Mass angular scattering power method applied to the therapeutical electron b eams

Abstract

Radyoterapide kullanılan elektron ışınlarının kinetik enerjilerinin ölçümleri için halen kullanımda olmayan bir metod açıklanmaktadır. Kütle açısal saçınım gücü adı verilen bu metodun teorik temelleri incelenmektedir. Elektronların kinetik enerjileri, geniş alanlı bir elektron ışınının, merkezinde dar bir delik bulunan bir kurşun plaka şeklindeki açık kolimatör ve aynı kalınlıkta herhangi bir deliği olmayan kapalı kolimatörün ışınlanmasıyla elde edilen doz profillerinin birebir farkından elde edilen doz dağılım profillerinden yararlanılarak bulunmaktadır. Kullanılan metodda, kapalı kolimatörden geçen radyasyon bize arka plandaki dozu vermektedir. Fermi-Eyges teorisinin öngördüğü üzere, dar bir elektron ışınının havadaki uzaysal saçınmı bir Gauss dağılım eğrisidir. Bu Gauss eğrisinin varyansı bulunarak kullanılan elektronun kütlesel saçınım gücü hesaplanmakta buradan da elektronun kinetik enerjisi belirlenmektedir. Havada saçınıma uğrayan elektronların uzaysal dağılımı bir iyon odası ve boş bir su fantomu ile ölçülmektedir. Elektronların enerji tayini için kullanılan sudaki erişim metodu amprik formüllere dayandığı halde kütle açısal saçınım metodu yüksek enerjili elektronların havadaki atomlarla elastik çarpışmalarının sonuçlarım kullanmakta ve atomik düzeydeki etkileşimlerden çıkan direkt formüllere dayanmaktadır.

A method for determining the kinetic energies of therapeutical electron beams is described. The theoretical basis of the mass angular scattering power method is analysed. The kinetic energy of therapeutical electron beams is determined from the Gaussian spread of a pencil beam. The pencil beam is obtained from a broad electron beam by using a simple technique. The data taken with a `closed collimator` are subtracted from those measured with the `open collimator` in order to isolate the pencil beam dose distribution. The spatial spread of a pencil electron beam in air is, as predicted by the Fermi-Eyges Theory,is Gaussian whose variance is a function of the mass angular scattering power, which in turn is related to the kinetic energy. The dose distribution is measured by an ion chamber which is moved by an `empty` water phantom system. The energies obtained by the mass scattering power method in air are significantly close to measured values obtained with the range method in water. The mass angular scattering power method is driven from the inelastic collisions in air and uses a probabilistic approach while the range method uses emprical formulas.