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ORIGINALARBEIT

Monitortabellen fur Elektronenstrahlung in der Strahlentherapie

Gunter Christ1,�, Oliver Steffen Dohm2

1 Klinik fur Radioonkologie, Universitatsklinikum Tubingen, Medizinische Physik2 Sektion fur Biomedizinische Physik

Eingegangen am 1. Dezember 2006; akzeptiert am 12. Marz 2007

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Zusammenfassung

Die Anwendung von Elektronenstrahlung in der Strah-lentherapie erfolgt vielfach noch uber Monitortabellen,auch wenn 3-D-Bestrahlungsplanungssysteme fur Elek-tronenstrahlung verfugbar sind. Die Grunde hierfur sind:Die Notwendigkeit fur den Einsatz eines Planungssys-tems wird nicht eingesehen, dessen Berechnungsalgorith-men wird nicht vertraut, Monte-Carlo-Programme brau-chen zu lange oder der Aufwand fur die Erstellung derBasisdaten wird als zu groß angesehen. Die zunehmendenklinischen Anforderungen sowohl an die Genauigkeit inder Dosimetrie als auch an die Konformitat der Bestrah-lungsfelder erfordern jedoch auch eine hohere Qualitat inden Monitortabellen. In dieser Arbeit werden die wich-tigsten Aspekte zur Erstellung moglichst praziser Moni-tortabellen fur Elektronenstrahlung zusammengestelltund diskutiert.Fur einen in der Strahlentherapie typischen Elektronen-linearbeschleunigertyp werden die Messmittel und dieMessung der erforderlichen Basisdaten fur Elektronen-Monitortabellen beschrieben.Der Aufbau einer Monitortabelle fur Standard-tubusgroßen wird vorgestellt, die auf individuelle Elek-tronenblenden, auf variablen Tubus-Oberflachen-Ab-stand, auf Schrageinfall und auf die Verwendung vonBoli erweitert werden kann. Beispielhafte Werte fur ei-nen Elekta-Beschleuniger sind in mehreren Tabellen zu-sammengefasst.

Schlusselworter: Monitortabellen, Elektronenstrah-lung, Strahlentherapie

�Korrespondenzanschrift: Medizinische Physik, Klinik fur Radioon-

ologie, Universitatsklinikum Tubingen, Hoppe-Seyler-Straße 3,

-72076 Tubingen. Tel.: 004970712986732; fax: 00497071295920.

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

Monitor tables for electron beams in

radiotherapy

Abstract

The application of electron beams in radiotherapy is stillbased on tables of monitor units, although 3-D treatmentplanning systems for electron beams are available. Thishave several reasons: The need for 3-D treatment plann-ing is not recognized; there is no confidence in the ca-lculation algorithm; Monte-Carlo algorithms are tootime-consuming; and the effort necessary to measure ba-sic beam data for 3-D planning is considered dispropor-tionate. However, the increasing clinical need for higherdosimetric precision and for more conformal electronbeams leads to the requirement for more sophisticatedtables of monitor units. The present paper summarizesand discusses the main aspects concerning the prepara-tion of tables of monitor units for electron beams.The measurement equipment and procedures for measu-ring basic beam data needed for tables of monitor unitsfor electron beams are described for a standard radiationtherapy linac.The design of tables of monitor units for standard elect-ron applicators is presented; this design can be extendedfor individual electron inserts, to variable applicatorsurface distances, to oblique beam incidence, and theuse of bolus material. Typical data of an Elekta linac arepresented in various tables.

Keywords: Monitor tables, electron radiation, radi-ation therapy

Einleitung

In der Anwendung von Elektronenstrahlung in der Strah-lentherapie sind Monitortabellen in Papierform oder elek-tronisch weit verbreitet. Aufgrund zunehmender Verwen-dung individueller Elektronenblenden, auch bei variablem

