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ORIGINALARBEIT

Andert sich die gemessene Dosis bei Anwendung der neuen DIN

6800-2 (2008) gegenuber der Ausgabe aus dem Jahr 1997?

Gunter Christ1,�, Oliver Steffen Dohm2, Ralf-Peter Kapsch3

1 Medizinische Physik, Universitatsklinik fur Radioonkologie Tubingen2 Sektion fur Biomedizinische Physik, Universitatsklinik fur Radioonkologie Tubingen3 Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig

Eingegangen am 14. Februar 2008; akzeptiert am 25. Marz 2008

T

Zusammenfassung

Die Neuauflage der DIN 6800-2 (1997) ist im Marz2008 erschienen. Am Prinzip der konsequenten Verwen-dung der Messgroße Wasser-Energiedosis hat sich nichtsgeandert. In vielen Punkten wurden jedoch modernereDaten und Vorgehensweisen aus internationalen Dosi-metrieprotokollen ubernommen. Erstmalig werden in ei-nem Dosimetrieprotokoll Werte fur Feldstorungskorrek-tionsfaktoren von Flachkammern angegeben, so dass mitdiesen Kammerbauarten bei Vorliegen eines Co-60-Ka-librierfaktors die Bestimmung der Wasser-Energiedosisohne Anschlussmessung ermoglicht wird.In dieser Arbeit wird die Neufassung der Norm DIN6800-2 vorgestellt und mit der alten Ausgabe verglichen.Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Fragestellung, wel-che Abweichung ergibt sich in der ermittelten Dosis beiAnwendung beider Protokolle auf eine gleiche Messung.Fur Photonenstrahlung sind die Abweichungen bei den inDeutschland weit verbreiteten Kammerbauarten nichtgroßer als ca. 0,3%, bei anderen Kammerbauarten kon-nen sie bis zu 0,5% betragen. Bei Elektronenstrahlungdagegen ist zum Teil mit großeren Abweichungen (bis0,5%) zu rechnen und bei einzelnen Kammerbauartensogar deutlich uber 1%.

Schlusselworter: Ionisationsdosimetrie, Dosimetrie-protokoll, DIN 6800-2

�Korrespondenzanschrift: Medizinische Physik, Klinik fur Radioonkolog

el.: +4970712986732; fax: +497071295920.

E-mail: gunter.christ@med.uni-tuebingen.de (G. Christ).

Does the measured dose change when applying

the new DIN 6800-2 (2008) versus the edition

from 1997?

Abstract

New edition of DIN 6800-2 (1997) has been published inMarch 2008. The concept of absorbed dose to water hasbeen retained unchanged. In many points modern dataand approaches were adopted to international dosimetryprotocols. For the first time values for the pertubationcorrection factors of plane parallel chambers are given ina dosimetry protocol. This enables the customer based ona Co-60 calibration factor to measure absorbed dose towater without any cross-calibration.In this paper new edition will be presented and comparedwith the old one. But main focus is set on the question, isthere any deviation in the determination of dose whenapplying both protocols to same measured values. Forphoton beams and for in Germany common used types ofionization chambers the deviations are not larger thanabout 0.3% and for other types not larger than 0.5%.However, in electron beams partly larger deviations upto 0.5% and for some types of ionization chambers evenmore than 1% may occur.

Keywords: Ionisation dosimetry, dosimetry protocol,DIN 6800-2

ie, Hoppe-Seylerstraße 3, D-72076 Tubingen.

Z. Med. Phys. 18 (2008) 180–188doi: 10.1016/j.zemedi.2008.03.002

http://www.elsevier.de/zemedi

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181G. Christ et al. / Z. Med. Phys. 18 (2008) 180–188

Einleitung

Mit der Veroffentlichung der Norm DIN 6800-2 im Jahr1997 [2] wurde weltweit erstmals das Konzept der Wasser-Energiedosis eingefuhrt und konsequent angewandt, wel-ches nachfolgend auch von den internationalen Dosime-trieprotokollen [6,7] ubernommen wurde. An diesemKonzept hat sich auch in der Neuausgabe der Norm imJahr 2008 [3] nichts geandert. Bedingt aber durch inter-nationale Weiterentwicklungen und neues Datenmaterialwar eine Uberarbeitung der Norm DIN 6800-2 erforder-lich, mit der mehrere Ziele verfolgt werden:

�

Weitgehende internationale Konsistenz in der Dosime-trie durch Anpassung an internationale Dosimetrie-konzepte, � Ausschluss von mehrdeutigen Vorgehensweisen, � Beseitigung vorhandener Fehler, � Vermeidung der Anschlussmessung von Flachkam-mern bei der Dosismessung in Elektronenstrahlungs-feldern, � Forderung einer Analyse der Messunsicherheit.

Weiterhin wurde besonderer Wert auf leichte Hand-habbarkeit fur die praktische Dosimetrie gelegt, indemder erste Teil rezeptbuchartig gestaltet wurde und derzweite Teil (der fur die eigentliche Dosisermittlung nichtunbedingt benotigt wird) den theoretischen Hintergrundfur ein tieferes Verstandnis liefert.

