Khi buồng ion hóa và electrometer được định chuẩn riêng biệt thì hệ số định chuẩn của mỗi dụng cụ sẽ được cung cấp bởi phòng thí nghiệm chuẩn bao gồm hệ số định chuẩn buồng ion hóa ND,wvà hệ số định chuẩn electrometer kelec.
Khi buồng ion hóa và electrometer được định chuẩn chung thì hệ số định chuẩn kết hợp ND,w sẽ có đơn vị là Gy/Rdg hoặc Gy/nC (đơn vị phụ thuộc vào giá trị ghi của electrometer) và không cần thiết sử dụng hệ số định chuẩn electronmeter kelec và có giá trị là 1.
3.1.6.5.3. Ảnh hƣởng của sự phân cực
Trước khi đo đạc, ta phải kiểm tra xem sự phân cực buồng ion hóa có ảnh hưởng lên chỉ số ghi được của buồng ion hóa hay không. Đối với hầu hết các loại buồng ion hóa, ảnh hưởng này không đáng kể cho chùm photon năng lượng cao, nhưng ảnh hưởng đáng kể cho chùm electron [14].
Khi ảnh hưởng phân cực là đáng kể thì giá trị thật của buồng ghi được nên được tính bằng trung bình của trị tuyệt đối của các giá trị ghi được ứng với hai cách phân cực dương và âm, M+ và M--. Trong việc đo đạc thường quy, thường ta chỉ dùng một kiểu phân cực cho buồng ion hóa. Khi đó cần phải hiệu chỉnh sự phân cực. Giá trị hiệu chỉnh cho ảnh hưởng phân cực lên giá trị ghi được của buồng ion hóa sẽ được hiệu chỉnh qua biểu thức sau [14]:
pol M M k M 2 (3.10) Trong đó:
- M+, M- là giá trị điện tích electromter ghi khi phân cực là dương hay âm.
- M là giá trị điện tích electrometer ghi được ứng với cách phân cực thông thường (dương hoặc âm).
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
3.1.6.5.4. Sự tái hợp ion
Không phải mọi điện tích được tạo ra bên trong hốc khí buồng ion hóa đều được tụ tập hoàn toàn về hai điện cực, do có sự tái hợp của những ion trái dấu. Sự tái hợp ion phụ thuộc vào dạng hình học buồng ion hóa và điện thế phân cực cho buồng ion hóa.
Để hiệu chỉnh cho sự tái hợp ion, cần đưa vào một hệ số hiệu chỉnh cho sự tái hợp ks. Hệ số hiệu chỉnh này được xác định theo phương pháp sau: khi chùm photon có năng lượng cao dạng xung được chiếu tới buồng ion hóa thì ta sử dụng phương pháp hai điện thế để xác định hệ số tái hợp ion ks. Phương pháp này giả định rằng có sự thuộc tuyến tính giữa các tham số nghịch đảo 1/M và 1/V, với M là chỉ số giá trị điện tích đọc trên electrometer tại điện thế V. Trong phương pháp này, ta sử dụng giá trị điện tích đo được M1 và M2 ở hai điện thế, với điện thế V1 làm việc bình thường và điện thế V2 thấp hơn, tỷ số V V1 2 2. Hệ số hiệu chỉnh sự tái hợp tại điện thế làm việc V1 được xác định theo biểu thức [7]:
s M M k a a a M M 2 1 1 0 1 2 2 2 (3.11)
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Bảng 3.5. Bộ ba hệ số a0, a1, a2 dùng để tính toán hệ số hiệu chỉnh tái hợp ion ks như là hàm của tỷ số điện thế V1/V2 bằng phương pháp hai điện thế (two voltage technique) [7]. V1/V2 Bức xạ dạng xung (Pulsed beam) Bức xạ dạng xung quét (Pulsed-scanned beam) a0 a1 a2 a0 a1 a2 2,0 2,337 -3,636 2,299 4,711 -8,242 4,533 2,5 1,474 -1,587 1,114 2,719 -3,977 2,261 3,0 1,198 -0,875 0,677 2,001 -2,402 1,404 3,5 1,080 -0,542 0,463 1,665 -1,647 0,984 4,0 1,022 -0,363 0,341 1,468 -1,200 0,734 5,0 0,975 -0,188 0,214 1,279 -0,750 0,474
Như vậy, chúng ta đã tìm hiểu hình thức luận và các bước cơ bản cho việc xác định liều hấp thụ trong nước theo các điều kiện chuẩn. Trong mục 3.2 và 3.3 tiếp theo, chúng ta áp dụng hình thức luận đã trình bày ở trên để chuẩn liều hấp thụ cho chùm photon và electron năng lượng cao.
