$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Dozymetria w radioterapii jest wykonywana przy użyciu gazowych komór jonizacyjnych od wielu lat. Detektory te dobrze sprawdzają się w radioterapii "konwencjonalnej", czyli stosowanych jest duże jednorodne (lub wolno zmieniające się) pola. Jednak wiele najnowszych urządzeń, takich jak system Cyberknife (Rysunek 1) badany w tej pracy, oferuje możliwość wykorzystania bardzo małych pól (do 5 mm). Inne urządzenia wytwarzają wysoce modulowane profile wiązki, takie jak radioterapia z modulacją intensywności (IMRT). Konwencjonalne detektory wypełnione powietrzem nie nadają się do tych technik:1; Aby osiągnąć akceptowalną rozdzielczość przestrzenną, objętość wnęki musiałaby zostać zmniejszona do rozmiaru, w którym odpowiedź komory stałaby się zbyt niska. Diody mają tę zaletę, że mają mniejsze czułe objętości i są szeroko stosowane w dozymetrii małej wiązki. Mają jednak inne ograniczenia, takie jak efekty rozpraszania wynikające z ich metalicznej osłony12,13.
W komorze jonizacyjnej2 (LIC) gęstość jonizacji jest znacznie wyższa, a zatem możliwe jest zmniejszenie czułej objętości bez uszczerbku dla odpowiedzi detektora. Co więcej, wrażliwe medium ma gęstość zbliżoną do gęstości wody, co zmniejsza perturbacje fluencji związane z jamą powietrzną. Te aspekty sprawiają, że LIC jest interesującym kandydatem do dozymetrii małych wiązek3-5.
Niemniej jednak istnieją pewne problemy, które należy rozwiązać, zanim będzie można wykonywać rutynowe pomiary dozymetryczne za pomocą LIC. Po pierwsze, ze względu na wyższą gęstość jonizacji, efekty rekombinacji są ważniejsze niż w komorachwypełnionych powietrzem 6-8. Rekombinacja może być początkowa (elektron rekombinuje ze swoim jonem macierzystym) lub ogólna (dwa jony pochodzące z różnych zdarzeń jonizacji rekombinują się). Ta ostatnia jest zależna od wielkości dawki padającej na detektor; Oznacza to, że pomiary dawki względnej (tj. profile dawek, procentowe dawki głębokościowe, współczynniki wyjściowe) mogą potencjalnie ulegać odchyleniom ze względu na zmianę wielkości dawki. Rekombinacja charakteryzuje się ogólną efektywnością zbierania, zdefiniowaną jako stosunek mierzonego ładunku do ładunku wytworzonego przez padające promieniowanie i uciekającego przed początkową rekombinacją: f = QC/Q0. W detektorach gazowych efekty rekombinacji są oceniane przy użyciu metody dwunapięciowej z teorii Boaga9,10, która nie może być stosowana w LICs11.
Alternatywę można znaleźć w użyciu metody dwóch dawek8, polegającej na różnicowaniu dawki w celu wyizolowania wpływu ogólnej rekombinacji i zmierzenia ogólnej skuteczności zbierania za pomocą relacji

gdzie u jest zdefiniowane jako

gdzie α to współczynnik rekombinacji, Q0 to ilość ładunku, który wymyka się początkowej rekombinacji, h to separacja elektrod, e to ładunek elementarny, V to czuła objętość komory, k1 i k2 to ruchliwość ładunków dodatnich i ujemnych, a U to przyłożone napięcie. Poprzez pomiar przy różnych dawkach na impuls możliwe jest uzyskanie parametru u, a tym samym skuteczności zbierania, f. Dawka na impuls jest określona przez zależność

Wszystkie pomiary są wykonywane w warunkach referencyjnych Cyberknife (Source-Surface Distance SSD = 78,5 cm, 1,5 cm głębokości, 60 mm kolimatora). Zastosowanie dużego kolimatora pozwala uniknąć efektów objętościowych związanych z małymi wiązkami. Biorąc pod uwagę, że dawka wynosi 800 mln m/min, a częstotliwość powtarzania wynosi 150 Hz, daje to dawkę 0,89 mGy/impuls (w warunkach odniesienia 1 mln gY odpowiada dawce 1 cGy). Gdy częstotliwość powtarzania impulsów jest utrzymywana na stałym poziomie, dawka na impuls zależy tylko od szybkości dawki w Gy/min, która jest związana z dyskiem SSD za pomocą prawa odległości odwrotnej kwadratu:

dla dwóch dysków SSD d1 i d2.