In dieser Arbeit werden die wichtigsten Unterschiedezwischen alter und neuer Ausgabe der Norm DIN 6800-2[2,3] aufgezeigt und es wird dargelegt, welche konkreteAuswirkung auf die gemessene Dosis die Anwendung bei-der Protokolle unter ansonsten identischen Messbedin-gungen mit sich bringt.

Getrennt fur hochenergetische Photonen- und Elektro-nenstrahlung wird unter der Annahme, dass mit kalibrier-ten Ionisationskammern eine Messung in einem Strahlen-feld vorliegt, zum einen die veranderte Vorgehensweisedargestellt und zum anderen der Unterschied in der nachbeiden Protokollen ermittelten Wasser-Energiedosis her-ausgearbeitet. Eine Veranderung in der ermittelten Dosisfuhrt zu einem veranderten Wert bei der Kalibrierung desDosismonitors und damit auch bei der dem Patientenapplizierten Dosis.

Material und Methoden

Ausgangspunkt dieser Untersuchung sind die beidenDIN-Normen mit der Nr. 6800-2, einmal aus dem Jahr1997 (alte Norm [2]) und zum anderen die Neufassungvom Marz 2008 (neue Norm [3]).

Die inhaltlichen Unterschiede zwischen beiden Normenwerden herausgearbeitet, was gleichzeitig zu einem Ver-

standnis der neuen Norm beitragen kann und deren Um-setzung erleichtern soll. Weiterhin werden fur verschie-dene Bauarten von Ionisationskammern unter der An-nahme gleicher Anzeigewerte des Ionisationsdosimetersdie nach beiden Normen ermittelten Dosiswerte vergli-chen. Bei Elektronenstrahlung mussen die Anzeigewertewegen der Anderung der Referenztiefen auf eine gleicheTiefendosis umgerechnet werden. Ein direkter Vergleichist allerdings nur fur diejenigen Bauarten von Ionisations-kammern moglich, fur die in beiden Normen Daten zurVerfugung gestellt werden. In der alteren Norm waren nurwenige Kammerbauarten aufgefuhrt, so dass sich ein di-rekter Vergleich auf diese beschranken muss. Der Anwen-der kann aber fur andere Kammerbauarten seine bisherigeDosisermittlung mit den Werten der neuen Norm verglei-chen und auf diese Weise ebenfalls eine Abschatzung derAuswirkungen vornehmen. Einige Daten sind ohnehinunabhangig von der Kammerbauart und konnen daherin jedem Fall miteinander verglichen werden.

Alle Prozentangaben beziehen sich immer auf die er-mittelte Dosis nach der neuen Norm im Vergleich zur al-ten, unabhangig davon, ob die betrachtete Große imZahler oder im Nenner der Grundgleichung zur Ermitt-lung derWasser-Energiedosis steht. Ein positiver Prozent-wert erhoht den nach neuer Norm ermittelten Wert derDosis und ein negativer erniedrigt diesen.

Ergebnisse

A. Allgemeines

Die wesentlichen Anderungen sind in der Tabelle 1 zu-sammengestellt. Der Anwendungsbereich der Norm hatsich geandert. Wahrend in der alten Norm Photonen-strahlung von 100 kV bis 50MV, g-Strahlung mit Ener-gien großer als 60 keV und Elektronenstrahlung von2MeV bis 45MeV abgedeckt waren, liegt der Energiebe-reich nun bei Photonenstrahlung zwischen 1MVund 50MVund bei Elektronenstrahlung zwischen 3MeV und 50MeV.Gammastrahlung ist auf Co-60 eingegrenzt worden.

Die entscheidende, begriffliche Anderung betrifft deneffektiven Messort und damit verbunden die Messortver-schiebung. Beide Begriffe werden in der neuen Norm nichtmehr verwendet. Stattdessen wurde der Messort als einPunkt im durch die Messsonde ungestorten Phantom ein-gefuhrt, fur den der Messwert der Wasser-Energiedosisermittelt werden soll. Statt der in der alten Norm vorge-schriebenen Messortverschiebung fur Kompaktkammernum den halben Innenradius wird nun eine Positionie-rungsvorschrift fur den Bezugspunkt einer Kammer vor-gegeben. Sie besagt fur Kompaktkammern, dass der Be-zugspunkt der Kammer um den halben Innenradius tieferals der Messort liegen muss. Inhaltlich wird damit das-selbe erreicht, nur die Betrachtungsweise wurde geandert.

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Tabelle 1

Zusammenstellung der Anderungen zwischen alter (1997) und neuer (2008) Ausgabe der Norm 6800-2.

