Εφαρμογή Τρισδιάστατης Χημικής Δοσιμετρίας Στην Ακτινοθεραπεία Δερματικών Νόσων

Abstract

Η ακριβής μέτρηση σχετικών προφίλ δόσης σε θεραπευτικές δέσμες ακτίνων x είναι δύσκολη λόγω της ενεργειακής εξάρτησης των διαθέσιμων δοσιμέτρων και της μεγάλης βαθμίδας δόσης και των απαιτήσεων που αυτή επάγει σε χωρική διακριτική ικανότητα και ακρίβεια τοποθέτησης. Σκοπό της παρούσας διατριβής αποτελεί η δοκιμή ραδιοχρωμικών ΕΒΤ3 φιλμ καθώς επίσης και πρωτότυπου ραδιοχρωμικού δοσιμέτρου μικυλλίων λευκο-χρωστικής (Leuco Crystal Violet-LCV) και πολοξαμερούς (Pluronic F-127) σε συνδυασμό με τρισδιάστατη απεικόνιση οπτικής υπολογιστικής τομογραφίας (OCT), στη σχετική δοσιμετρία ακτίνων x. Φιλμ EBT3 βαθμονομήθηκαν σε αέρα σε όλες τις ποιότητες ακτινοθεραπευτικής λυχνίας ακτίνων x (40-220 kVp), και σε συνδυασμό με προσομοιώσεις Monte Carlo (MC), εκτιμήθηκαν οι επιμέρους συνιστώσες της ενεργειακής εξάρτησης της απόκρισης των φιλμ λόγω μεταβολής: της διαφοράς δόσης στο υλικό αναφοράς και στο φιλμ (f), και της εγγενούς απόδοσης του μηχανισμού παραγωγής σήματος στο φιλμ (kbq). Από αυτές η συνολική ενεργειακή εξάρτηση της απόκρισης φιλμ στον αέρα βρέθηκε έως 3.1% συμφωνώντας με δεδομένα βιβλιογραφίας. Μετρήσεις εκατοστιαίας δόσης-βάθους (PDD) σε νερό, με τη χρήση δεδομένων βαθμονόμησης φιλμ σε αέρα, παρουσίασαν αποκλίσεις εκτός των πειραματικών αβεβαιοτήτων (3.3%) από αντίστοιχα MC δεδομένα (έως 8%). Οι αποκλίσεις περιοριστήκαν ελάχιστα ύστερα από συνυπολογισμό της μεταβολής της ποιότητας δέσμης με το βάθος. Πειραματικά αποτελέσματα και προσομοιώσεις MC στη γεωμετρία μετρήσεων PDD δείχνουν μεταβολή της ενεργειακής εξάρτησης σε νερό και αέρα λόγω διαταραχής του πεδίου ακτινοβολίας. Η εξάρτηση της απόκρισης των φιλμ από τον προσανατολισμό τους απαιτεί η γωνιακή κατανομή προσπιπτόντων, στο φιλμ, φωτονίων να είναι ίδια μεταξύ της γεωμετρίας βαθμονόμησης με αντίστοιχη μέτρησης. Βαθμονόμηση του πρωτότυπου δοσιμέτρου LCV-Pluronic βάσει σπεκτροφωτομετρίας πριν και μετά την έκθεση δειγμάτων μικρού όγκου, έδειξε: γραμμικότητα της απόκρισης με τη δόση και σχετικά μικρό σταθερό όρο γραμμικής προσαρμογής (0.036±0.004), παραπλήσιο με σήμα δείγματος μηδενικής δόσης (0.0449±0.009). Προσομοιώσεις MC κατέδειξαν εξαιρετική ραδιοβιολογική ισοδυναμία του 3D δοσιμέτρου LCV-Pluronic με νερό και αντίστοιχα MC αποτελέσματα PDD βρέθηκαν να αποκλίνουν λιγότερο από 1%. Για την ίδια ποιότητα δέσμης, διεξήχθησαν δύο ανεξάρτητα πειράματα μέτρησης PDD βάσει τρισδιάστατης απεικόνισης OCT. Η επεξεργασία των αποτελεσμάτων κατέδειξε σχετικά επαναλήψιμο υπόβαθρο σήματος (0.029±0.005, 0.031±0.008), παραπλήσιο με σταθερό όρο, και για τα δύο πειράματα (0.02943±0.0002, 0.0304±0.0003). Αφαιρώντας το υπόβαθρο από δεδομένα σήματος, τα πειραματικά αποτελέσματα συμφώνησαν με αντίστοιχα MC αποτελέσματα PDD σε νερό εντός των πειραματικών αβεβαιοτήτων (2%-5%) και για τα δύο πειράματα (μεταξύ των οποίων σημειώθηκαν διαφορές <2%). Συνεπώς, η απόκριση του μελετώμενου 3D χημικού συστήματος δοσιμετρίας φαίνεται να μην εξαρτάται από την ενέργεια και το ρυθμό δόσης, σε αντίθεση με αντίστοιχα δοσίμετρα βασισμένα στη ζελατίνη. Παρά την πιθανή επίδραση της θερμοκρασίας, της υπεριώδους ακτινοβολίας, και τοπικών ψευδοσημάτων απεικόνισης, το μελετώμενο δοσιμετρικό σύστημα φαίνεται να αποτελεί εξαιρετική επιλογή για τη σχετική δοσιμετρία ακτίνων x χαμηλών/μεσαίων ενεργειών.