Röntgen· und Gammastrahlen In Medizin und Biologie

JG[ 0„6800

Rqeln fUr die Doelmetrle Gruppe.061

Nur zur.Information

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t.n h a 1 t

1. 2. 3. 4.

Begriffe Meßgeräte Bestimmung der Strahlenqualität Messung der lonendosls

1. *) Begriffe t.1. *) Ener1ledosls

'

StJq. 1 2 l 3

1.1.1. •) Oie Energiedosis Keiner lonlsterenden Strahlung Ist der GranJ:Wert des Quotlenc.0.11 aus der Energie .dW. die einem Kör· parelement von der Maue .dm = _g. dV (&V Volume.n; e Dichte des Meclluml) d.11r ijfc Strahlun1 unmittelbar oder mltulbar xu­gefOhn wird, und der Masse dm:

dW 1 dW K=-- ... --· -

dm e dV

1.1.2. •) Die Einheit der Energiedosis Ist das „Rad" (rad).

1 rad = 100 --- -- = 10 -erg (erg) ..z Ws Gramm g kg

1.1. Ener.1iedoslsleistun1

1.2.1. *) Die Energledoslslelstung k ist der Dlfferentlalquotlent der Energiedosis nach der Zelt

dK k= -

dt

1.2.2. Die Einheit der Energledosislelstung Ist das Rad/Sekunde (rad/sec).

rad erg _. W 1 - = 100 - = 10, -

s g· s kg

Tabelle 1. Beziehungen :zwischen gebrluchlichen Vielfachen. der Einheit der Energledoslslelstung

Dosis-mrad/h µrad/s rad/h rad/mln rad/s lelstung

1 111rad/h 1 0,28 0,001 0,000017 0,00000028

1 µrad/s 3,6 1 0,0036 0.00006 0,000001

1 rad/h 1000 280 1 0,017 0,00028

1 rad/mln 60000 17000 60 1 0,017

1 rad/s 3600000 1000000 3600 60 1

t.3. •) lonendoli1 1.3.1. ") Die lonendotlt J einer Ionisierenden Strahlung Ist der G,..nxw1rt des Quotienten au• der elektrischen LadungAQ eines Vorw:elche.~ der Ionenpaare, die In einem Luftvolumenelement vo" der Mute .dm :: llt. • Äv (.dv Volumen; eL Dichte d~r Luft)

s. 6. 7. 8.

Verfahren zur Ermittlung der Ionendosis Verpflichtung der Ooslsmessung Aufzeichnung über die Dosierung Stichwörter

Seite

3 3 3 ...

durch die Strahlung unmittelbar oder mittelbar erzeugt werd9n, und der Masse Am:

J t - (dQ) - ...!_(dQ) 1 - dm ., - eL dv st

1.3.1.1. "') Die Standard-lonendosls lst ist die Ionendosis einer Röntgen- oder Gammastrahlung bei Elektronenglelchgewlcht In dul~: ·

J t - ( dQ) - ...!_ ( dQ) S - dm St - el dy lt

Elekrronen1lefthgewlchc In einem Material bedeutet, d.0 die In dem Volumenelemen~ Av von allen es dur~hntxendeo Sekundl!r­elektronen abgegebene Enerale gleich derjenigen Energie In, welche die In .dv dun:h dle Rol'ltgen• oder Gammutrahlung g8' blldeten Sekundlirelekcronen auf Ihrem ge'3.mten Weg~ In dam Material abgeben.

1.3.2. "') Die Einheit der lonendosls Ist das „Röntgen" (r).

...a Coulomb ( C) 1 r = 2,58 . 10 -Kiiogramm kg

,,.;. 1 elektrostatische Ladungseinheiten

= 1,293 Miiiigramm (::) 1.4. lonendoslslelstuns

1.4.1. Die lonendoslslelstung j Ist der Dlfferentlalquotlent der Ionendosis nach der Zelt

dj J=­

dt \

1.4.1.1. •) Oie Standard·lonendosislelstung In ist die lonendosls· lelstung einer Röntgen- oder Gammastrahlung bei Elektronen­glelchgewlcht In Luft:

dJu ht""'Tt

1.4.2. Oie Einheit der lonendosislelstung Ist das Ri:lntgen/Sekun· de {r/s).

1 r/s = 2,Sa • 10...a Ampere (~) Kiiogramm kg

Für die Beziehungen zwischen gebriuchlichen Vlelfachen der lonendoslslelstung gelten dle1elben Zahlenwerte wie in Täbelle 1.

~ Si•h• auch di• Erlluc.run,911 111„SchluB des lnformation1blatie.,

Fortsetzung Seite 2 bis 6 ~ ~ ~ Zustllldlcer Fachbereich: 1'48. Kernforschuni und Kerntechnik

~ ....... „.ti_t_•st __ z_~ __ t._t_,.. __ ._A_m __ t_ru_r_s_ta __ n_d_•_rd_t_••.•.ru_n_i_._a_._~_'"--------------------------------------------------...,.. • <

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Seit• 2 TGL 0-6809

t.S. lonendo1l1konstant. VOfl Gam~rahlern

1.5.1. +.) Oie lonendo..(1kon1~n ly eines Guimann.hlera ltt du Produkt aus der Standard-lanendotlslelltung J1i. w1lch1 die Straf!. lung ohne BarUc:k1lchtlgung der Scl)wtchung In Luft In einem 1e.aen die linearen Abmessung•n da Stnhlers aroßen Abstande b vom St1'9fller bewirkt, und dem Quadrat du Absaindes b, dlvl· dlert durch die AktMdt Ay dOI Str:ihlert:

/lt. b~ ,„ __ _ Ay

Ole lonendotl•kon•tante wird iOr on1efllterte Strahlung 1111e­C•ben, mit Au1l)1hme de• Fl.adlums, dua-en lonendoslskonlltante für 0,S mm PletlnflJter gllt.