Vergleichsgroße DIN 6800-2 (1997) DIN 6800-2 (2008)

Anwendungsbereich

Rontgenbremsstrahlung 100kV–50MV 1MV–50MV

Gammastrahlung 460 keV Co-60

Elektronenstrahlung2-45MeV 3–50MeV

Bezugsbedingungen

Abstand FOA: 100 cm FMA: 100 cm

Feldgroße 10� 10 cm2 Phantomoberflache 10� 10 cm2 in Messtiefe 5 cm

relativer Gradient der Tiefendosisverteilung

in 5 cm Wassertiefe0,005mm�1 0,006mm�1

Korrektionsfaktoren

Luftdichte kr Messung von Luftdruck und -temperatur

bzw. radioaktive KontrollvorrichtungMessung von Luftdruck und -temperatur

Luftfeuchte kh – im Unsicherheitsbudget berucksichtigtunvollstandige Sattigung kS Zwei-Spannungen-Methode bzw. Glei-

chungen nach Boag

Zahlenwertgleichungen bzw. Jaffe-Dia-

gramm

Polaritat kP keine Anderung

Verdrangung kr keine Anderung (siehe aber relativer Gradient unter Bezugsbedingungen)

Temperatur kT keine Anderung

Strahlungsqualitat kQ Basis IAEA TRS 277Basis IAEA TRS 398 (aber keine Korrek-

tion der Verdrangung, siehe Text)

Strahlungsqualitat kE Basis monoenergetische Elektronen Basis reale Spektren

Nichtreferenzbedingungen kNR–

Einflussfaktoren Tiefe, FOA, Feldgroße

und Achsenabstand

Storungsfaktoren

Wand pwall materialbezogen bauartbezogen

Fluenz ðpcavÞQ bzw Co keine Anderung

Fluenz (pcav)E andere Anpassungsgleichungen

Mittelelektrode pcel –Werte fur Kompaktkammern mit massiver

Al-Elektrode

Abschneideenergie pD– aufgefuhrt, aber zu 1 gesetzt

Parameter fur Strahlungsqualitat

Strahlungsqualitatsindex Q keine Anderung der Definition

Messung von QFOA oder FMA konstant FOA konstant

andere Anpassungsgleichungen

ElektronenstrahlungRp und R50;Ion R50

Weiteres

Referenztiefe Elektronen dmax bzw. minimal 1, 2, 3 cm zref ¼ 0; 6 � R50 � 0; 1

Positionierung Kompaktkammereffektiver Messort, Messortverschiebung

r/2Bezugspunkt r/2 tiefer als Messort

Positionierung Flachkammer Bezugspunkt in Messtiefe Bezugspunkt in wasseraquivalenter Tiefe

Werte fur k00E fur Flachkammern –fur 7 Bauarten angegeben, Anschlussmes-

sung entfallt

Messunsicherheitsanalyse – vorgeschrieben

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Durch die Einfuhrung der wasseraquivalenten Schichtdi-cke ergibt sich allerdings bei Flachkammern eine ge-ringfugige Veranderung in der Positionierung: Wahrendbisher der Bezugspunkt einer Flachkammer in die

gewunschte Tiefe gelegt wurde, werden nach der neuenNorm alle Materialien zwischen Phantomoberflache undBezugspunkt uber ihre volumenbezogene Elektronen-dichte skaliert und in eine wasseraquivalente Schichtdicke

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183G. Christ et al. / Z. Med. Phys. 18 (2008) 180–188

umgerechnet. Dies kann bei den gebrauchlichen Flach-kammern zu einer abweichenden Tiefenpositionierungvon 0,1 bis 0,2mm fuhren.

In Ubereinstimmung mit DIN 6809-6 wurde der Begriff

’’Referenzbedingungen

’’

aufgenommen, was in der altenNorm etwas unverstandlich mit

’’Geometrische Bezugs-

bedingungen fur den Ubergang zu anderen Strahlungs-qualitaten

’’

bezeichnet war. Auch dies stellt keineinhaltliche Anderung dar: bei Abweichungen der Messbe-dingungen von den Bezugsbedingungen werden Korrek-tionsfaktoren benotigt, die fur definierte geometrischeBedingungen, namlich die Referenzbedingungen, die ge-ringsten Unsicherheiten aufweisen. Weicht man von die-sen Referenzbedingungen ab, so sind fur die Korrek-tionsfaktoren entweder keine Werte oder Werte mithoherer Unsicherheit angegeben.

In den Bezugsbedingungen haben sich die in der Tabelle1 zusammengestellten Anderungen ergeben. Die Ande-rungen fur Abstand und Feldgroße haben auf den Wertdes Kalibrierfaktors einer Ionisationskammer einen furdie Praxis vernachlassigbaren Einfluss. Die Bedeutung derAnderung des relativen Gradienten wird beim Korrek-tionsfaktor fur Verdrangung besprochen.