Z. Med. Phys. 17 (2007) 190–196doi: 10.1016/j.zemedi.2007.03.004

http://www.elsevier.de/zemedi

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Fokus-Oberflachen-Abstand und auch unter Schragein-fall, kann nicht mehr jedes individuelle Bestrahlungsfeldseparat ausgemessen werden. Um dennoch einfache Mo-nitortabellen mit ausreichender Genauigkeit anbieten zukonnen, muss der Umfang der Basisdaten fur diese Ta-bellen deutlich ausgeweitet werden. Ausgehend von Mo-nitortabellen fur Standardelektronentubusse werden hier-zu Relativfaktoren bestimmt, die Form, Große und Lageder Einblendung des Elektronenfeldes, den Tubus-Ober-flachen-Abstand (TOA) und den Strahleneinfallswinkelberucksichtigen. Monitortabellen eignen sich grundsatzl-ich nicht zur Darstellung dreidimensionaler Dosisvertei-lungen und auch eine Berucksichtigung von Inhomogen-itaten lasst sich praktisch nicht erreichen. Im einfachstenFall erlauben sie die Ermittlung der Monitorvorwahl zurErreichung einer verordneten Dosis in einem Punkt desPatienten unter eindeutig definierten geometrischenRandbedingungen. In der Regel liegt dieser Punkt aufder Zentralachse bzw. der Strahlenfeldachse [4] in der en-ergie- und feldgroßenabhangigen Tiefe des Dosismaxi-mums oder einer anderen Referenztiefe [3]. Enthalt dieMonitortabelle zusatzlich tiefenabhangige Information,so ist auch noch die Dosisverteilung entlang der Zentral-achse bzw. der Strahlenfeldachse bekannt. Ist die dreidi-mensionale Dosisverteilung gesucht, so bleibt nur die Ver-wendung eines entsprechenden Bestrahlungsplanungssys-tems (BPS), vorzugsweise ein Monte-Carlo- basiertesBPS, ubrig.

In Zeiten zunehmender Arbeitsbelastung durch zuneh-menden Arbeitsumfang bei gleichzeitig abnehmender Per-sonalstarke muss man sich aber auch Gedanken darubermachen, welche Daten nach einer Reparatur bzw. einerJahreswartung durch die Herstellerfirma neu gemessenbzw. uberpruft werden mussen, um die vorhandenen Ba-sisdaten nicht neu erfassen zu mussen. Es sollte das Zielsein, nach entsprechenden Eingriffen mit moglichst weni-gen Messdaten eine Maschine wieder in ihren ursprungli-chen Zustand versetzen zu konnen, unter denen die Ba-sisdaten gewonnen worden sind, um Anderungen an denMonitortabellen einschließlich einer aufwandigen Uber-prufung derselben zu vermeiden. Auch hierzu sollen lang-jahrige eigene Erfahrungen vorgestellt und diskutiert wer-den.

Da es auch um die Erfassung von Basisdaten fur Elek-tronenstrahlung geht, werden zusatzlich einige Aspektezur Dosimetrie bei Elektronenstrahlung unter Berucks-ichtigung des Entwurfs von DIN 6800-2 (2006) [3] sowieganz allgemein praktische Tipps angesprochen.

Material und Methoden

Ausgangspunkt ist ein in der Strahlentherapie ublicherElektronenlinearbeschleunigertyp mit mehreren Energie-stufen. Standardelektronentubusse unterschiedlicher

Große sind vorhanden. Die Einstellung der Photonen-blenden ist entweder werksseitig oder vom Anwenderdurchgefuhrt und fur jede Elektronenenergie und jede Tu-busgroße eindeutig festgelegt (Vorsicht: Eine Verande-rung dieser Blendeneinstellung hat weit reichende Konse-quenzen zur Folge [1]). Die Elektronenenergie jeder no-minellen Energiestufe wird nach einem Dosimetrieproto-koll eingestellt, also z.B. nach DIN 6800-2 (1997) [2] uberdie praktische und 50%-Reichweite oder nach dem Ent-wurf von DIN 6800-2 (2006) [3] uber die 50%-Reichweite.Diese Einstellung erfolgt bei einer festgelegten Referenz-tubusgroße vref (10� 10 cm2 oder 20� 20 cm2). Mit diesenEnergieparametern kann man die tiefen- und energie-abhangigen Korrektionsfaktoren kE(z) ermitteln, wie siefur die Ionisationsdosimetrie benotigt werden [2,3]. Es istwichtig zu erwahnen, dass die bei der Referenztubusgroßegewonnenen Energieparameter und die damit bestimmtenenergieabhangigen Korrektionsfaktoren einer Energiestu-fe auch fur alle anderen Tubusgroßen ubernommen wer-den. Die Konvertierung von Tiefen-Ionendosisverteilun-gen in Energiedosisverteilungen lasst man in der Regel javon der Messsoftware automatisch vornehmen. Hierbeimuss aber darauf geachtet werden, dass die zur Konver-tierung verwendeten Energieparameter aus der Tiefendo-sisverteilung (TDV) der Referenztubusgroße entnommensind.