-1.S.2. Die Einheit der lonendoslskonstanten Ist das

Röntgen • Quadratmeter (___!:__. ~) . Stunde Curie h c

r m2 • 11 Ampere · Quadratmeter (Am1 s)

1 - . - = 1,9"4. 10 1 --h " Kiiogramm · kg

Sekunde

·•• Coulomb• Quadratmeter (Cm•) -1.9"4· 10 - - • Kilogramm kg

1.6. Spezlelle lanendosl1begrlffe

1.6.1. Elnfalllonendosh Die Elnfalllonendosls, abgekürzt ED, Ist die Im Zentralstrahl Im Fokus-Haut-Abstand, abgekürxt FHA, frei In Luft aemessene Stan­dard·lonendosls der von der Strahlenquelle elnschlleBllch Schutz· gehii.use, Filter und Tubus ausgehenden Strahlung.

1.6.2. Oberflichanlonendosls Die Oberflichenlonendosls, abgekürtt 00, Ist die Ionendosis auf der Strahlenelntrlttsselte an der Oberfläche des bestrahlten Kör.pers. Sie setzt sich :zusammen aus der Elnfalllonendosla und der Streuzusaulonendosls.

1.6.3. Tlefenlonendosls Die Tlefenlonendosls, abgekürzt TD, Ist die Ionendosis In einer an:zu1ebend9n Tiefe des bestrahlten Körpers.

U. *) R6ntgenwert

1.7.1. *) Der Röntgenwert, abgekürzt RW, ist die lonendosls­lelstung in 50 cm Abstand von der Strahlenquelle (bei Röntaten· röhren vom Brennfleck) unter anzugebenden Betriebs- und Meß­bedln1un1en.

1.7.1.1. •) Bel Röntgenstrahlen bis etwa 3 MV und bei Gamm&­str~hten Ist als Röntgenwert die Standard-lonendoslslelstuna frei In Luft ai:izugeben.

1.7.1.l. •) Bel Röntgenstrahlen über 3 MV Ist als Röntgenwert der maximale Wert der lonendoslslelstung anzugeben, der sich bei Einbettung der lonlsatlonskammer In Wasser ergibt.

1.8. Strahlenqualldt1b11rlffe

1.8.1. Strahlenhärte Strahlenhirte Ist ein Begriff. der zur qualitativen Kennzeichnung des Ourchdrln1ungsvermögens einer Strahlung benutzt wird.

1.8.2. Quantenenergie Die Energie eines Strahlenquants wird In Elektronenvolt (eV), In Kiio-Eiektronenvoit (keV) oder In Mega-Elektronenvolt (MeV) an1e1eben.

1.8.3. *)Röhrenspannung Oie Röhren1p1nnun1 wird In Kiiovoit (kV) oder In Megavolt (MV) ange1eb19n. Die Anrab•n bulehen .steh stets auf die Scheltalwerte. Die In der Rönt.aentahre erzeugte B~romrahlung umtaSt ein Spektrum, dessen eneralerelchn• Komponente In Elektronenvolt der Scheltelspannung In Volt enuprlcht. !tel „iibllchen" Fllt•ritn· gen bestehen zwischen den Hlrteberetchen und den Röhren· spannunasberelchen fol1ende Zuordnun1en:

Hirteberelche

sehr welche Strahlen welche Strahlen mlttelharte Strahlen harte Strahlen sehr harte Strahlen ultriharte Strahlen

1.8.4. Halbwertschicht

R8hrentpannun1

·llls 20 kV 20 bis 60 kV 60 bis 150 kV

150 bis "400 kV "400 kV bis 3 MV über 3 MV

Halbwertschlcht (genauer Halbwertschichtdicke), abgekürzt HWS, Ist die Schlchtdlcke eines In den Strahlengang gebrachten Stoffes, durch die die Standard·lonendoslsleistung auf die Hälfte herabgesetzt wird.

1.8.4.1. Die erste Halbwertschicht, abgeküm 1. HWS, Ist die Halb· wertschlchtdlcke hlntersimtllchen filternden Schichten (Gesamt· filter). Sie dient, vorwle1end In der Röntgentherapie, zur Kenn· xel~hnung der Strahlenqualität.

1.8.4.l. Die :zweite HalbwertSchlcht, aba•kOm ~- HWS, Ist die Schlchtdlcke des alelchtn Stoffes, welche dlo Sttndud•lonendosls· lelnung der durch die 1. HWS 1eschwächten Strahlun1 erneut auf die Hälfte herabsem.

1.8.S. Heterogene und homogene Strahlun1

1.8.5.1.Als heterogen wird eine Strahlung bezeichnet, bei der die erste Halbwertschicht kielner als die zweite Halbwertschicht Ist.

1.8.5.2.Als homogen wird eine Strahlung bezeichnet, bei der die erste Halbwertschicht annähernd gleich der zweiten Halbwert· schlcht Ist.

1.8.S.3.HomogenitäUgrad, abgekürzt H. Ist das Verhiltnls der ersten :zur zweiten Halbwertschicht.

1.HWS H----. 2.HWS .

