Oncentra Masterplan: Dose rate virtuale 48 La dose in un punto P da un insieme di dwell positions è data dalla somma di tutte le posizioni erogate una dopo l altra. Il dose rate in P fluttua quindi rapidamente: un dose rate stabile in P non esiste. Per prescrivere e normalizzare la dose si introduce quindi il concetto di dose rate virtuale. Si parte da una situazione iniziale in cui i tempi sono tutti uguali ed il corrispondente dwell weight sarà = 1. Se i dwell times sono diversi, la posizione con il più grande dwell time T max avrà peso 1, le altre avranno peso w nel range 0 1. Il dwell time nella i-esima posizione sarà: t i = T max w i

24 Oncentra Masterplan: Dose rate virtuale 49 Se tante posizioni contribuiscono alla dose nel punto P, le coordinate (r,θ) saranno relative a ciascuna posizione Il contributo alla dose nel punto P dell i-esima posizione sarà:

25 Oncentra Masterplan: Dose rate virtuale 50 Il contributo in P dalla i-esima posizione è uguale al contributo di una sorgente con valore w i S k durante il tempo T max. Si definisce quindi dose rate virtuale nel punto P come il dose rate quando tutte le dwell positions sono attive alla stesso tempo e la source strenght in ciascuna posizione è moltiplicata dal suo peso. Per n dwell positions il dose rate virtuale sarà: La dose erogata da tutte le posizioni nel punto P durante un trattamento lungo T sec sarà:

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