Von Klinik zu Klinik verschieden ist die Wahl des nor-malen Bestrahlungsabstandes Fref bei Elektronenstrah-lung. Bei den Herstellerfirmen Elekta, Siemens undVarian betragt der Abstand von der Unterkante der Stan-dardelektronentubusse zum nominellen Quellpunkt 95 cmbzw. zum Isozentrum 5 cm. Unterschiedlich wird aber dieDefinition der Feldgroße gesehen. Bei Elekta entsprichtdie Großenangabe eines Endrahmens der nominellenFeldgroße, wahrend bei den beiden anderen Firmen derEndrahmen um 5% kleiner ist, d.h. die nominelle Feld-große ist nach dem Strahlensatz in der Isozentrumsebenegegeben. Dies legt nicht zwangsweise, aber in vielen Fallenvielleicht doch unterbewusst nahe, dass bei Elekta-Be-schleunigern der Tubus direkt auf die Patientenoberflacheaufgesetzt wird und bei Siemens- und Varian Beschleuni-gern ein Abstand von 5 cm eingehalten wird. Prinzipiellsind beide Verfahren mit unterschiedlichen Vor- undNachteilen anwendbar: Im ersten Fall (Elekta) entfalltdie Einstellung eines THAs von 5 cm, der Tubus wird ein-fach auf die Haut aufgesetzt. Dies ist aber aus geometri-schen Grunden nicht in allen Fallen moglich, was fur daszweite Verfahren spricht, wobei aber auch ein Abstandvon 5 cm nicht alle klinischen Falle abdeckt. Im erstenFall mussten alle Messungen (TDV, Querprofile und Out-putfaktoren) auch bei aufgesetztem Tubus gemacht wer-den, was aber den Referenzbedingungen der Dosimetrie-protokolle widerspricht, die fur Fref einen Abstandvon 100 cm vorschreiben. Eine zusatzliche Messung unterReferenzbedingungen nur aus diesem Grund wird kaum

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jemand in Erwagung ziehen, zumal die Unterschiede imErgebnis (wenn man von sehr oberflachlichen Schichtenabsieht) auch nicht von Bedeutung sind.

Die nachfolgenden Ausfuhrungen sind aber in gleicherWeise fur beide Verfahren anwendbar.

Messung der Basisdaten

Relative Dosisverteilungen

Diese werden bei Elektronenstrahlung entweder mit Ioni-sationskammer, Halbleiterdiode oder Diamantdetektorvermessen. Die beiden Letzteren werden aufgrund ihrergeringen Detektorgroße gerne gewahlt. Allerdings mussman ihre Energie- und Dosisleistungsabhangigkeitberucksichtigen bzw. als vernachlassigbar nachgewiesenhaben.

Als Ionisationskammer kann man Kompaktkammernoder Flachkammern verwenden. In den meisten Dosime-trieprotokollen werden Kompaktkammern erst oberhalbca. 10MeV Elektronenenergie empfohlen.

Tiefendosisverteilungen werden am besten mit Flach-kammern gemessen, auch bei hohen Elektronenenergien.Da eine Ionisationskammer eine relative Verteilung derLuft-Energiedosis misst, muss diese mit Hilfe der tiefen-abhangigen Korrektionsfaktoren kE in eine relative Ver-teilung der Wasser-Energiedosis umgerechnet werden.Zusatzlich muss die dosisleistungsabhangige und damittiefenabhangige Sattigungskorrektion sowie der ebenfallstiefenabhangige Polaritatseffekt berucksichtigt werden.Letzteres ist insbesondere bei den beidenMarkuskammer-typen zu beachten, da bei diesen der Einfluss der Polaritatuber 1% betragen kann [6].

Dosisquerverteilungen konnen mit beiden Kammer-bauarten gemessen werden. Mit Ionisationskammern ge-messene relative Dosisquerverteilungen sind automatischauch relative Verteilungen der Wasser-Energiedosis, dader Detektor in gleicher Tiefe und damit bei angenomme-ner gleicher mittlerer Energie verbleibt. Auch dies ist eineNaherung, die man aufgrund fehlender Daten anwendet.

Messung der Wasser-Energiedosis

ZurMessung der Wasser-Enegiedosis ist am besten eine inWasser-Energiedosis kalibrierte Ionisationskammer ge-eignet. Nach DIN 6800-2 (1997) [2] konnte man hierzubei Energien oberhalb 10MeV eine Kompaktkammer ver-wenden und bei niederen Energien eine Flachkammer, dieaber bei einer moglichst hohen Elektronenenergie an eineKompaktkammer angeschlossen werden musste. ZurBerucksichtigung der Energieabhangigkeit der Flachkam-mer musste bei diesem Verfahren der Messwert bei derniederen Elektronenenergie mit dem Quotienten des Kor-

rektionsfaktors kE aus der niederen Energie und der An-schlussenergie multipliziert werden.