Meßgeräte Gtmiß der Definition der lonendosls beruht die Standardmethode der Dosimetrie auf einer Me"un1 der Luklonlsatlon. Die In der J>raldJ b41nutzten Oo.lmeter 1) (Oo'l•messer und Oo.itlelstunp· messer) mPs••n unmtttelbar oder mlttellt.lr al'I ein• zur absoluten Messuna- der lonendosJs gell.lgoete 'Meß111nordnung ~es Deuuch1m Amtes fllr Meßwesen (DAM) anieichlonen werden. Die Aiu~luB­musung (PrGfung) mu8 In .Abstanden von 11lcht mehr als drei Jahren wiederholt und das Er1ebnl1 In einem dem Ootlmeter bei· aefUgten PrOfung•scheln fongele,lt werden.

3. Bestimmun1 d~r Strahlenqualiüt Es können vertchledene, die Strahlenqilalltit kennzeichnende Größen bestimmt werden, und zwar durch:

l.f. *) Messung der 1. Halbwartschicht eines geel&neten Stoffes hohen Reinheitsgrades. Derartige Stoffe sind für

sehr welche Strahlen Aluminium oder ein Kunststoff aus Elementen nledrl1er G>rd­nungszahl

welche Strahlen Alunilnlum mittelharte Strahlen harte Strahlen sehr harte Strahlen

Aluminium oder Kupfer Kupfer Kupfer, Zinn oder Blei.

J,l. Messung der 1. und 2. Halbweruchlcht. Hiermit wird xu· gleich der Homoaenltiugrad H ennln:elt.

3.J. *) Hessuna der Sc:hwächung1ku,ve, d. h. der AbhänglaJ<elt der Standard-lonendoel1lelttun1 von der Schlchtdlcke eines In den Strahlenpn1 gebrachten iee11neten Stoft'es (v1I. Abschnitt 3.1.).

") Oie S.1lm1t111nnn Ober dlil f.tllll'rrtm„, dhi 1uflui1• Abhlnsl&lc•it von der Stn!ilenen.,..te. Tunperuur1 Netllp&l\llUl\l lllW. w.rd<NI in •inem ln Vorbenl· tullJ kflndRCht11 Standard dttr ~met.,.(nttel'l'L -, •) Sl•he auch Etllut.runsen 1m Schlu8 d• lnform1tlon1blaues,

J.4. Messung bzw. Angabe der spektralen Energlevertellung, d. h. der Abhängigkeit der Intensität von der Wellenlinge b%W. von der Quantenenergie.

J.5. Angabe der Art und des Betrages der Röhrenspannung bzw. der Elektronenenergle sowie des Gesamtfilters und des Antlkathodenmaterlals bei Röntgenstrahlung.

).6. Angabe.der radioaktiven Stoffe und des Fiiters bei Gamm:a· strahluna.

4. . Messung der Ionendosis 4.1. Elnfalllonendosls

Die Elnfalllonendosls Ist möglichst Im Fokus-Haut-Abstand bei der gewünschten Feldgröße zu messen (vgl. Abschnitt 1.6.). Ist das nicht möglich, so kann sie aus der Messung in einem anderen Ab­stand berechnet werden: dabei sind etwaige Abweichungen vom Abstandsquadratgeseu, z. B. durch Brennfleckgröße, Stielstrah­lung, Streustrahlung oder Luftschwächung, zu berücksichtigen.

4.2. Oberftächenlonendosls

Die Oberfllichenionendosls kann nur mit eigens dafnr bestJmmten Meßorganen gemessen werden 2). Sie kann auch aus der Einfall­lonendosls mit Hiife von Tabellen ermittelt werden. Bel der Um­rechnung sind Feldgröße und Strahlenqualität zu berücksichtigen.

4.l. Tief'enionendosls

Die Tlefenlonendosis kann nur an den Stellen des Körpers ge­messen werden, an die ein dafür geeignetes Meßorgan heran.ge­bracht werden kann (Körperhöhlen, operative Freilegung). Sie kann auch aus der Einfallionendosis mit Hiife von Tabellen ermit­telt werden. Bel der Umrechnuna sind Feldaröße, Fokus-Haut­Abstand, Strahl.enqualität und 1egebenenfalls Gewebeart (Kno­chen Im Strahlenkegel) zu berücksichtigen. Phantommessungen und deren Auswertung für die Bestrahlung erfordern ein beson­ders hoh~s Maß an Erfahrung.

5. Verfahren zur Ermittlung der Ionendosis 5.1. Direkte Verfahren

Bei der direkten Dosisermittlung wird die Dosis mit einem Dosi­meter gel'!'lessen, wobei ·sich das Meßorgan während der Bestrah­lung an dem Ort befindet, .an dem die Dosis bestimmt werden soll.

1. Bel1plel: Meuen der Dosis in Körperhöhlen mittels Kondensatorkam­mern.

2. Bel1piel: Messen der Oberflii.chenlonendosis (vgl. Abschnitt 4.1.) durch Auflegen eines Meßorgans auf die Hl..lt Im Zentrum des Be­strahlungsfeldes.

5.2.· Halbdlrekte Verfahren

Bel der halbdinikten Dosisermlttlung wird die verabfolgte Dosis für einen bestimmten Ort aus der an einem anderen Ort wlhrend der Bestrahlung gemessenen Dosis ·errechnet.

1. Beispiel: Ermlttluna der Dosis an einem tlefgelegenen Herd aus der direkt gemessenen Oberflächenionendosls.

2. Beispiel: Ermittlung des Röntgenwertes während der Bestrahlung durch einen an geeigneter Stelle in den Strahleniang gebrachten Dosislelstungsmesser. Aus dem so halbdlrekt gemessenen Röntgenwert und der Bestrahlungsdauer kann auf die Größe der Oberflichen- und Tiefenlonend_osls geschlossen werden.

