توصيف التوحد آثار في غرفة التأين السائل المستخدمة لقياس الجرعات الإشعاعية من مسرع مبضع

الهدف العام من التجربة التالية هو توصيف تأثيرات إعادة اتحاد الأيونات في كاشف تأين سائل يُستخدم لقياس الجرعات الإشعاعية في نظام العلاج الإشعاعي بالتوجيه التجسيمي. ويتم تحقيق ذلك باستخدام طريقة معدلي الجرعة، والتي تتكون من إجراء سلسلة من القياسات في خزان مائي مع زيادة المسافة من المصدر إلى السطح لتقليل الجرعة لكل نبضة تدريجياً، مما يؤدي كخطوة ثانية إلى زيادة كفاءة الجمع في الحجم الحساس للكاشف. وتتم مقارنة القياسات عند جرعات مختلفة لكل نبضة واستخدامها للحصول على قيم كفاءة الجمع العامة كدالة في الجرعة لكل نبضة.

تُحسب عوامل التصحيح التالية بناءً على كفاءات الجمع هذه، وتُطبق على قياسات غرفة تأين السوائل لتصحيح تأثير إعادة الاتحاد. وتُظهر النتائج أن لإعادة اتحاد الأيونات تأثيرات غير مهملة على القياسات المتماثلة عند تغطية نطاق واسع من الجرعة لكل نبضة. ويعد حجم المنطقة النشطة في الكاشف وتكافؤها النسيجي من الاعتبارات الهامة عند قياس المجالات الصغيرة، مما يجعل توصيف هذا الكاشف أمراً مثيراً للاهتمام نظراً لامتلاكه حجماً حساساً صغيراً جداً مملوءاً بوسط سائل.

تتمثل إحدى مزايا هذه التقنية في الوضع الدقيق لرأس العلاج الذي يتحرك على طول المحور الرأسي، مما يتيح لنا دراسة إعادة التركيب دون الحاجة إلى تغيير الإعداد بالكامل كما هو الحال في أجهزة LINAC التقليدية. للبدء، ضع خزان المياه أسفل رأس العلاج في أدنى مستوى ممكن، ثم املأ الخزان بالماء. بعد ذلك، قم بمحاذاة خزان المياه مع جهاز LINAC بحيث تكون جوانبه الرأسية موازية للجوانب الرأسية للرأس، واستخدم الليزر للتأكد من أنه في التوجه الصحيح.

بعد ذلك، تحقق من التوجيه الرأسي للمسرع الخطي (LINAC) عن طريق إجراء قياسات المقطع العرضي في الاتجاهين X و Y عند عمقين مختلفين. احسب انحراف الحزمة وقم بتصحيحه باستخدام محاور دوران الرأس. ثم استبدل الموازِع بملحق TER وثبّت الرأس بدقة عند مسافة مصدر إلى سطح (SSD) تبلغ 78.5 centimeters، بحيث يلامس طرف الملحق سطح الماء بالكاد.

بعد ذلك، قم بإزالة TER ووضع الموازِي (collimator) مقاس 60 مليمتر على رأس العلاج. ثم ضع غرفة التأين السائل أو LIC في وضع رأسي بحيث يكون محور التجويف الأسطواني موازياً لاتجاه الحزمة. استخدم الليزر لوضع LIC في مركز الحزمة في الاتجاه الجانبي.

بعد ذلك، ضع غرفة تأين مملوءة بالهواء بحجم 0.125 سنتيمتر مكعب، أو IC، بجانب LIC للتمكن من تصحيح تأثيرات مسافة التوهين والتشتت. ضع الغرفة على عمق 1.5 سنتيمتر تحت مستوى الماء. صِل LIC ومصدر الجهد العالي بجهاز الإلكترومتر واضبط الجهد على 800 فولت.

قم بتوصيل الـ A IC بمقياس إلكترومتر آخر واضبط الجهد على 400 فولت. ثم انتظر لمدة ساعة حتى يستقر النظام. قم بإجراء قياسات المقطع العرضي في كلا الاتجاهين المستعرضين وقم بتصحيح صفر الـ LIC لضمان دقة التموضع الجانبي للكاشف.