Nach dem Entwurf von DIN 6800-2 (2006) [3] entfalltzukunftig diese Anschlussmessung (cross calibration), dain diesem Daten zur Verfugung gestellt werden, mit derenHilfe die Wasser-Energiedosis mit einer bei 60Co kalibrier-ten Flachkammer direkt bestimmt werden kann. Flach-kammern konnen also bei allen Energien zur Messung derWasser-Energiedosis herangezogen werden und Kom-paktkammern ca. oberhalb 10MeV Vorsicht ist wieder-um bei kleinen Elektronenfeldern geboten, bei denen dasMessvolumen der Ionisationskammer zu groß wird. Indiesen Fallen hilft eine Anschlussmessung mit Diode oderDiamantdetektor weiter (am besten aber immer nur beigleicher Elektronenenergie), wobei wiederum alle obigenAnmerkungen zur Messung relativer Dosisverteilungenzu beachten sind.

Ergebnis und Diskussion

Monitortabelle fur Standardtubusgroßen

Ausgangslage: Fur alle Standardelektronentubusse ist dieTiefendosisverteilung der Wasser-Energiedosis bekannt.Die Kalibrierung des Dosismonitors ist fur alle Energie-stufen beim Referenztubus (in der Regel 20� 20 cm2) inder Tiefe des Dosismaximums oder in den Referenztiefennach Entwurf DIN 6800-2 (2006) [3] gemacht. Fur dieseMonitorkalibrierung sind einfache Relationen empfeh-lenswert, wie z.B. 100 Monitoreinheiten fur 1 Gy, was ei-nem Dosismonitor-Kalibrierfaktor D0

M [4] von 0,01Gy/ME entspricht.

Fur die anderen Standardtubusse kann man jetzt rela-tive Outputfaktoren (im folgenden Tubusfaktor TF ge-nannt) messen, in dem man bei gleicher Monitorvorwahlund gleicher Energiestufe die Dosis misst. Hat man sichfur die Referenztiefe entschieden, so wird man bei allenTubusgroßen immer in der gleichen Tiefe messen. Bei derMessung in der Tiefe des Dosismaximums der Referenz-tubusgroße vR kann man diese Tiefe auch bei allen ande-ren Tubusgroßen beibehalten, ist dann aber, vor allem beikleinen Feldgroßen, hinter der Tiefe des Dosismaximums.In beiden Fallen muss man aber zur Ermittlung der Was-ser-Energiedosis im Dosismaximum oder einer beliebigenanderen Tiefe die jeweilige Tiefenverteilung der Wasser-Energiedosis mit berucksichtigen. Der Vorteil konstanterMesstiefe pro Energiestufe ist zweierlei: Zum einen mussdie Messtiefe nicht variiert werden und zum zweiten sinddadurch die auf diese Weise gebildeten Relativfaktorenfur Ionendosis und Wasser-Energiedosis automatisch die-selben. Misst man aber im Gegensatz hierzu grundsatzlichin der von der Tubusgroße abhangigen Tiefe des Maxi-mums der Wasser-Energiedosis, so entfallt zwar die Um-rechnung auf die Tiefe des Dosismaximums, dafur muss

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Tabelle 1

Die Tubusfaktoren nach Gl. (1) fur Energien von 4 bis 18MeV an einem Elekta-Linearbeschleuniger fur verschiedene Tubusgroßen

in den angegebenen Tiefen. Als Referenztubus wird die Große 20� 20 cm2 verwendet.

Energie Tiefe Tubus (cm2) Rundtubus (cm)

MeV cm 6� 6 10� 10 14� 14 20� 20 25� 25 ø 2 ø 3 ø 4 ø 5

4 0,7 0,740 0,949 0,993 1 1,007 0,414 0,561 0,614 0,611

6 1,2 0,912 0,963 0,981 1 1,014 0,600 0,825 0,907 0,910

8 1,6 0,991 0,982 0,982 1 1,018 0,727 0,976 1,088 1,103

10 2,2 1,038 1,008 0,993 1 1,008 0,739 1,044 1,196 1,231

12 2,6 1,055 1,011 0,992 1 1,010 0,795 1,110 1,267 1,308

15 2,8 1,075 1,025 1,001 1 1,016 0,918 1,224 1,361 1,385

18 3,2 1,094 1,038 1,007 1 1,001 0,989 1,308 1,450 1,466

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aber die Messkammer, auch bei gleicher Energie, zum Teilin unterschiedlicher Tiefe positioniert werden und die Re-lativfaktoren von Ionendosis und Wasser-Energiedosissind dann nicht mehr identisch. Das letzte Argument ent-fallt, wenn die Tubusfaktoren mit einem wasserenergie-dosisproportionalen Detektor bestimmt werden.