S.3. Indirekte Verfahren

S.3.1. Indirekte Dosisermlttlung bei Röntgenstrahlung Die verabfolgte Dosts wird aus der vor der Bestrahlung gemesse­nen Einfallionendoslslelstuni oder aus dem Röntaenwert und der Bestrahlungsdauer unter Berücksichtigung der Abstl.lnde, der Strahlenqualität und der Feldgröße bestimmt. Bel Bewegungsbe­strahlung kommen weitere Faktoren hinzu. Die lonendesls-

TGL o.6809 Seite 3

lelstung bzw. der Röntgenwert müssen regelmißlg lln Abstand von nicht mehr als sechs Wochen kontrolliert werden. Nach Änderunien an der Anlage (z. 8. Röhrenwechsel) sind unverzüg­lich neue Messungen durchzuführen.

S.l.2. *) Indirekte Doslsermittlung bei Gammastrahlung Die verabfolgte Dosis wird aus der Doslskonstanten ly (vgl. Ab­schnitt 1.5.) des verwendeten radioaktiven Stoffes, der Aktivität des Priparates, der Bestrahlungsdauer und dem Abstand errech­net. Dabei Ist die zeitliche Abnahme der Dosislelstung durch den Zerfall zu berllckslchtlien (Halbwertzelt).

Für beliebige Aktivität Ay und beliebigen Abstand b erglbt 'slch die Elnfalllonendoslslelstune /sc aus der lonendoslskonstanten ly nach der Formel

ist -ly · Ay

z. B. in Röntgen/Stunde, wenn Ay in Curie, b In Metern, ly in Röntgen Quadratmeter --- · elngeseut wird. Die Formel allt für den Stunde Curie

fall, daß der Abstal)d b genügend groß gegenüber den Abmessun­gen des Priparates Ist.

6. Verpflichtung zur lonendosismessung jeder Stelle, an der Röntgen- oder Gammastrahlen zur therapeu­tischen Bestrahlung benutzt werden, muß ein Ionendosis- oder lonendoslslelstungsmeessr mit für die benuttten Härtebereiche geeigneten Meßorganen ständig zur Verfügung stehen.

7. Aufzeichnungen über die Ionendosierung 7.1. lonendosl1meßbuch

Ober alle zur Nachprüfung vorgenommenen Messungen und Ober Änderungen an der Anlage (L B. Röntgenröhren· oder Ventil­wechsel) muß ein lonendoslsmeßbuch geführt werden. Darin müs­sen das verwendete Meßverfahren und das Meßgerät angegeben werden. In das lonendoslsmeßbuc.h muß gleichfalls eingetragen '("erden, wann, durch wen und mit welchern Ergebnis die Im Be­trieb verwendeten Ionendosimeter nachgeprüft worden sind.

7.2. Bestrahlun1sprotokoll~

Ober alle Bestrahlungen muß ein Bestrahlungsprotokoll -~ eführt werden, in das die Bestrahlungsbedingungen einzutragen sind, so daß die Bestrahlung In allen Merkmalen reproduziert werden kann. Hierzu gehören:

Datum Arbeltsplaa Strahlenart, z. B. Röntgenstrahlen, Ra, SOCo

Bel Röntgenstrahlen: Röhrenspannung und -strom Halbwertschicht

Bel Gammastrahlen : Aktivität oder Standard-lonendoslslelstune unter bestimm­ten Bedln1un1en zur Zeit der Bestrahlung

Bel beiden Strahlenarten: Fiiter Bestrahlungsdauer und zeitliche Verteilung Einstellung Abstand der Strahlenquelle von der Haut Feldgröße und -form Oberflächen- und Herdlonendosis für die Elnz'elbestrah­lunc und für die ganze Serie Art der Doslsermlttlung {direkt, halbdlrekt, Indirekt)

Bel Bewegungsltestrahlung sind weitere Angaben erforderlich. Die Eintragungen sind zu unterzeichnen.

') Sl•h• Seite 2 •) Siehe auch dl• Erllu~ru111•n am Schluß de1 lnformadon1blau•.

Seite -4 TGL 0-6809

8. Stichwörter**) Seite

BestrahlungsprotokoH 7.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . • 3

Hlnfnll lonc:mdo~J• 1.6.1. „ ... „ . •.. . . ..... „ „ „ „ .• „ 2 Elak~r~nanglelcbgewlt:hi: 1.3.1.1 . • , • • . , . . . . • . . . • . . . • • . . • • 1 Enari1ledo5I• 1.1. • • , .• . . • •• , , . • . ••.... •. , • . .• • , . , • . • • • 1 En111rgle~a&ldefl~un& 1,Z. .••• , , .. , ••. •.•..• • , .. •. , .• •• , • 1 ~n1u-i1ever~ll unr. spek~mle 3."I. • .• , , , •. , , • . . • • . • • . • . • • 3

Hlllbwaruchfcl'ft 1.8.~ •. , • •. . . •. . •• , •• •• ..... ·.......... 2 . Härtebereiche 1.8.3. . .......... . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Heterogene Strahlung 1.8.5.1. ••.. „ ..•........... „ . . . . . 2 Homogene Strahlung 1.8.5.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... : 2 Homogenitätsgrad 1.8.5.3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

fOn(1(1dO!llS 1.3, .• , .. , , . . . •. .. • . •.• . .... , , . , , , . .. . ...• , 1 lonenclosJ;, Me~ung d.er 4. • . . • • . . • . . .•.. . . .. •• •. . . . , , 3 loneridmTs, Varfahron zur Eirmltt.h.mg der 5. , . , . • • . • • • . • • 3 lontincfo$IJk:onrtante • 1.5 . .••• • .. , ..• . • .•• •• . . , , , •. „.... 2

lonendosl1fe{lt,ung 1.4. . . •••• , . ~ •.•• , .• , , • .. • , • • , , . • • . • 1 onend0!iiltrneUbqd1 7.1. • , . • ••• , •• • . . . ••••• , • • • . , . . • • • • 3

Hinweis:

Entstanden unter Berücksichtigung von DIN 6809 Ausg. 5.58.