Deutlichere Veranderungen gab es in der Elektronen-dosimetrie:

�

Das Ersatz-Anfangsenergieverfahren wurde zugunstender im Dosimetrieprotokoll IAEA TRS-398 [7] be-schriebenen Vorgehensweise aufgegeben. Der einzigeParameter zur Charakterisierung der Strahlungsqua-litat von Elektronenstrahlung ist in der neuen Normdie Halbwerttiefe R50 der Wasser-Energiedosis-Tiefen-verteilung. � Die Referenztiefe entspricht nicht mehr der Tiefe desDosismaximums, sondern wird in Abhangigkeit vonder Strahlungsqualitat berechnet; sie liegt bei hoherenElektronenenergien etwas tiefer als das Dosismaxi-mum. � Ein wesentliches neues Element ist die Verwendungvon Flachkammern mit einem Co-60-Kalibrierfaktorzur Ermittlung der Wasser-Energiedosis bei Elektro-nenstrahlung. Mit dieser Anderung wurde die bishernotwendige, vom Anwender durchzufuhrende An-schlussmessung mittels einer kalibrierten Kompakt-kammer bei der hochsten verfugbaren Elektronenener-gie ersetzt mit dem Ziel, die Sicherheit und Genauigkeitder Elektronendosimetrie in der Praxis zu erhohen [5].

Neu aufgenommen wurde das Kapitel zur Messunsi-cherheitsanalyse. Mit der neuen Norm wird gefordert,dass zu jeder Dosismessung eine Analyse der Messunsi-cherheit durchgefuhrt wird. Zur Hilfestellung fur den An-wender werden dazu in 3 Tabellen Beispiele fur Messun-sicherheitsanalysen bei haufig vorkommenden Messauf-gaben zur Verfugung gestellt.

B. Korrektionsfaktoren

Korrektion der Luftdichte (kr)

Die Korrektion der Luftdichte erfolgt in der neuen Normausschließlich uber die aktuellen Werte von Luftdruckund Temperatur im Messvolumen der Ionisationskam-mer. Die fruher favorisierte Luftdichtekorrektion mitHilfe der radioaktiven Kontrollvorrichtung stellt keineAlternative dar und dient nur noch der Sicherung desErgebnisses.

Korrektion der Luftfeuchte (kh)

Dieser Faktor ist neu aufgenommen. Da die Abweichungdes Korrektionsfaktors vom Wert 1 zwischen 30% und75% relativer Luftfeuchte vernachlassigbar (d.h. kleinerals 0,1%) ist, fuhrt dieser Korrektionsfaktor nicht zu an-deren Ergebnissen, jedoch wird er im Unsicherheitsbudgetberucksichtigt.

Korrektion fur unvollstandige Sattigung (kS)

In der alten Norm standen dem Anwender zwei Wege zurBestimmung des Korrektionsfaktors kS offen: Zum einendie experimentelle Zwei-Spannungen-Methode und zumanderen die Berechnung unter Verwendung der von Boagangegebenen Gleichungen. In der neuen Norm sind fureinige weit verbreitete Kammerbauarten Zahlenwertglei-chungen zur Berechnung von kS angegeben [1]. Nur furnicht aufgefuhrte Kammerbauarten bzw. fur Messbedin-gungen, die außerhalb der Gultigkeitsbereiche der Zah-lenwertgleichung liegen, ist die im Anhang der Norm be-schriebene, experimentelle Vorgehensweise zur Bestim-mung dieses Korrektionsfaktors anzuwenden.

Die Gleichung in der Ausgabe 1997 zur Berechnung derSattigungskorrektion fur gepulste Strahlung lautet:

kS ¼ 1þ 0; 54Di � d

2

U(1)

und die entsprechende Gleichung in der neuen Norm:

ks ¼ 1þgþ d �Dp

U¼ 1þ

gUþ

d �Dp

U(2)

U ist die Kammerspannung in Volt, d der Elektroden-abstand in mm und g sowie d sind kammerabhangige, fureinige Bauarten von Ionisationskammern angegebeneKonstanten. Di wurde in der alten Norm als

’’Energiedo-

sis je Strahlungsimpuls

’’

bezeichnet, wobei nicht klar war,ob damit die Wasser- oder die Luft-Energiedosis gemeintwar (laut der Boagschen Theorie ist dies die Luft-Ener-giedosis im Messvolumen der Kammer – die irrtumlicheVerwendung der Wasser-Energiedosis hat jedoch einen

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vernachlassigbaren Einfluss auf den Wert des Korrek-tionsfaktors kS). In der neuen Norm bezeichnet Dp nuneindeutig die Wasser-Energiedosis pro Strahlungsimpuls.

In guter Naherung (pers. Mitteilung Bruggmoser) istd ¼ 0,45 � d 2. Der zweite Term rechts in Gl. (2) beschreibtdie Anfangsrekombination und der letzte Term die Volu-menrekombination, wahrend in Gl. (1) beide Rekombi-nationsarten in einem Term vereinigt sind. Konkret hatdies folgende Auswirkung: Bei einer Kammerbauart, beider g/U vernachlassigbar ist, fuhrt Gl. (2) zu einem klei-neren Korrektionsfaktor und damit auch zu einem gerin-geren Wert der ermittelten Dosis und zwar umso mehr, jegroßer Di bzw. Dp, d und d sind und je kleiner U ist. Um-gekehrt kann bei einer Kammerbauart mit starker An-fangsrekombination kS nach Gl. (2) großer werden, wennder zweite Term in Gl. (2) die Differenz der beiden letztenTerme von Gl. (1) und Gl. (2) ubersteigt. So andert sich imungunstigsten Fall bei nicht zu hoher Dosisleistung (sieheTabelle 1 der neuen Norm) der Korrektionsfaktor furunvollstandige Sattigung bei einer Farmer-Kammer um�0,3% und bei der Advanced Markuskammer um+0,2%. In den meisten Anwendungsfallen sind die Ab-weichungen jedoch deutlich geringer. Keine Anderung er-gibt sich, wenn ein Anwender der alten Norm diesen Kor-rektionsfaktor aus einem Jaffe-Diagramm korrekt ermit-telt hatte.