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Tu-busfaktoren in gleicher Tiefe zref gemessen werden.

Der Tubusfaktor fur eine Energiestufe E einer beliebi-gen Tubusgroße Tx in der Tiefe zref ist definiert als:

TFðE;Tx; zref Þ ¼MðE;Tx; zref Þ

MðE;Tref ; zref Þ(1)

wobei M die Anzeigen eines Detektors bei gleicher Moni-torvorwahl sind. Dieser Tubusfaktor ist fur einen Tubuskeine konstante Große, sondern tiefenabhangig. Er ist nurdann von der Messtiefe unabhangig, wenn die TDV inbeiden Fallen die gleiche ist. Der Tubusfaktor fur den Re-ferenztubus ist immer 1. Tabelle 1 zeigt typische Werte fureinen Elektabeschleuniger.

Die relative Tiefendosis P(E,z) ist der Quotient derWasser-Energiedosen in der Tiefe z und der Tiefe zref :

PðE;Tx; zÞ ¼MðE;Tx; zÞ

MðE;Tx; zref Þ(2)

Mit den Gln. (1) und (2) errechnet sich die Dosis D in derTiefe z beim Tubus Tx und der Energiestufe E:

DðE;Tx; zÞ ¼ D0mðE;Tref ; zref Þ � TFðE;Tx; zref Þ

� PðE;Tx; zÞ �MW ð3Þ

wobei D0M der Dosismonitor-Kalibrierfaktor unter Refe-

renzbedingungen und MW der Dosismonitorwert [4] sind.Lost man Gl. (3) nach dem Dosismonitorwert MW auf, soerhalt man die fur eine in der Tiefe z verordnete Dosis er-forderliche Monitorvorwahl.

Verwendung von Elektronenblenden

Bei Elektronenstrahlung werden Elektronenblenden mog-lichst patientennah angebracht, indem man sie entwederdirekt auf die Haut auflegt oder in den Elektronentubusan dessen Austrittsoffnung integriert. Je großer der Ab-stand zwischen Elektronenblende und Oberflache ist,umso schlechter sind aufgrund der Elektronenstreuungdie Abbildungseigenschaften.

Zur dosimetrischen Berucksichtigung von Elektronen-blenden konnte man wie oben beschrieben vorgehen, in-dem man jede Elektronenblende als eigene Tubusgroßedefiniert. Alternativ dazu kann man aber auch fur einebeliebige Elektronenblende By einen Elektronenblenden-faktor BF einfuhren, der folgendermaßen definiert ist:

BFðE;Tx;By; zref Þ ¼MðE;Tx;By; zref Þ

MðE;Tx; zref Þ(4)

die Anzeige M im Zahler von Gl. (4) ist dabei mit Elek-tronenblende By und die im Nenner ohne Elektronenblen-de, jeweils aber bei gleichem Elektronentubus, gewonnen.Typische Werte von Elektronenblendenfaktoren verschie-dener Großen, eingesetzt im Elektronentubus 14� 14 cm2,sind in Tabelle 2 aufgefuhrt.

Elektronenblenden verandern auch die TDV und zwarabhangig von der Elektronenenergie, der Feldgroße undderen Lage. Solange die geringste Feldausdehnung 4 cmnicht unterschreitet, sind die Veranderungen in der Regelmarginal.

Variation des Bestrahlungsabstandes

Bei Variation des Bestrahlungsabstandes kann die Ande-rung der Dosisleistung uber das Abstandsquadratgesetzberucksichtigt werden. Nimmt man hierzu den nominellenAbstand des interessierenden Ortes vom Fokus, wie erauch fur Photonenstrahlung unter der Annahme einesFokus-Isozentrum-Abstandes von 100 cm verwendet wird,

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Tabelle 2

Die Elektronenblendenfaktoren nach Gl. (4) fur Energien von 4MeV bis 18MeV in den angegebenen Tiefen bei einem Elekta-

Linearbeschleuniger fur unterschiedliche, symmetrische Elektronenblenden im Elektronentubus 14� 14 cm2.