Zu 1. Die lnternatlonalen Diskussionen über Dosisbegriffe und ·elnhei­ten lassen die Unsicherheit erkennen, die z. z. auf diesem·Geblete herrscht und dadurch entstanden ist, daß die Dosi$größe nicht definiert wurde, die in „Röntgen" nach dessen bisheriger Deflni· tlon gemessen wird, und daß das ' „ Röntgen" nur für Röntgen- und Gammastrahlen bis zu Quantenenergien von etwa· 3 MeV an­wendbar Ist. Dadurch blieb die lonisatfonsmethode auf dieses Strahlengebiet beschränkt. Auf der anderen Seite erfodert jedoch die steigende Anwendung sowohl von Wellenstrahlungen hoher Quantenenergien als auch von Korpuskularstrahlen in der Medi· zin und Biologie einwandfreie Grundlagen für die Dosimetrie, ul'l'I die biologischen Wirkungen auf physikalisch meßbare Größen be­ziehen zu können. Da die auf der Ionisierenden Wirkung beruhen· den Meßmethoden vorläufig weiterhin die Grundlage der Dosi­metrie auch bei der Ermittlung der je Masse des bestrahlten Gewebes umgesetzten Strnhlenenergie bilden, die direkt nicht eindeutig ohne weiteres meßbar ist, ist es erforderlich, die -Dosisgrößen und ·einheiten mit möglichst umfassendem Gültig­keitsbereich eindeutig zu definieren. Zu diesem Zweck wurden die angegebenen Definitionen festgelegt. Dabei wurden die Dosls­größen auf meßbare physikalische Größen zurückge{ührt und die Einheiten an das internationale Einheitensystem der Meterkon· vention angeschlossen.

Zu 1.t. Energiedosi~ ist die deutsch~ Bezeichnung Für den analogen eng­lischen Ausdruck „absorbed dose".

~Zu 1.1.1.

Die De.ftnltJon der Ertergledosh ~crmmt. lnhnldh:h mit iler Deflnl• tron <tvr a.bJ:orMd dos'ä llberefo; sie gilt fUr simctlche l~nlslor1111· den Strnh1uri·11en otml!! Elna!:hr!lnkung der Energie, also a:o.Wonl fDr R~ntgen· und GammumMon, die. ihre Energie 1t1lttel1!1r. z. 8, Uber S11ft1md~rale~~ronen1 wie flhrAo·, ComptOn• und' Pou­blldung~ciaktronan, abgaben, als auch rar Korpu1kul;mmhlan, wle .z. B. Elekttonen-. Protonen· und Alpti:t·Strahlen, die lbte Ener1t:e unrnlttelbal' abzugeben vermögen.

Oie Energl~o.;ij, an dar lnt•resslerandil.n Stelle. Im Gew~b11 In drc In der Medizin und Blologle vorwiegend lntereulereoda Dosis. g1'60e. SID k~nn aus der rm (;'ewebj! oder lrtt &9WO'bi!5hnllcllen Pli~tom 'gemessenan lonend~I• berechnet werden, wunn du Lllftvolumon der nir M~ung bi!n11t"1:e.o lonl:1J;1tion:ik;unn.u~r ldeh1 11eg_an die RalchWelte dor Sakundiirelelt.tro1um 1"1 Geweba o,dllr Ph~nt0m l5t und Wenn der von dar Kammerw1,od herrDhrendo lonlJatJon1b11Jirag vcrn1cblh;IJ1bllr klein Ist, also bel nbr dpnn•

~elte

lonendosismessung, Verpflichtung zur 6. , ..•..•..... ; ... , 3 Ionendosierung, Aufzeichnungen über die 7. . .............• 3

Meßgeräte 2. . ..... -........................... ·. . . . . . . . 2

Oberflächenionendosis 1.6.2 ..• „ ... „ . „ ......... „ . „ . 2

Qu:ult.en~ergll! 1.8.2. , .• • •• • • , • • . • • • • • . • • . • • • • • . • • . • . • 2

Rad (n.d) 1.3.2.. . . •. • .••.•... „,. . . • . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . 1 fUShre(l$pann ung ' 1.B.3. . . .. , . •• •. , . : . •• •.• . • , • , . • . . . • • . 2 fl.öntge:ri (r) 1.a,:t ..•. .. ... .•. .•. , . •. ... . ... , , , . . . . . . . . 1 Rönf:g~nwe:rt 1.7. „„ .. „ „ . „.„ „ „ . . „„ „ .„.„ . „ 2