3.2. Chuẩn liều hấp thụ cho chùm photon năng lƣợng cao
Trong mục này, chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp chuẩn liều trong nước cho chùm photon năng lượng cao dùng trong xạ trị. Phương pháp này dựa vào hệ số chuẩn liều hấp thụ trong nước ND,w ,Q
0(xem lại mục 3.1.5.1) của buồng ion hóa khi sử dụng chùm tia chuẩn Q0. Thủ tục chuẩn liều áp dụng cho chùm photon được tạo ra từ những electron có năng lượng từ 1 tới 50 MeV, phát từ máy gia tốc thẳng.
Đối với chùm photon, chất lượng chùm tia chuẩn thông dụng Q0 là nguồn Co60, có mặt ở hầu hết phòng thí nghiệm chuẩn. Khi chúng ta sử dụng chùm tia chất lượng chuẩn Q0 là Co60 để định chuẩn buồng ion hóa thì hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Q
0và hệ số định chuẩn buồng ion hóa ND,w ,Q
0 được ký hiệu lần lượt là kQ và ND,w.
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Về phần thiết bị đo liều cần dùng cần dùng cho thủ tục chuẩn liều hấp thụ như loại buồng ion hóa sử dụng; electrometer; nguồn cấp điện cùng với các đại lượng ảnh hưởng cần hiệu chỉnh cho giá trị liều hấp thụ trong nước thì xem lại mục 3.1.3.
Trong mục này, chúng ta chỉ tìm hiểu cách xác định liều hấp thụ tuỵệt đối trong nước ở độ sâu chuẩn zref cho chùm photon năng lượng cao. Công việc này đòi hỏi ta phải xác định giá trị của các đại lượng sau:
Hệ số định chuẩn buồng ion hóa theo liều hấp thụ ND,W,Q
0 (nhận được từ phòng thí nghiệm chuẩn);
Ghi nhận chỉ số điện tích Mraw trên electrometer; tính toán các hiệu chỉnh kT,P, kpol, kelec, ks để suy ra chỉ số điện tích sau khi đã hiệu chỉnh:
Q raw T,P pol elec s
M M k k k k ;
Xác định hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia chất lượng Q so với chùm tia chất lượng chuẩn Q0 kQ,Q
0.
Ta sẽ tìm hiểu cách xác định hệ số kQ,Q0 trong các mục tiếp theo.
3.2.1 Xác định hệ số chất lƣợng chùm tia photon 3.2.1.1 Lựa chọn hệ số chất lƣợng chùm tia
Nguồn Co60 là chất lượng chùm tia chuẩn thông dụng cho chùm photon, chủ yếu chỉ có ở những phòng thí nghiệm chuẩn. Còn tại bệnh viện, người ta sẽ dùng chùm photon chất lượng Q khác chùm photon chuẩn Co60
. Ta cần xác định hệ số chất lượng chùm tia kQ để hiệu chỉnh sự khác biệt giữa chùm tia chất lượng Q và chất lượng chuẩn Q0.
Có một số đại lượng được dùng để mô tả chất lượng chùm tia photon như PDD(10): phần trăm liều hấp thụ ở độ sâu 10 cm trong nước; d80%: độ sâu trong nước, tại đó liều hấp thụ đạt 80% của liều hấp thụ cực đại và TPR20,10. IAEA
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
khuyến cáo sử dụng hệ số chất lượng chùm tia được mô tả bởi TPR20,10. TPR20,10 được định nghĩa là tỷ số giữa giá trị liều hấp thụ ở độ sâu 20 cm và giá trị liều hấp thụ ở độ sâu 10 cm trong nước. Kích thước trường chiếu cho việc đo TPR20,10 là 10 cm 10cm, ở khoảng 100 cm tính từ nguồn.