Korrektion der Polaritat der Kammerspannung (kP)

Bei diesem Korrektionsfaktor hat sich prinzipiell nichtsgeandert. In der Beschreibung ist aber eine wesentlicheVerbesserung erreicht worden. So steht in der Ausgabevon 1997:

’’Der Kalibrierfaktor einer Kammer bezieht

sich auf eine bestimmte Polaritat und berucksichtigt be-reits die Wirkung des Polaritatseffektes bei der Kalibrie-rung.

’’

und im Gegensatz dazu in der Ausgabe 2008:’’Der

Kalibrierfaktor einer Kammer gilt fur die im Kalibrier-schein angegebene Polaritat und ist daher durch den Po-laritatseffekt bei Bezugsbedingungen beeinflusst.

’’

Wah-rend erstere Ausfuhrung immer zu Missverstandnissenfuhrte, ist die Aussage der aktuellen Ausgabe eindeutig.

Zusatzlich wird in der neuen Fassung darauf hingewie-sen, dass bei Nichtvorhandensein von Co-60-Gamma-strahlung ersatzweise auch Photonenstrahlung der kleins-ten verfugbaren Photonenenergie zur (naherungsweisen)Bestimmung des Nenners (siehe Gl. (4) der neuen Norm)verwendet werden kann.

Korrektion fur Verdrangung (kr)

Die Anderung des Bezugswertes des Gradienten der Tie-fendosiskurve in der Bezugstiefe (siehe Tabelle 1) hat furKompaktkammern folgende Konsequenz: Der Korrek-tionsfaktor kr vergroßert sich um 0,05% pro mm Innen-

radius. Da ubliche Kammerbauarten einen Radius o4mmhaben, belauft sich dieser Effekt auf maximal +0,2%.Um den gleichen Faktor musste der Kalibrierfaktor nacheiner Kalibrierung bei neuem Gradienten kleiner werden,so dass das Produkt kr �N wieder den gleichen Wert er-gibt. Wird aber fur eine Kompaktkammer, die nach dembisher gultigen Gradienten kalibriert war, der Korrek-tionsfaktor kr mit dem neuen Gradienten berechnet, soerhoht sich dadurch der Korrektionsfaktor und damit derWert der ermittelten Dosis um den oben angegebenenWert. Ublicherweise wird bei der Kalibrierung einer Ioni-sationskammer keine Korrektion des Kalibrierfaktorsbezuglich des Gradienten der Tiefendosisverteilungdurchgefuhrt, so dass keine Anderung des Kalibrierfak-tors in Folge der Einfuhrung der neuen Norm zu erwartenist (der Einfluss der Tiefendosisverteilung sollte in derMessunsicherheit des Kalibrierfaktors berucksichtigtsein). Konkret bedeutet dies aber eine Erhohung des Wer-tes der ermittelten Dosis aufgrund dieses Korrektionsfak-tors um bis zu 0,2%.

Korrektion fur weitere Temperatureffekte (kT)

Außer auf die Luftdichte kann sich die Temperatur z. B.auch auf Bauteile von Kammer und Anzeigegerat auswir-ken. Da hieruber in der Regel keine Informationen vor-liegen, wird der Korrektionsfaktors kT in neuer wie inalter Ausgabe der Norm unverandert zu 1 angenommen.

Korrektion unter Nichtreferenzbedingung (kNR)

Dieser Korrektionsfaktor ist zwar neu aufgenommen unddie Einflussfaktoren sind aufgelistet (siehe Tabelle 1), daaber bis auf wenige Ausnahmen keine Werte angegebenwerden konnen, muss dieser Faktor zu 1 angenommenwerden. Nur fur Elektronenstrahlung sind tiefen-abhangige Naherungsformeln zur Berechnung der Brems-vermogensverhaltnisse Wasser zu Luft und zur Berech-nung der Storung durch den Hohlraum fur Kompakt-kammern und die Markuskammer angegeben.