Energie Tiefe Elektronenblende (cm2)

MeV cm 14� 14 10� 10 8� 8 6� 6 4� 4 3� 3 2� 2

4 0,7 1 1,001 0,999 1,002 1,010 1,017 1,004

6 1,2 1 1,001 1,001 1,006 1,016 1,015 0,962

8 1,6 1 1,002 1,002 1,010 1,012 1,000 0,928

10 2,2 1 1,003 1,006 1,013 0,999 0,972 0,869

12 2,6 1 1,004 1,011 1,013 0,992 0,966 0,865

15 2,8 1 1,009 1,016 1,021 1,010 0,997 0,924

18 3,2 1 1,010 1,022 1,028 1,017 1,004 0,943

Tabelle 3

Abstandsfaktoren beim Tubus 6� 6 cm2 mit einer symmetrischen Elektronenblende der Große 3� 3 cm2.

Energie Tubus-Oberflachen-Abstand (cm)

MeV 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 1 1,071 1,144 1,220 1,298 1,379 1,462 1,547 1,635 1,726 1,818

6 1 1,050 1,102 1,154 1,208 1,264 1,320 1,378 1,436 1,497 1,558

8 1 1,043 1,086 1,131 1,176 1,223 1,270 1,318 1,367 1,417 1,468

10 1 1,037 1,075 1,114 1,153 1,193 1,233 1,274 1,316 1,359 1,402

12 1 1,035 1,070 1,107 1,143 1,180 1,218 1,257 1,296 1,336 1,376

15 1 1,035 1,070 1,106 1,142 1,179 1,216 1,255 1,293 1,333 1,372

18 1 1,035 1,071 1,107 1,143 1,181 1,219 1,257 1,297 1,336 1,377

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so ist dies in vielen Fallen nur eine sehr grobe Naherung.Stattdessen sollte man den virtuellen Quellpunkt der Elek-tronenstrahlung bestimmen, der allerdings wiederumabhangig von Energie, Tubusgroße und Elektronenblen-de ist. Eine Abhangigkeit der Lage des virtuellen Quell-punkts von der Messtiefe kann in guter Naherung ver-nachlassigt werden. In der Arbeit von Ondraczek undChrist [8] sind mehrere Verfahren zur Bestimmung desvirtuellen Quellpunkts beschrieben.

Bei Berucksichtigung der Abstandsabhangigkeit ubereinen virtuellen Quellpunkt bleiben die bisher bestimmtenTubusfaktoren und Elektronenblendenfaktoren unveran-dert und mussen unter Abstandsvariation nicht erneut ge-messen werden. In der Messung der Dosisleistung alsFunktion des TOAs sind eventuelle Veranderungen in die-sen Faktoren bereits enthalten, d.h. die Lage des auf dieseWeise bestimmten virtuellen Quellpunkts beinhaltet be-reits die Veranderungen in diesen Faktoren. Fv sei derAbstand vom virtuellen Quellpunkt bis zur Tubusunter-kante (bei aufgesetztem Tubus) bzw. bis zum Isozentrum(Patientenoberflache im Isozentrum). Dann ergibt sichder Abstandsfaktor AF nach folgender Gleichung:

AFðFv þ g; zref Þ ¼Fv þ zref

Fv þ gþ zref

� �2

(5)

wobei g der zusatzliche Abstand gegenuber dem normalenBestrahlungsabstand Fref bzw. dem normalen Abstandzum virtuellen Quellpunkt Fv ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass eine Abstandsva-riation naturlich auch die Feldgroße, den Randabfall unddie Abbildungseigenschaft von Elektronenblendenandert, was aber in Monitortabellen praktisch nicht er-fasst werden kann. Werte fur Abstandsfaktoren sind inTabelle 3 aufgelistet.

Berucksichtigung des Schrageinfalls

In den meisten Fallen ist man bestrebt, die Elektronen-strahlung senkrecht auf die Oberflache einfallen zu lassen.In manchen Fallen ist dies entweder nicht moglich oderbewusst gewahlt. Schrageinfall von Elektronen verandertTiefendosisverteilung, Querverteilung und spezifischeDosis. Bei Einstrahlwinkeln gegenuber dem Lot vonweniger als ca. 20 Grad ist der Einfluss aber geringund kann in aller Regel vernachlassigt werden. DerWinkelfaktor WF ist folgendermaßen definiert:

WFðFref þ g; a; zref Þ ¼MðFref þ g; a; zref ÞMðFref þ g; 0; zref Þ

(6)

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Tabelle 4

Winkelfaktoren fur den Tubus 20� 20 cm2 mit einer maximal asymmetrisch gelegenen (Abstand zum außeren Rand 0,5 cm) Elek-

tronenblende der Große 6� 20 cm2.

