In Einrichtungen, die Afterloading-Anlagen mit Iridium betreiben, muss aufgrund der Halbwertszeit von 73,83 Tagen, drei bis viermal pro Kalenderjahr ein Quellenwechsel stattfinden. Anschließend sollte der Anwender die Strahleigenschaften der neuen Quelle messtechnisch kontrollieren und diese Messungen z.B. zur Überprüfung der Halbwertszeit in regelmäßigen Abständen wiederholen. Brachytherapie-Strahler werden mithilfe der sogenannten Kenndosisleistung bzw. der Luftkermaleistung frei in Luft (\dot K_a)_a in einem Meter Abstand oder davon abgeleiteten Größen spezifiziert. Da Frei-Luft-Messungen mit Unsicherheiten (z.B. Streustrahlung, Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Messortverschiebung, Messvolumeneffekte) behaftet sind, werden stattdessen in der Regel Messungen in Festkörperphantomen durchgeführt und die Messanzeige anschließend mit Korrekturfaktoren umgerechnet.

Weitere Informationen zu den Eigenschaften von Iridium-192 Quellen findest du übrigens auf unserer Seite zum Afterloading.

Messaufbau

Nachfolgend wird gezeigt, wie diese Messungen an einem Varian GammaMed iX Plus unter Verwendung des sogenannten Krieger-Phantoms und eines Dosimeters, das auf Wasserenergiedosis kalibriert wurde, durchgeführt werden können.

Festkörperphantome haben im Vergleich zu Freiluftmessungen den großen Vorteil, dass die Anordnung von Quelle und Detektor unveränderbar ist. Der Abstand ist konstant und der das Messergebnis folglich leicht reproduzierbar. Zudem ist der Einfluss von Streueinflüssen aus der Umgebung deutlich geringer.

Das Krieger-Phantom ist ein rotationssymmetrischer PMMA-Zylinder, der eine zentrale Bohrung zur Platzierung der Quelle und vier äußere Bohrungen in jeweils 8 Zentimetern Abstand vom Mittelpunkt, die jeweils 90° zueinander versetzt sind, in denen Messkammern platziert werden können, besitzt. Durch die Rotationssymmetrie und die vier äußeren Positionen, können Lagerungsunsicherheiten rausgemittelt und gleichzeitig inhomogene Dosisverteilungen von Strahlenquellen identifiziert werden. Für die Messungen wird die Quelle in die letzte Halteposition gefahren und die Dosis senkrecht zum Fahrweg auf Höhe der Quelle gemessen.

Zylindrisches Festkörperphantom aus PMMA zur Bestimmung der Kenndosisleistung von HDR-Afterloading-Strahlern nach Krieger.
Zylindrisches Festkörperphantom aus PMMA zur Bestimmung der Kenndosisleistung von HDR-Afterloading-Strahlern nach Krieger.

Berechnungen

Luftkermaleistung

Für die Umrechnung der Messanzeige für Wasserenergiedosis-Kalibrierungen gilt

(\dot K_\text{a})_\text{a} = [1/(1-g_\text{a})] \cdot 1/t^\text{en}_\text{w,a} \cdot k_\text{wp} \cdot k_\text{zp} \cdot k_\tau \cdot k_\rho \cdot k_\text{r} \cdot k_\text{Q} \cdot N_\text{W} \cdot M