C. Photonenstrahlung

Strahlungsqualitatsindex (Q)

An der Definition des Strahlungsqualitatsindexes (Quoti-ent aus Anzeige in 20 cm bzw. 10 cmWassertiefe bei einemFokus-Messort-Abstand (FMA) 100 cm und einer Feld-große 10 cm � 10 cm am Messort) hat sich nichts gean-dert. Die erforderlichen Messungen zur Bestimmungdes Strahlungsqualitatsindexes erfolgen aber jetzt aus-schließlich bei einem konstanten Fokus-Oberflachen-Ab-stand (FOA) von 100 cm und einer Feldgroße 10 cm �10 cm an der Oberflache. Die gegenuber der Definition

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abweichende Messvorschrift ist durch die einfachere Mes-sung bei konstantem FOA gegenuber einer Messung beikonstantem FMA begrundet. Zur Berechnung von Q wirdin der neuenNorm folgende Anpassungsformel angegeben:

Q ¼ 1; 2661 �M20

M10� 0; 0595 (3)

Dabei sind M20 bzw. M10 die Anzeigen eines Ionisa-tionsdosimeters in 20 cm bzw. 10 cm Wassertiefe bei kon-stantem Fokus-Oberflachen-Abstand von 100 cm und einerFeldgroße an der Oberflache von 10 � 10 cm2. Gl. (3) fuhrtim Vergleich zur entsprechenden Gleichung in der altenNorm im gesamten Energiebereich zu einer maximalenAnderung in Q um 0,8%, was jedoch nur zu einer ver-nachlassigbaren Anderung des Korrektionsfaktors kQ fuhrt.

Korrektion fur Strahlungsqualitat (kQ)

Das der alten Norm zugrunde liegende Datenmaterial ba-sierte auf IAEA TRS 277 [6], wahrend die in der neuenNorm angegebenen Werte fur kQ aus den Daten ausIAEA TRS 398 [7] durch Multiplikation mit dem Quoti-enten der Verdrangungsstorungsfaktoren bei Co-60 bzw.bei der Strahlungsqualitat Q (pdis)Co/(pdis)Q gewonnensind. In der neuen Norm sind Daten fur wesentlich mehrKammerbauarten angegeben und in einem Anhang wirddie Berechnung der Werte detailliert beschrieben. Ver-gleicht man direkt die Werte der in beiden Normen auf-gefuhrten Kammerbauarten, so zeigen sich Abweichun-gen von maximal +0,35% bzw. �0,31% bezogen auf diealte Norm. Fur die in Deutschland großtenteils verwen-deten Kammerbauarten im ublichen Energiebereich lie-gen die Abweichungen noch deutlich darunter.

Zusammenfassung Photonenstrahlung

Anderungen in dem Wert der ermittelten Dosis nachneuer und alter Norm sind bei Photonenstrahlung ge-ring. Die Abweichungen in den kQ-Werten liegen, soweitein Vergleich moglich ist, innerhalb ca. 70,3%. Durchden Korrektionsfaktor fur Verdrangung konnen bisca.+0,2% hinzukommen. Addieren sich beide Werte ingleicher Richtung, so kann die Anderung im ungunstigs-ten Fall +0,5% betragen. Abhangig von der bisherigenVorgehensweise kann der Korrektionsfaktor fur unvoll-standige Sattigung um bis zu ca. �0,3% kleiner ausfallen.Insgesamt sollte sich der Wert der ermittelten Dosis umnicht mehr als �0,4% bis +0,5% andern.

D. Elektronenstrahlung

Strahlungsqualitat (R50)

Die Halbwerttiefe R50 der Wasser-Energiedosis ist nachneuer Norm der einzige Parameter zur Kennzeichnung

der Strahlungsqualitat. In der alten Norm waren zwei Pa-rameter erforderlich: die praktische Reichweite Rp und dieHalbwerttiefe der Ionendosis R50,lon. Die mit Ionisations-kammern nicht direkt messbare Halbwerttiefe der Was-ser-Energiedosis R50 kann aus der Halbwerttiefe der Io-nendosis R50,lon nach folgenden Gleichungen abgeschatztwerden (Gl. (8) und Gl. (9) der neuen Norm):

R50 ¼ 1; 029 � R50;lon � 0; 06 cm ðR50;lon � 10 cm Þ (4)

R50 ¼ 1; 059 � R50;lon � 0; 37 cm ðR50;lon410 cm Þ (5)

Referenztiefe (zref)

Die Referenztiefe zref ersetzt die Tiefe des Dosismaxi-mums dmax bzw. die Tiefe von minimal 1, 2 oder 3 cm, jenach mittlerer Elektronenenergie an der Oberflache. Sieberechnet sich jetzt nach folgender Gleichung:

zref ¼ 0; 6 � R50 � 0; 1 cm (6)

Fur niedrige Elektronenergien fallen zref und dmax na-hezu zusammen, bei hoheren liegt zref aber tiefer.

Korrektion fur Strahlungsqualitat (k0E)

Durch die Anderung der Parameter fur die Strahlungs-qualitat und der Referenztiefe ist ein direkter Vergleichschwierig, da bei gleichem R50 der Wert fur Rp variierenkann und umgekehrt. Um dennoch eine Abschatzung derzu erwartenden Anderungen im k0E Wert vornehmen zukonnen, sind wir folgendermaßen vorgegangen: Fur vor-gegebene R50,lon-Werte wird R50 aus den Gl. (4) und (5)ermittelt.

