Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Neutronenkontamination hochenergetischer Photonen in Gewebe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines Detektorsystems, welches die Messung der Neutronenkomponente innerhalb eines hochenergetischen Photonenfeldes eines beliebigen Beschleunigers erlaubt. Die Neutronenkontamination des Siemens PRIMUS im 15 MV Photonenmodus wurde detailliert untersucht. Für die experimentellen Untersuchungen wurden drei Ionisationskammern (eine gewebeäquivalente Kammer, eine Magnesiumkammer und eine 10B-ausgekleidete Magnesiumkammer), sowie zwei Typen Thermolumineszenz-Detektoren (angereichert mit '6Li bzw. '7Li) angewendet. Die Detektoren besitzen unterschiedliclie Photonen- und Neutronensensitivität und durch ihre Kombination lassen sich die Dosisbeiträge in einem gemischten Neutronen-/Photonen-Feld separieren. Die Neutronenempfindlichkeit der TLD zeigte sich als zu gering für eine Messung im offenen Photonenfeld, daher wurden die folgenden Messungen nur mit Ionisationskammern durchgeführt. Die drei Ionisationskammern wurden an verschiedenen Photonen- und Neutronen-Quellen kalibriert, wobei sich ein sehr hohes Ansprechen der borausgekleideten Ionisationskammer gegenüber thermischen Neutronen zeigte. Am Beschleuniger wurde das lonisationskammersystem auf ein Zweikammer-System aus Magnesium- und borausgekleideter Magnesiumkammer reduziert, da die schnelle Neutronenkomponente aufgrund ihres geringen Beitrages zum Detektorsignal nicht separiert werden konnte. Die Kalibrierung der drei Ionisationskammern gegenüber Neutronen konnte nicht angewendet werden, stattdessen erfolgte eine Umrechnung von gemessenem thermischen Neutronensignal in Monte-Carlo simulierte Gesamt-Neutronendosis. Messungen mit diesem System wurden in Fest- und Flüssigwasser für offene Felder durchgeführt. In großer Phantomtiefe konnte die Neutronendosis an zwei unterschiedlichen Beschleunigern mit einer Unsicherheit von 20% bestimmt werden. Die gemessene thermische Neutronendosis zeigte eine gasartige räumliche Verteilung und keine Feldgrößenabhängigkeit. Verschiedene realistische Bestrahlungspläne wurden untersucht und die zusätzliche zu berücksichtigende Äquivalentdosis durch Neutronen wurde für die gesamte Behandlung zu einer Ganzkörperdosis von kleiner 40mSv bestimmt. Die Neutronendosis stieg mit der Anzahl der Monitorirnpulse pro applizierter Photonendosis an. Das entwickelte lonisationskammersystem erlaubt schnelle und punktweise Messungen der Neutronendosis an jedem beliebigen Beschleuniger. Ohne Informationen über das Neutronenspektrum sollten sich die Messungen auf größere Phantomtiefen beschränken, da die Neutronen in diesen Tiefen bereits thermalisiert und direkt messbar sind. Das lonisationskanimersystern kann aufgrund des hohen Ansprechens der borausgekleideten Kammer geringere relative Neutronenbeiträge nachweisen als das bekannte System aus 6Li und 7Li dotierten Thermolumineszenz-Detektoren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Monte Carlo study of neutron production in the 15 MV mode of a Siemens Primus accelerator and estimation of the neutron dose in IMRT deliveries., Vortrag ESTRO-Meeting, Barcelona, 2007. Radiotherapy and Oncology 84 (Supplement 1), S47-S47 (2007)
J Becker, E Brunckhorst and R Schmidt
- Photoneutron production of a Siemens Primus linear accelerator studied by Monte Carlo methods and a paired magnesium and boron coated magnesium ionization chamber system, Phys. Med. Biol. 52 (13), 3715-3727 (2007)
J Becker, E Brunckhorst and R Schmidt
- Set-up and calibration of a triple ionization chamber system for dosimetry in mixed neutron/photon fields, Phys. Med. Biol. 52 (2007) 3715-3727
J Becker, E Brunckhorst, A Roca, F Stecher-Rasmussen, R Moss. R Büttger and R Schmidt
- Characterisation of MCP-600D and MCP-700D thermoluminescence detectors and their applicability for photoneutron detection., Rad. Prot. Dosim. (2008)
E Brunckhorst, X Sheng, M Todorovic, J Becker and F Cremers
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/rpd/ncn251) - Characterisation of MCP-600D and MCP-700D thermoluminescence detectors for dosimetry of photoneutrons, Poster ESTRO-Meeting, Göteborg, 2008. Radiotherapy and Oncology 88 (Supplement 2), S390-S396 (2008)
E Brunckhorst, X Sheng, J Becker and F Cremers
- Experimentelle Untersuchungen zur Neutronenkontamination bei konventionellen und IMRT-Bestrahlungen der Prostata mit 15 MV Photonen an einem Siemens Primus, Kurzvortrag DEGRO, Wien, 2008. Strahlentherapie und Onkologie 184 (Sondernr. 1), S57-S57 (2008)
E Brunckhorst, J Becker und R Schmidt
- Investigation of the neutron contamination in IMRT deliveries with a paired magnesium and boron coated magnesium ionization chamber system, Radiotherapy and Oncology 86, 182-186 (2008)
J Becker, F Brunckhorst and R Schmidt
- Photoneutronenverteilungen eines Siemens Primus im 15 MV Photonenmodus - Wasserphantommessungen mit einem Zweikammer-System im Vergleich mit Monte-Carlo-Simulationen, Poster DGMP-Jahrestagung, Oldenburg (2008) ISBN 3-9809869-8-5
E Brunckhorst, J Becker und F Cremers