Energie Einfallwinkel gegenuber Lot in Grad

MeV 20 25 30 35 40 45 50 55 60

4 1,021 1,030 1,038 1,048 1,057 1,064 1,072 1,081 1,091

6 1,010 1,015 1,020 1,017 1,015 1,007 1,000 0,996 0,992

8 1,004 1,005 1,006 0,999 0,991 0,979 0,967 0,954 0,940

10 1,000 1,002 1,004 0,991 0,978 0,964 0,951 0,936 0,921

12 0,994 0,992 0,990 0,980 0,970 0,954 0,938 0,917 0,895

15 0,999 0,994 0,988 0,979 0,970 0,952 0,933 0,908 0,884

18 1,003 1,003 1,003 1,007 1,012 0,980 0,949 0,918 0,888

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wobei die AnzeigeM einmal unter Schrageinfall (Winkel agegenuber Lot auf die Patientenoberflache) bzw. untersenkrechter Einstrahlrichtung (a ¼ 0) unter sonst gleichenBedingungen bestimmt wurde.

Bei der Messung schrag einfallender Elektronenstrah-lung sollte man einen bezuglich der Tragarm-Rotations-achse [4] rotationssymmetrischen Detektor verwenden,Flachkammern sind hierfur nicht geeignet. Die Tiefe imPhantom bzw. Patient wird dann auch immer schrag ge-messen, also entlang der Strahlenfeldachse [4]. Bezuglichdes Schrageinfalls von Elektronenstrahlung findet man inder Literatur [7] vergleichsweise wenig Daten zur Abhan-gigkeit von der Energie, der Große des Bestrahlungsfel-des, der Form und Lage des Feldes und des Einstrahlwin-kels. Bei der Messung muss darauf geachtet werden, dassbei Schrageinfall in vielen Fallen ein vergroßerter TOAeingenommen werden muss, da die patientennahe Tubus-unterkante maximal den Patienten beruhren darf. Mochteman also Faktoren fur den Schrageinfall generieren, somussen diese bei gleichem TOA mit und ohne Schragein-fall bestimmt werden. Ansonsten enthalt der Winkelfak-tor auch noch zusatzlich einen Abstandsfaktor. Um Kon-fusion zu vermeiden, sollte aber der Winkelfaktor einzusatzlicher, multiplikativer Faktor zu den bereits bespro-chenen Faktoren sein. Wie in der Arbeit von Karcheret al. [7] gezeigt wird, verandert sich die Tiefendosisver-teilung sehr stark, aber auch die spezifische Dosis. Beidesmuss also gemessen werden, um diese in der Anwendungkorrekt berucksichtigen zu konnen. Einige beispielhafteWerte des Winkelfaktors sind in Tabelle 4 zusammenge-stellt.

Fasst man alle Faktoren zusammen, so errechnetsich die Dosis D in der Energiestufe E im Tubus Tx

unter Verwendung der Elektronenblende By, einemzusatzlichen Abstand von g gegenuber dem normalen Be-strahlungsabstand und unter Schrageinfall (Winkel a) inder Tiefe z in Erweiterung von Gl. (3) nach folgenderGleichung:

DðE;Tx;By; g; zÞ ¼ D0mðE;Tref ; zref Þ � TFðE;Tx; zref Þ

� BFðE;Tx;By; zref Þ �AFðFv þ g; zref Þ

�WFðFv þ g; a; zref Þ � PðE;Tx;By; g; a; zÞ �MW

ð7Þ

Verwendung von Boli

Ein Bolus ist ein patientennah angebrachtes, meistens ge-webeaquivalentes Material, dem zwei Aufgaben zugewie-sen werden konnen:

1.

Verlagerung des Aufstreueffektes in das Bolusmaterialund damit Erhohung der Dosis in den oberflachenna-hen Schichten,

2.

Reduktion der Elektronenenergie der in den Patienteneindringenden Elektronen und damit auch eine Reduk-tion in den Reichweiten.