Mit Gl. (B.17) der neuen Norm kann daraus Rp abge-schatzt werden:

Rp ¼ 1; 271 � R50 � 0; 23 cm (7)

Damit liegen alle Daten vor, um nach alter (siehe In-terpolationsformeln in Anhang B) und neuer Norm (sieheGl. (12) in Kapitel 9.2.4) k0E Werte fur die Tiefe zref nachGl. (6) berechnen und miteinander vergleichen zu konnen.Das Ergebnis zeigt Abbildung 1. In dieser Abbildung sindzusatzlich die Abweichungen eingetragen, wie sie sich an-hand der am Linac der PTB (Typ: SL-75/20) gemessenenWerte fur R50,lon und Rp (Elektronenenergiestufen von6MeV bis 20MeV) ergeben. Die Unstetigkeit beiR50,lon ¼ 7,5 cm ruhrt von einem Wechsel der Interpola-tionsformel fur k0E der alten Norm bei einer Ersatzan-fangsenergie von 25MeV her, was sich auch in (Abb. 3)widerspiegelt. Fur den in der Klinik ublichen Energiebe-reich liegen die Abweichungen zwischen ca. �0,3% bis�0,7%.

Grund hierfur ist zum einen die geanderte Vorgehens-weise, aber auch die Tatsache, dass die Bremsvermogens-verhaltnisse der alten Norm fur monoenergetische

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Abbildung 1. Relative Anderung im k0E-Wert zwischen alter und neuer Ausgabe von DIN 6800-2 als Funktion der Halbwerttiefe der

Ionendosis.

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Elektronen (IAEA TRS 277 [6]) berechnet sind, wahrenddiejenigen der neuen Norm auf realen Spektren beruhen(IAEA TRS 398 [7], [4]). Es hat sich also nicht nur dieVorgehensweise, sondern auch das Datenmaterial gean-dert.

Korrektion des bauartabhangigen Faktors (k00E)

In diesem Faktor sind alle Storungsfaktoren p subsumiert.Nach neuer Norm gilt:

k00E ¼ðpwallpcavpcelpDÞR50

ðpwallpcavpcelpDÞCo(8)

Dabei sind pwall der Kammerwand-Storungsfaktor,pcav der Fluenz-Storungsfaktor, pcel der Mittelelektro-den-Storungsfaktor und pD der Storungsfaktor fur veran-derte Abschneideenergie D, jeweils bei dem Parameter furStrahlungsqualitat R50 bzw. Co-60. Uber den Storungs-faktor pD liegen noch keine gesicherten Daten vor, wes-halb er in der jetzigen Fassung noch zu 1 angenommenwird.

In der alten Norm waren die Feldstorungen nur pau-schal fur die Elektronenenergie E (pE) bzw. Co-60-Gam-mastrahlung (pCo) angegeben, wobei bei pE nur dieFluenzstorung pcav und bei pCo nur die Kammerwand-Storung pwall berucksichtigt war.

a. Mit Kompaktkammern

Bei Kompaktkammern gilt nach neuer Norm in guterNaherung:

k00E ¼ðpcavpcelÞR50

ðpwallpcelÞCo(9)

Fluenzstorungsfaktor ðpcavÞR50

Fur die Storung durch den luftgefullten Hohlraum einerKompaktkammer ist die gleiche Funktion, aber mit un-terschiedlichen Konstanten und Energieparametern ange-geben (siehe Gl. (15) in Kapitel 9.2.5.2 (neu) gegenuberGl. (B.7) in Anhang B (alt)). Ein direkter Vergleich istwiederum schwierig, da bei gleichem R50 die praktischeReichweite variieren kann. Eine Abschatzung der zu er-wartenden Unterschiede kann aber wie im Kapitel zuvorgemacht werden, indemWerte fur R50,lon vorgegeben wer-den und daraus Werte fur R50, Rp, und Eðzref Þ ermitteltwerden. Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse fur die simulier-ten Daten sowie fur die am PTB-Linac erhaltenen Werte.Die Abweichungen reichen bis maximal +0,5% bei einemRadius von 4mm.

Produkt aus k0E und pcav

Die Abweichungen fur das Produkt aus den beidenGroßen k0E und pcav zeigt Abbildung 3. Fur den ublichenEnergiebereich und Kammerradien bis 3mm liegen dieAbweichungen maximal bei ca. �0,5%.

Wandstorungsfaktor ðpwallÞco

In der neuen Norm sind fur eine Vielzahl von Kammer-bauarten Werte von (pwall)Co angegeben, wahrend in deralten Norm nur fur vier Wandmaterialien Werte aufge-nommen waren. Fur Kammerbauarten mit Wandmate-rialien PMMA und Graphit erhoht sich dadurch der Wertder ermittelten Dosis zwischen 0% und maximal +0,3%,mit Wandmaterial C552 bis zu +1% und mit Wandma-terial Polystyrol zwischen �0,4% bis +1,3%. In der alten

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Abbildung 2. Relative Anderung der pcav-Werte fur Kompaktkammern verschiedener Radien zwischen alter und neuer Ausgabe

von DIN 6800-2 als Funktion der Halbwerttiefe der Ionendosis.