Schwlft:,hu11glikUl'\'e 3,3, • • • • . • • • • . • • • • • • • • • . • • • . • • • • . • • • 2 S1:t1nC111rd.1ori'end°'l11 1.~.1.1 • . . „ •• „. „ . , . „ . . .. . „ . . , .. 1 Stand11.ni·h:>nendosMeistun1 1.<1.1.1. . . . . • . . • • . . • . . . . . • • . • 1 Strahlllnhiin:e 1.8.1 • . „ . „ . • „ .... . „ „ „ „ „. „ „ . „ „ 2 Stri,hlenqu,.alltir, Bestlmmu11g der l. . .•. .. .• ... . ... • .. , . 2

Tlefl!nlOnend0$ls 1.6.3. . . .. , • • . • • , . • . • . , , •• .. , . . , .•. , . • 2

••) Die hinter den Stichwörtern stehenden Zahlen sind Ab•chniltsnummorn.

wandiger oder gewebeäquivalenter Kammerwand. Die Beziehung zwischen der Energiedosis K und lonendosls J lautet

K =f· ). Der Faktor g hängt von der bestrahlten Materie (Gewebe) und von der. Strahlenqualitäi ab. Er ist nur für Luft konstant und be·

rad trägt nach heutiger Kenntnis 0,88 - . In anderen ·Materialien . r gelten die in Tabelle 2 angegebenen Wert~.

. ~ rad Tabelle 2 Der Faktor g = - In -

J r

Strahlenqualltät

Röhren- Halbwert· spannung schlcht Luft

kV mm Cu

150 0,2 0,88 200 0,5 0,88 250 1,0 0,88 280 1,7 0,88 400 4,2 0,88

15000 (15MV) - 0,88

Radioaktiver Quanten·

Stoff energle MeV

1H7Cs 0,67 0,88 ooco 1,25 0,88

g für

Wasser

1,03 1,03 1,03 1,03 1,02 Q.98

1,02 1,01

Weichteil· Gewebe

1,02 1,02 1,01 1.01· 1,01 0,96

1;00 1,00

Bei der Ermittlung der Energiedosis in Welchteilgewebe gilt, auch wenn es In Knochensubstanz eingebettet ist, stets der Faktor g für Welchteilgewebe, da der Einfluß der Knochens'!bstanz schon bei der Messung der Ionendosis. mit einer ausreichend· kleinen und dünnwandigen Kammer erfaßt wird.

Im. Bereich deo' mittelharten und harten Röntgenstrahlen kann die Energiedosis K auch aus der gemessenen Standard-Ionendosis }$t nach der Beziehung

K=f· }sr. berechnet werden. Für den Faktor f gelten die In Tabelle 3 an­gegebenen Werte.

1

L

!< r~d Tabelle 3 Der Faktor f = In

dst r

Strablenqualltät f für

Röhren- Halbwert-IWelchteil· spannung schlcht Luft Wuser Gewebe

Knochen kV mm Cu

100 0,15 .0,88 0,91 0,94 3,1 150 0.20 0,88 0,92 0,94 2,7 200 o.s 0,88 0,94 0,95 2,1 250 1,0 0,88 0,9~ '0,95 1,8 280 1,7 0,88 0,96 0,96 1,4 400 '4.2 0,88 0,97 0,97 1.1

Bel der.Ermittlung der Energiedosis von in Knochen elngebette· tem Welchtellgewebe aus der mit einer Luftwändekammer ge­messenen Standard-lonendosls liegt der Faktor f zwischen den Werten für Welchtellgewebe und Knochen: er hängt vom Ab· stand der Knochensubstanz vom Meßort ab. · ·

Die Zahlenwerte der Tabellen 2 und 3 sind dem Handbook 62 des Natl.onal Bureau of Standards vom 10. April 1957 entnommen.

Zu 1.3.

Durch die Bezeichnung „lonen"-dosls wird-zum Ausdruck ge­bracht, daß die auf der Ionisierenden Wirkung In Luft als Normal· sub~tanz beruhenden Messungen die wesentliche Grundlage der Dosimetrie bllden.

Zu 1.3.1.

Die Definition der lonendosls gllt für sämtliche Ionisierenden Strahlungen ohne Einschränkung der Energie, also sowohl für Röntge_n- und Gammutrahlen, die mittelbar, z. B. über Sekundär­elektronen, wie PhQto., CofJlptoJJ- und Purblldungselektronen, Ionisieren, aluuc~ fiir Korpuskufa!'ltrahJen, wlez. B. Elektronen-, Protonen- und Alpfr11· Strahfen, die unmittelbar ionisieren. Damit wird die Anwendungsmöglichkeit der lonlsatlonsmessung für die Dosimetrie auch über den Geltungsbereich dieses Informations· blattes hinaus wesentlich erweitert.

Zu 1.l.1.1.

Die Standard-lonendosls stellt einen Sonderfall . der allgemein gültigen lonendosls dar, da sie auf Röntgen- und Gammastrahlen praktisch bis zu einer maximalen Energie vou etwa 3 MeV be­schränkt ist und die Bedingungen des Elek~ronengleichgewichts erfüllen muß. '!le gibt den Anschluß an die auf der bisherigen Definition des Röntgen beruhenden Messungen und blldet die Grundlage der Dosimetrie Im konventionellen Bereich der Röntgenstrahlen, für den sich bezüglich der Meßverfahren und der Anzeige der Meßgeräte hierdurch also nichts ändert. Elek­tronengleichgewicht besteht z. B. Innerhalb des Meßvolumens einer lonlsatlonskammer, wenn dieses Volumen allseitig von einer Luftschicht umgeben Ist, deren Dicke größer als die maximale R~ichwelte ~/ de-r Sekundärelektronen und wenn glelchzeltlg

0.693 diese Reichweite sehr kleln gegen die Halbwertschichtdicke-· -

µ ' . 0,693

der Wellenstrahlung, also Re1 ~ --, ist(µ = Schwächungs-- - µ . koeffl:iient der Wellenstrahlung) oder wenn du Meßvolumen von einer Schicht anderen Materlals umgeben Ist, für das diese beiden Bedingungen und. die Voraussetzungen erfüllt sind, daß der Mas· senabsorptlonskoefflzlent ·der Wellenstrahlung und das Massen­bremsvermögen der Elektronen In diesem Material annihernd gleich denen In Luft sind. Ein solches „luftiqulvalentes" Material kann In der Dichte 111rhebllch von Luft abweichen, dagegen nur wenig In der atomaren Zusammensetzung.