Variable / Korrekturfaktor Wert Erläuterung
g_\text{w}
0,001
Relative Bremsstrahlungsverluste in Wasser für 192-Iridium
t^\text{en}_\text{w,a} = \frac{(\mu_\text{en} / \rho)_\text{w}}{(\mu_\text{en} / \rho)_\text{a}}
1,111
Verhältnis der über die Energieverteilung am Messort gemittelten Massenenergieabsorptionskoeffizienten von Wasser & Luft für 192-Ir-Strahlung
k_\text{wp}
1
Feldstörungskorrektur beim Übergang von Wasser in PMMA
k_\text{zp}
1,187 \pm0,012
Geometriefaktor für das Zylinderphantom, Berücksichtigt die Verwendung von PMMA anstelle von Luft
k_\tau=\frac{60 \text{ min.}}{\tau}
4
Nominelle Messzeit (hier: \tau = 15 \text{ min})
k_\rho = \frac{p_0 \cdot T}{p \dot T_0}
Variabel
Luftdichtekorrektur (p_0 = 1013 \text{ hPa}; T_0 = 293,15 \text{ K} )
k_\text{r} = (\frac{r}{100\text{ cm}})^2
0,0064
Abstandskorrektur: Messung in 8 cm anstelle von 100 cm
k_\text{Q}
1
Korrekturfaktor für die von 60-Co abweichende Strahlenqualität für moderne Kompaktkammern
N_\text{W}
1
Kalibrierfaktor für die Wasserenergiedosis von 60-Co-Strahlung
M_0
Variabel
Korrigierter Messwert: M = M_0 – m_\text{a}
m_\text{a}
0
Dosis, die beim Ein- & Ausfahren der Quelle gemessen wird (hier: vernachlässigt)

Durch Einsetzen der Werte lässt sich die gemessene Wasserenergiedosis in die Kenndosisleistung umrechnen. Anschließend muss die Abweichung zur Kenndosisleistung des Strahlerzertifikats berechnet werden. Mit dem Kalibrierdatum, der Aktivität der Strahlenquelle zum Zeitpunkt der Kalibrierung, dem aktuellen Datum, der Zerfallskonstante oder der Halbwertszeit von Iridium-192 sowie der Ableitung des Zerfallsgesetz lässt sich die Kenndosisleistung am Tag der Messung gemäß Quellenzertifikat bestimmen.

(\dot K_a)_a  \text{(Messzeitpunkt)}= (\dot K_a)_a \text{(Kalibrierzeitpunkt)} \cdot \exp(-\lambda \cdot t) \text{   mit   } \lambda = \ln(2) / T_{1/2}

Zur Bestimmung der Aktivität (analog: Kenndosisleistung) der Ir-192 Strahlenquelle an einem beliebigen Datum, kannst du auch unseren Iridium-Rechner verwenden.

Aktivität

In der Regel ist in einem Quellenzertifikat auch die Aktivität zum Zeitpunkt der Kalibrierung angegeben, weshalb neben der Kenndosisleistung auch die Aktivität des Strahlers überprüft werden kann. Zur Berechnung der Sollaktivität zum Zeitpunkt der Messung muss die angegebene Kalibrieraktivität zunächst mit der Ableitung des Zerfallsgesetzes berechnet werden (analog zur Luftkermaleistung).

Berechnung der Aktivität mithilfe der Referenzdosis

Gemäß des DGMP-Berichts Nr. 13 „Praktische Dosimetrie in der HDR-Brachytherapie“ beträgt die Wasserenergie-Referenzdosisleistung in den peripheren Bohrungen des Zylinderphantoms etwa 1 cGy/min pro 1 Curie bzw. 37 GBq Strahleraktivität. Die Wasserenergie-Referenzdosisleistung entspricht der Wasserenergiedosisleistung im Messpunkt in cGy/min.

Der Messwert M wird folglich zunächst durch die Messzeit \tau (in Minuten) dividiert und in cGy/min umgerechnet. Anschließend wird der Wert mit 37 GBq/(cGy/min) multipliziert und ergibt dann die gemessene Aktivität der Quelle zum Messzeitpunkt.

Berechnung der Aktivität mithilfe der Kenndosisleistung

Gemäß des GammamedPlus iX, 3/24 iX Afterloaders Feature Sheets beträgt die scheinbare Aktivität 555 GBq bei einer Kenndosisleistung von 63 mGy/h. Die gemessene Luftkermaleistung kann folglich mit dem inversen des Umrechnungsfaktors 0,11 (mGy/h)/GBq multipliziert werden und ergibt die Aktivität am Messtag. Die Sollaktivität nach Quellenzertifikat wird analog zum vorherigen Kapitel berechnet. Da die Aktivität bei dieser Methode mit einem Faktor berechnet wird, ist die Abweichung identisch mit der aus der Messung der Kenndosisleistung.

Beispielprotokoll