Vergleich von Thermolumineszenzdosimetern und Halbleiterdetektoren in der Kleinfelddosimetrie für präklinische Anwendungen in der Strahlentherapie

Abstract

Die Strahlentherapie ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Behandlung von Tumoren. Dosimetrie bezeichnet die Methodik und Technik zur Messung und Berechnung der Strahlendosis und ist ein zentraler Bestandteil in der Behandlung, Forschung und der Qualitätssicherung der Radioonkologie. Die Dosimetrie kleiner Strahlenfeldern ist aufgrund technischer und physikalischer Gegebenheiten eine besondere Herausforderung. So haben beispielsweiße die Bragg-Gray-Cavity-Theorie, die Abschirmung des Brennflecks, die Reichweite der Sekundärelektronen und der Volumeneffekt einen großen Einfluss auf die Dosismessung. In dieser Arbeit werden Thermolumineszenzdosimeter mit einem Halbleiterdetektor in Röntgenstrahlung mit kleinen Strahlfeldern miteinander verglichen. Ziel ist es herauszufinden, ob Thermolumineszenzdosimeter sich, unter diesen Bedingungen, in gleicher Weise für die Dosismessung eignen wie Halbleiterdetektoren. Hierzu wurden die Detektoren mit 200 kV Röntgenstrahlen bestrahlt. Es wurde in unterschiedlichen Tiefen und mit unterschiedlichen Kollimatorgrößen gemessen. Die untersuchten Eindringtiefen waren 1mm, 5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 35mm und 50mm. Die Kollimatorgrößen waren von 5mm, 7mm, 8mm, 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm Durchmesser. Weiters wurden Vergleichsmessungen ohne Kollimation durchgeführt. Bei der Handhabung der Thermolumineszenzdosimeter müssen der Auslesevorgang und der Annihilationsprozess besonders berücksichtigt werden, wie in dieser Arbeit dargestellt wird. Um die Daten der beiden Detektorsysteme miteinander vergleichen zu können wurden sie bei 8mm Kollimatorgröße und 20mm Eindringtiefe normiert. Bei der statistischen Auswertung der Daten wurden deskriptive Methoden, sowie Hypothesentests zur Ermittlung von detektorseitigen Unterschieden im Tiefendosisverlauf durchgeführt. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass der Verlauf der Tiefendosiskurven für beide Detektorsysteme ähnlich ist, also keine signifikanten Unterschiede ermittelt wurden. Da beide Detektorsysteme ein vergleichbares Ansprechverhalten aufwiesen, sind sowohl Thermoluminiszenzdosimeter als auch Halbleiterdetektoren für die Messungen in kleinen Röntgenfeldern geeignet. Aufgrund des Workflows und des zeitlichen Aufwands beim Arbeiten mit Thermolumineszenzdosimeter eignen sich diese in nur wenigen Ausnahmefällen für die klinische Routine. Die Halbleiterdetektoren wiederum können zwar direkt ausgelesen werden, allerdings müssen sie mit einem Elektrometer verbunden werden wodurch es nicht möglich ist sie in einen Organismus zu implantieren. Daraus lässt sich schließen, dass beide Detektorsysteme Vor- und Nachteile mit sich bringen und keines der beiden Systeme in allen Anwendungsmöglichkeiten voll einsetzbar ist. Des Weiteren haben sich durch die Ergebnisse dieser Arbeit diverse Möglichkeiten für weiterführenden Arbeiten ergeben. Die Verwendung von Thermolumineszenzdosimeter in der präklinischen Partikelbestrahlung, wird zeitnah näher untersucht werden.

Datum der Bewilligung	2024
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Betreuer/-in	Peter Kuess (Betreuer*in) & Mario Scheweder (Betreuer*in)