Abbildung 3. Relative Anderung des Produkts aus den k0E - und pcav-Werten fur Kompaktkammern verschiedener Radien zwischen

alter und neuer Ausgabe von DIN 6800-2 als Funktion der Halbwerttiefe der Ionendosis.

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Norm waren die Wandmaterialen Delrin, A–150 undNylon 66 nicht aufgefuhrt. Geht man davon aus, dassder Anwender in diesem Fall fur (pwall)Co den Wert 1 an-genommen hat, so ergaben sich fur diese Kammern Ab-weichungen in der ermittelten Dosis zwischen �1,6% und+0,9%.

Mittelelektroden-Storungsfaktor pcel

In der alten Norm war die Storung durch die Mittelelek-trode nicht aufgefuhrt. Dagegen haben Kammerbauartenmit einer kompakten Mittelelektrode aus Aluminium jetzteinen zusatzlichen Faktor fur das Verhaltnis beiderStorungsfaktoren bei Elektronenstrahlung bzw. Co-60-

GammastrahlungðpcelÞR50

ðpcelÞCovon 1,005, was bei diesen Kam-

merbauarten zu einem hoherenWert der ermittelten Dosisvon +0,5% fuhrt.

Zusammenfassung Elektronenstrahlung mit Kompaktkam-mern

Anderungen in der Korrektion fur unvollstandige Satti-gung und Verdrangung sind wie zuvor angegeben weitge-hend vernachlassigbar. Das Produkt aus k0E und ðpcavÞR50

fuhrt zu einer Reduktion in der ermittelten Dosis vonca. �0,5% (siehe Abb. 3), was bei Kammern mit massiverMittelelektrode aus Aluminium (aber tatsachlich nur beidiesen) durch den Korrektionsfaktor pcel weitgehendkompensiert wird. Fur die in Deutschland am weitestenverbreiteten Kammerbauarten mit Wandmaterial ausPMMA bzw. Graphit ist die Erhohung im Wert der er-mittelten Dosis aufgrund des Faktors (pwall)Co kleiner als+0,3%. Bei anderen Kammerbauarten konnen dieseAbweichungen aber zwischen �1,6% bis +0,9% betra-gen. Hier muss der Anwender also schon im Detailnachschauen, in welchem Umfang sich der Wert der

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ermittelten Dosis zwischen Anwendung der neuen bzw.der alten Norm andert.

b. Mit Flachkammern

Bei Flachkammern gilt in guter Naherung:

k00E ¼ðpwall pDÞR50

ðpwall pcav pDÞCo(10)

In der alten Norm waren fur Flachkammern keineWerte angegeben. Fur diejenigen Flachkammern, fur diein der neuen Norm ein Wert fur k00E angegeben ist, ist prin-zipiell mit den gleichen Abweichungen zu rechnen wie furKompaktkammern, da diese k00E-Werte auf der Basis derneuen Norm durch vielfache, an 4 Zentren in Deutsch-land durchgefuhrte Anschlussmessungen mittels kalibrier-ter Kompaktkammern bei hohen Elektronenenergien(Z15MeV) ermittelt worden sind [5]. Fur niedrigere Elek-tronenenergien geht aber zusatzlich das Verhaltnis derk0E-Werte aus niedriger zu hoher Elektronenenergie (En-ergie, bei der die Anschlussmessung durchgefuhrt wurde)ein, das sich zwischen alter und neuer Norm ebenfalls ge-ringfugig, bis zu ca. 0,2% verandert hat (siehe Abb. 1).

Literatur

[1] Bruggmoser G, Saum R, Schmachtenberg A, Schmid F, Schule E.Determination of the recombination correction factor kS forsome specific plane-parallel and cylindrical ionization chambersin pulsed photon and electron beams. Phys Med Biol 2007;52:N35–50.

[2] DIN 6800-2, Dosismessverfahren nach der Sondenmethode fur Pho-tonen- und Elektronenstrahlung. Teil 2: Ionisationsdosimetrie. Deut-sches Institut fur Normung, Oktober 1997.

[3] DIN 6800-2, Dosismessverfahren nach der Sondenmethode fur Pho-tonen- und Elektronenstrahlung. Teil 2: Dosimetrie hochenergeti-scher Photonen- und Elektronenstrahlung mit Ionisationskammern.Deutsches Institut fur Normung, Marz 2008.

[4] Ding GX, Rogers DWO, Mackie TR. Calculation of stopping powerratios using realistic clinical electron beams. Med Phys 1995;22:489–501.

[5] Kapsch R-P, Bruggmoser G, Christ G, Dohm O S, Hartmann G H,Schule E. The application of 60Co calibrated plane-parallel chambersin electron dosimetry. Phys Med Biol 2007;52:7167–81.

[6] TRS 277. Absorbed Dose Determination in Photon and Electronbeams. An International Code of Practice. Technical Reports SeriesNo. 277, International Atomic Energy Agency, Wien 1987.

[7] TRS 398. Absorbed Dose Determination in External BeamRadiotherapy. An International Code of Practice for DosimetryBased on Standards of Absorbed Dose to Water. TechnicalReports Series No. 398, International Atomic Energy Agency, Wien2000.