מושגי ליבה
數值模擬在電荷收集效率方面比現有的解析理論更符合實驗數據,傳統的雙電壓法系統性地高估了飽和因子,差異隨著每次脈衝劑量的增加而增加,即使在每次脈衝劑量較低的情況下也存在差異。
תקציר
文獻信息
Paz-Martín, J., Schüller, A., Bourgouin, A., Gago-Arias, A., Gonzalez-Castaño, D. M., Gómez-Fernández, N., ... & Gómez, F. (2024). Evaluation of the two-voltage method for parallel-plate ionization chambers irradiated with pulsed beams. arXiv preprint arXiv:2410.02696v1.
研究目標
本研究旨在評估更為逼真的飽和問題解決方案的影響,該方案考慮了自由電子比例,並評估傳統雙電壓法在脈衝射束照射下平行板游離室飽和因子計算中的準確性。
方法
研究人員使用德國國家計量研究院的超高脈衝劑量率參考電子束,實驗測定了四個游離室(兩個 Advanced Markus 和兩個 PPC05)在 50 V 至 400 V 電壓範圍和 0.5 µs 至 2.9 µs 脈衝持續時間下的飽和因子。
他們採用數值模型和幾種解析模型來計算飽和因子作為每次脈衝劑量的函數,並將其與獲得的實驗數據進行比較。
研究人員還提供了不同脈衝持續時間下,電極間距為 0.6 mm 和 1 mm 的 PPIC 在脈衝射束中不同電壓下電荷比與飽和因子的參數化。
主要結果
使用不同 Boag 解析模型計算的飽和因子彼此不一致,即使在所研究範圍內的最低每次脈衝劑量(< 20 mGy)下也不與數值模擬結果一致。
Fenwik 和 Kumar 最近開發的解析模型在低每次脈衝劑量範圍內與數值模擬結果一致,但當劑量變大時(即對於 Advanced Markus,> 40 mGy),由於電場擾動,觀察到差異。
數值模擬與實驗確定的電荷收集效率非常吻合,兩個 PPC05 的平均差異為 0.7%,兩個 Advanced Markus 的平均差異為 0.5%。
對於不同的電壓比和脈衝持續時間,通過數值模擬獲得的電荷收集效率與三次多項式擬合。這種方法為 ksat < 1.05 時的 ksat 評估提供了一種實用的方法。
結論
研究結果表明,數值模擬在電荷收集效率方面比現有的解析理論更符合實驗數據。
傳統的雙電壓法系統性地高估了飽和因子,差異隨著每次脈衝劑量的增加而增加,即使在每次脈衝劑量較低的情況下也存在差異。
這些結果可能對使用高於傳統放射治療的每次脈衝劑量的治療方式(例如術中放射治療)以及在常規每次脈衝劑量下使用但存在顯著電荷複合的游離室的劑量測定產生影響。
סטטיסטיקה
兩個 Advanced Markus 游離室的電荷收集效率與數值模擬的平均差異為 0.5%。
兩個 PPC05 游離室的電荷收集效率與數值模擬的平均差異為 0.7%。
電子束的半值深度 R50 使用閃光鑽石(PTW T60025)測量。
電子束的參考測量深度為 4.10 g cm−2。
閃光鑽石的校準係數為 3.929 Gy nC−1。
線性加速器的短期穩定性標準偏差估計為 0.22%。
所有模擬均使用 50% 的相對濕度值。
考慮到電荷收集效率測量的不確定度來源包括:電荷測量、電錶校準因子、束品質校正因子、壓力和溫度校正、校準係數、參考劑量、定位和穩定性。
ציטוטים
“空氣流通式游離室是測定外照射放射治療中水吸收劑量的金標準。”
“在參考條件下,游離室的讀數可以通过使用校準係數以及一些校正因子來轉換為水吸收劑量,這些校正因子用於解決溫度、壓力和極性的影響。”
“雙電壓法 (TVM) 是 TRS-398 和 TG-51 操作規範推薦的用於確定游離室飽和因子的方法。”
“數值方法已被應用於高劑量和超高每次脈衝劑量射束,顯示出令人滿意的結果。”