Beide Effekte treten immer gleichzeitig auf und lassensich nicht voneinander trennen. Wird ein gewebe- oderwasseraquivalentes Bolusmaterial (Hoch-Z-Materialienscheiden ja wegen der Bremsstrahlungserzeugung aus) di-rekt auf die Haut aufgelegt und der TOA auf die Bolus-oberflache gemessen, so verschiebt sich die TDV im Pati-enten um die jeweilige Starke des Bolusmaterials. Bei ge-ringer Starke verbleibt das Dosismaximum im Patientenund damit andert sich auch die spezifische Dosis imDosismaximum des Patienten nicht, sondern nur dieLage (Tiefe) des Dosismaximums. Wird also auf dasDosismaximum dosiert, so bleibt unter obiger Ein-schrankung auch die Monitorvorwahl mit und ohneBolus unverandert. Ist das Bolusmaterial aber starker,so verlagert sich das Dosismaximum in den Bolus unddamit sinkt die Dosis im Patienten und zur Erreichunggleicher Dosis im Patienten muss die Monitorvorwahlentsprechend erhoht werden.

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196 G. Christ, O.S. Dohm / Z. Med. Phys. 17 (2007) 190–196

Verifikation der Monitortabellen

Neu angelegte Monitortabellen sollten grundsatzlich voneiner zweiten, sachkundigen Person uberpruft werden.Punktuelle messtechnische Uberprufungen sowie eine gra-fische Darstellung aller Werte zur Erkennung singularerFehler sind empfehlenwert.

Nachtragliche Anderungen von Monitortabellen soll-ten vermieden werden. Dies setzt voraus, dass die Para-meter Elektronenenergie, Feldausgleich und Dosismoni-torkalibrierung entsprechend genau reproduziert werden.Nach DIN 6847-5 [5] erfolgt die Uberprufung des Feld-ausgleiches jahrlich, der Energie uber eine Messung derTiefendosisverteilung halbjahrlich und der Monitorkali-brierung vierzehntaglich. Uber die Verifikation der zuvorbeschriebenen Faktoren fur Tubus, Elektronenblende,Abstand und Winkel liegen keine Angaben vor.

Wir halten mittlerweile eine stichprobenartige Uber-prufung der Tubusfaktoren nach einer Jahreswartungfur ausreichend. Die Elektronenblendenfaktoren liegen,abgesehen von extrem kleinen Feldgroßen, ohnehin nahebei 1, so dass hier nicht mit zu berucksichtigenden Ande-rungen zu rechnen ist. Uber die Konstanz der Lage dervirtuellen Quellpunkte konnen wir noch keine Aussagenmachen, aber auch hier erwarten wir keine gravierendenVeranderungen. Die Winkelfaktoren sind rein physika-lisch bedingt (Uberlagerung von Nadelstrahlen) und da-mit bei konstanter Energieverteilung auch konstant.

Die Vorgehensweise, dass man das gewunschte Ergeb-nis in Faktoren zerlegt, von denen ein Teil uberpruft bzw.eingestellt werden muss und ein anderer Teil (moglichstder großere) nicht, erspart langfristig sehr viel Arbeit unduberkompensiert den vielleicht etwas großeren Aufwandbei der Erfassung der Basisdaten und der Anfertigung derMonitortabellen.

Literatur

[1] Christ G. Untersuchungen zum Einfluss der Blendeneinstellung aufverschiedene Strahlparameter bei Elektronenstrahlung. Z Med Phys1996;6:30–4.

[2] Deutsches Institut fur Normung, DIN 6800-2. Dosismessverfahrennach der Sondenmethode fur Photonen- und Elektronenstrahlung:Ionisationsdosimetrie; 1997.

[3] Deutsches Institut fur Normung, DIN 6800-2. Dosismessverfahrennach der Sondenmethode fur Photonen- und Elektronenstrahlung:Ionisationsdosimetrie Entwurf bzw. Gelbdruck; 2006.

[4] Deutsches Institut fur Normung, DIN 6814-8. Begriffe in der radio-logischen Technik: Strahlentherapie; 2000.

[5] Deutsches Institut fur Normung, DIN 6847-5. Medizinische Elektronen-beschleuniger-Anlagen: Konstanzprufungen vonKennmerkmalen; 1998.

[6] DohmO S, Christ G, Schule E. Praktische Elektronendosimetrie: EinVergleich verschiedener Bauarten von Ionisationskammern. Z MedPhys 2002;12:24–8.

[7] Karcher J, Paulsen F, Christ G. Schrageinfall von Elektronenstrah-lung – ein Vergleich gerechneter und gemessener Dosisverteilungen.Z Med Phys 2005;15:6–12.

[8] Ondraczek N, Christ G. Experimentelle Ermittlung des virtuellenQuellpunkts hochenergetischer Elektronenstrahlung fur die klinischeAnwendung. Z Med Phys 2005;15:229–34.