Bei ultraharten R6ntgimstrahten oberhalb ·3 MeV ist die Bedln-. 0,693

gung Re1 ~ -- nicht mehr erfüllt, außerdem geht mit steigen­µ

der Oual'!tenenergle die Rlchtungsisot:ropie der Sekundärstrah­lung mehr und mehr,verloren. -

;

TGL 0-6809 Seite S

Zu 1.-t1.

1A.1.1.

8e1 pulilerender St..Wlun~ Ist die lonend~11bfettt:ung, ~~· die S"'ndard-lonenda&tslebtuna ein\ ruch varinder llche Größe. Praktisch lntet~ICrt melst dfc mlttlotalonendosfsler1tung}bzw. Standard-!onendomlelt.turig fn llber 1111ln'e geWiise Z:eltspannq l

-,- J - fu J = - b:iw. }~=- .

t t

Der Zeltbereich· richtet sic!i nach der Art der pulsierenden Strah· lung_und muß so groß sein, daß der Mittelwert der Doslslelstun-g praktisch nicht mehr von der Anzahl der Perioden abhängt.

Zu 1.5.1.

Die Anzahl N radioaktiver Nuklide einer isolierten radioaktiven Substanz ergibt sich aus dar zur Zelt t,,,; 0 vorhandenen Anzahl N0 ,

der Zerfallskonstanten ), dieser Substanz und der Zerfallszelt c nach der Beziehung:

N =No e·lt.

Die Aktivität A von N radioaktiver Nuklide einer Kernart Ist der Gren:zWert des Quotienten aus der Anzahl LlN der In der Zeit .de zerfallenden Nuklide und der Zelt Llt: ·

dN A=-- ·

dt

Aus der-Gleichung N = No e·At ergibt sich durch Differentiation nach der Zeit t:

dN -- -=-J.N. dt

Daraus folgt, daß die Aktivität A gleich dem Produkt aus der Zer­fallskonstanten Ä und der Anzahl N der radioaktiven Nuklide Ist :

A=Ä· N.

Oie Ein_helt der Aktivität ist das Curie (c) 1

1 c == 3;700· 10 1.0 _...._ (1·1) .

Sek1.1nde

Oie 1111.lbwerttelt T rst dlfl 2;1!l(dauer, In der otn&:a11fängllch vor· handene Anzahl von Nuldlden auf die Hilfte abnimmt. ;:zwischen der Halbwertzelt T und de.r :Zrubll•kot»tanten a b.,.teht 4la B1t­zleflun1

In 2 0,6931 T= - = ---.

- Ä ),

In der nachfolgenden Tabelle-4 sind die derzeit wahl'$thelnl1chsten Werte der lonendQslskonstanten von einigen für die Therapie -wichtigen Gammastrahlen angegeben.

Tabelle '4 lonendoslskonstanten von Gammastrahlen (ly) in m2

h c

Ra ooco l91J 137Cs I81!Ta 1921r l 1119Au

0,88 1.36 0,la 0.34 0,6i_ 0,51 1

0_.24

Wird, wie im Schrl~tum vielfach Ubllch, die lonendosiskonstante r cm~

in - · - angegeben, so sind die In der Tabelle 4 aufgeführten h mc:

Werte mit 10 zu multlpllzleren.

Zu 1.7.1.

Der Röntgenwert dient vorwiegend zur Ermittlung der Strahlen­ausbeute von Röntgen- und Gammastrahlenquellen. Er !ißt sich jedoch nicht einheitlich für alle Energleberelche definieren.

Zu 1.7.1.1.

Bis zu den Strahlenenerglen von etwa 3 MeV, bei denen sich tlek­tronenglelchgewlcht erzielen läßt, wird die Standard-lonendosls angegeben. Falls die Wanddlcke handelsüblicher Maßkammern zur Herstellung des Elektronengleichgewichts Im oberen Energie· berelch nicht ausreicht, muß die Kammerwand durch einen Ober· wurf einer Kappe aus luftäquivalentem Ma~rlal verstirkt werden.

-

S.li. 6 TGL CM809

Zu 1.7.1.2.

FOr Röntaenmshlen Obtr 3 MeV wurde die Im Maximum der Oa.lsaufbaukurve (Dosts alt Fu.nktlon der Tiefe Im Phantom), In einem Wasserphantom mit einer r•ladv iur RtfdWtelte der s„ kund4relek~ronen dOnnw.ndl1en Kammer gemessene lonendos1J­lel1tun1 als Rönqenwert definten., um eln:cfeutlge Eraebnllh iu erhalten. Al• l\bstand von der Strahlenquelle In hin der Abstand bis zum Mittelpunkt der lonlsatlonskarnmer zu rechnen. -

Im Ober1an1s1eblet von 1 bl1 3 MeV, 1110 bei den ·Energien, bei denen das Maximum der Doslsaufbaukurve In dar Nlhe der Phantomoberlliche lleic. kann dar R~n,1enwert mit au•r11lchu. der Genauigkeit wahlwt.11• nach einer der beiden, In AbKhnltt. 1.7.1.1. bzw. 1.7.1.l. anaegebenefl Methoden ermittelt werden.