أولاً، قم بإعطاء جرعة ما قبل التشعيع قدرها 3000 وحدة مراقبة أو MU من أجل تثبيت استجابة LIC. ثم قم بتصفير TERs. بعد ذلك، قم بإجراء سلسلة من عمليات اكتساب الشحنة مع إيقاف الحزمة لتقييم تيار التسرب والاستقرار.

بعد ذلك، اضبط جهاز التحكم عن بعد على الوضع الديكارتي (Cartesian mode) وقم بإجراء حركة لمسافة 20 centimeter في اتجاه Z لوضع رأس العلاج عند مسافة 58.5 centimeters SSD. بعد ذلك، غادر غرفة العلاج وأغلق الباب، ثم قم ببرمجة إشعاع بقيمة 100 mu في وحدة تحكم المشغل. ابدأ كلا جهازي TER لإيصال الجرعة، ودوّن الشحنات التي قاسها كل من LIC و A IC. كرر هذه العملية 10 مرات لتقييم الارتيابات الإحصائية.

بعد إجراء 10 قياسات، حرك رأس المعالجة إلى مسافة 68.5 centimeters.SSD. ثم كرر عملية الإشعاع بعدما يبتعد الرأس أكثر عن الخزان. يمكن زيادة المسافة بين نقاط القياس مع تغير الشحنة وفقاً لقانون التربيع العكسي للمسافة لكل مسافة.

د، احسب نسبة كل قيمة LIC مقاسة إلى قيمة IC المقابلة لها والتي تم الحصول عليها عند نفس المسافة. بعد ذلك، قم برسم النسب مقابل الجرعة لكل نبضة واستخدم الملاءمة الخطية للحصول على النسبة المستنبطة عند جرعة صفر لكل نبضة. ر صفر، افترض أن كفاءة التجميع تساوي واحد عند صفر ملليغرام لكل نبضة، وقم بتوحيد جميع النسب المحسوبة وفقاً للقيمة المستنبطة للحصول على قيم F. ثم ارسم قيم F مقابل قيم الجرعة لكل نبضة لتمثيل تطور كفاءة التجميع.

يمكن حساب أشرطة الخطأ عن طريق تجميع الارتيابات في شحنات LIC و A IC التي تم تقييمها من القياسات المتكررة عند كل مسافة. كما يمكن الحصول على كفاءات التجميع باستخدام الطريقة B المحسوبة من العلاقة التالية حيث يتم حساب المعاملات من نسب الشحنة عند مسافات SSD المختلفة. وقد تم رسم كفاءة التجميع F التي تم الحصول عليها من الطريقة A مقابل الجرعة لكل نبضة، حيث يمكن ملاحظة فقد في الإشارة بنسبة 2%.

توضح أشرطة الخطأ أوجه عدم اليقين الهامة المتأصلة في الطريقة A والتي يمكن تقليلها بشكل كبير باستخدام الطريقة B. وتثبت كفاءة الجمع العامة المرسومة مقابل الجرعة لكل نبضة والمحسوبة من الطريقة B أنها أكثر دقة وتوفر قيماً مطلقة لـ F مقارنة بالحسابات الناتجة عن الطريقة A. وتعتبر الانحرافات صغيرة، كما أن الفقد في الإشارة أقل مما هو عليه في الطريقة A. يوضح هذا الشكل الجرعة النسبية في العمق التي تم الحصول عليها قبل وبعد تصحيح إعادة الاتحاد. وعندما يتم تطبيع المنحنيات عند عمق 240 millimeters، وفي المناطق التي تتلاشى فيها تأثيرات إعادة الاتحاد، فإنها تتطابق؛ حيث تعوض التصحيحات تأثيرات إعادة الاتحاد في منطقة التراكم (buildup area) حيث تكون عوامل التصحيح في أعلى مستوياتها، مما يشير إلى دقة عوامل التصحيح المحسوبة، وهو ما يعد تأكيداً لصحة طريقة معدل الجرعة المزدوج عند اتباع هذا الإجراء.

يمكن استخدام طرق أخرى مثل نمذجة مونت كارلو لاستكمال توصيف غرفة التأين السائلة واستقصاء عوامل أخرى مثل مواد الكاشف أو تأثيرات الحجم الحساس.