Zu 1.8.3.

Unter „Obllchen" Filterungen werden die In der R6nt1entheraple und -dla&nostlk 1ebrluchllchen Alterungen du Nutzstrahlen­bündels verstanden. Belsplele fOr „nicht Obttche" Fiiterungen sind:

1. !lelaplel:

Oie _au• einem blelhaltlgen R.ahrenschutz&ehluse austretende HUllenstrahlung lat extrem stark gefiltert. ·

2. Bellplel:

Die un1efllterce Nuwtrahlung einer 100.kV-Röhre mit Beryl· llumfenster Ist extrem schwach gefiltert.

Zu 2. Außer den nach dem lonlsatlonskammerprtnzlp arbeitenden Dosi­metern, die die lonendbsls oder lonendoslslelstun& mesaen, gibt es auch praktisch brauc!ibare Dosimeter, die weder die Ionendosis od~rJonendoslsl„atung noch die Energiedosis oder Ener1ledosls· lelstun1 messen, sondern z. B. den Umsatz einer chemisch.an Reaktion, die Llchtausbeute eines fluoreszierenden Stoffes oder den Widerstand einer Halblelterzelle. Die solchen Meßverfahren zu1runde liegenden Strahlenwlrkun1en sind Im allpmelnen zu kompllrlert und z.u wenl& erforscht, als daß die Aniotge derirtl1er Meßgorlte direkt In Entrgledoslt oder Ener1ledos!slelatun1 uin· aerecrhnet werdan könn~e. Es wird empf~hlen, die Anzeige sol· eher Mel)1erlte dUrch \lerglelch mit 1lner lonlutlon1kemmer· melltll1'18 zunl11hst auf die lonendosls oder lon11ndo1lalel1tun1 zurOdczufOhren. Olue kenn dann (slehe Erllut.erun1en zu Ab­schnitt 1.1.) auf die Ener1ledosls umgerechnet werden.

Zu J.t. J.3.

Die Kunststoffe zum Messen von Halbwertschichten und VQP Schwlchungskurven sehr welcher Rönt1enstrahlun1en müssen gut definierte und reproduzierbare El1enschaften haben. Als ge­eignet gelten z. Z. Polyithylen, Polystyrol und besonders Poly­terephthalsiureester. Halbwertschlchtmessun1en und Schwichungsmessungen an der Elnfallnn.hlun1 tlnd ohne Patienten oder Phantom mit eng•r Aus· blendung und dem fDr die But~lung vorgueJu1nm Fiiter vor· zunehm1n. Die Empflndllchkelt der verwendeten M'Bora~ne muß In den vor1eschrlebeneh [siehe Fußnote 1)) Grennn un1bh1n11g von der Strahlenqualldt sein. Der fOr die Meuuni verwendece Stoff mu8 In einem solchen Ab­stand vom ~Borpn an1eordnec sein, daß die von dem Stoff ausgehende S.kundlmrahluns du MeDeraebnts nicht merklich beeinflußt. Bel „sehr welcher" und wenig &efllterter „welcher" Strahlun1 muß In dem fQr die Bestrahlung vor1esehenen Fokus-Haut-Ab­stand gemessen werden, da durch die Absorption In der Luft die Strahlenqualltlt schon merkllch geändert wird. Bel ultraharten Strahlen, bei denen sich die Standard-lonendosls-­lelstung nicht mehr messen llßt und bei denen zudem der Schwl· chungskoefflzlent µ nicht mehr monoton mit zunehmender Enerile abnimmt, sind nur die Anpben nach Abschnitt 3.'4. und 3.5. zur Kennzelchnuns der Strahltl\qualltlt b,_uchbar.

Zu 4. Da die Ionendosis pnz allaemeln definiert Ist. muß die lonendoel• oder lonendoslsletscuna unter Jeweils anzugebetUlu und gut .-.. produzierbaren 8edln1un1en pmessen werden, wobei auch die zu 1.1.1.; 1.3.1.1 .; 1.7.1.1. und 1.7.1.l. aeaebenen Erlluterunaen zu beachten .sind.

Zu 5.3.'1. Eine Indirekte Doslsermlttlun1 Ist Im allgemeinen nur für Fern­bestrahlung mit ausreichender Genaul1kelt roöallch. Bel lokall· slerter Anwenduns von, Gammutnihlen, etW& bei lntracavltlrer und lnterstltleller Curletheraple, kann die lonendoslslelstuna an der Interessierenden Stelle. d. h. an Oberflichenpunkt•n, an der Oberfliche von Körperh6hlen oder Im Gewebe, meist nur auf Grund von Phantommessunaen bestimmt werden. Bel lnkor11orulon radioaktiver Substanun, bei der neb1n einer Gamm1rtrahluog die qU1ntltatlv wetc Oberwle&ande Betutrah· luni %\lt Wlrk11n( gelangt, wie belsplelswol1e In der f\adloj~be· h1JJdhtn1 von Sch1JddrOlen1rkrankungC1n oder bei lnjektlonan von ~adlogold In du G.iwobe, l1t eine Ooslaermlrtlunc nach den In diesem lnformatlo.n1blatt behandelten Verfahren nicht miS1tlch .

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