TPR20,10 có thể được đo trực tiếp hay được tính toán theo PDD(10) hoặc PDD(20,10) bởi các biểu thức sau [7]:
TPR20 10, 0 7898 0 0329, , PDD(10)0 000166, PDD(10)2 (3.12)
TPR20 10, 1 2661, PDD20 10, 0 0595, (3.13)
Trong đó:
- PDD(10): phần trăm liều hấp thụ ở độ sâu 10 cm trong nước, kích thước trường chiếu 10cm x 10 cm ở bề mặt phantom, cách nguồn 100 cm.
- PDD(20,10): tỷ số của phần trăm liều hấp thụ ở độ sâu 20 cm và liều hấp thụ ở độ sâu 10 cm trong nước.
Khi chúng ta sử dụng đại lượng TPR20,10 để mô tả chất lượng chùm tia photon thì đại lượng này có một số ưu điểm sau đây [7]:
Không phụ thuộc vào sự nhiễm bẩn electron do các electron trong chùm photon tới tạo ra.
Khi photon ở độ sâu lớn hơn độ sâu zmax (độ sâu tại đó liều hấp thụ cực đại) thì TPR là giá trị hệ số suy giảm, mà hệ số này mô tả sự suy giảm theo quy luật dạng mũ của đường cong liều hấp thụ khi ở độ sâu lớn hơn độ sâu zmax. Vì TPR20,10 được tính bởi tỷ số của hai giá trị liều hấp thụ ở hai độ sâu 20
cm và 10 cm nên chúng ta không phải hiệu chỉnh sự thay thế khi đo ở hai độ sâu trên trong nước riêng lẻ.
TPR20,10 ít bị ảnh hưởng bởi sai số hệ thống khi chúng ta định vị buồng ion
hóa không chính xác, vì việc định vị buồng ion hóa ở hai vị trí này bị ảnh hưởng như nhau.
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Tuy TPR20,10 có các ưu điểm trên trên nhưng nó cũng không thể được xem là hoàn hảo bởi vì đại lượng này không thể đáp ứng việc xác định giá liều hấp thụ chính xác cho tất cả các chùm tia photon có năng lượng khác nhau [7].
3.2.1.2. Xác định hệ số chất lƣợng chùm tia TPR20,10
Bố trí phép đo dùng để xác định chất lượng chùm tia TPR20,10 được mô tả như hình 3.12. Những điều kiện chuẩn của các đại lượng ảnh hưởng trong phép đo được cho trong bảng 3.6 bên dưới.
Bảng 3.6. Điều kiện chuẩn dùng xác định chất lượng chùm photon TPR20,10 [7].
Đại lƣợng ảnh hƣởng Điều kiện chuẩn
Vật liệu Phantom Nước
Loại buồng ion hóa Hình trụ hoặc phẳng
Độ sâu cho phép đo 20 g/cm2 và 10 g/cm2
Điểm quy chiếu của buồng ion hóa - Buồng ion hóa hình trụ: điểm quy chiếu nằm trên trục trung tâm ở tâm của thể tích hốc khí.
- Buồngion hóa phẳng: điểm quy chiếu nằm tại tâm ở bề mặt trong cửa sổ
Định vị điểm quy chiếu của buồng ion
hóa Ở độ sâu chuẩn zref
SSD/SCD 100 cm
Kích thước trường chiếu 10 cm 10 cma
a Kích thƣớc trƣờng chiếu đƣợc xác định tại mặt phẳng đi ngang điểm quy chiếu của buồng ion hóa
Mặc dù TPR20,10 được định nghĩa là tỷ số của hai giá trị liều hấp thụ ở hai độ sâu trong phantom nước nhưng có thể coi như tỷ lệ của sự ion hóa. Kết quả tỷ lệ sự ion hóa ở hai độ sâu trong phantom nước có thể chấp nhận được bởi vì sự thay đổi
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
khá chậm của tỷ số năng suất hãm giữa nước và không khí, sự không thay đổi của những yếu tố ảnh hưởng ở các độ sâu lớn hơn độ sâu dmax, nơi có liều hấp thụ cực đại [7].
3.2.2. Tính toán đại lƣợng hiệu chỉnh chất lƣợng chùm tia kQ,Q0
Như đã nói, thường chất lượng chùm tia photon ở phòng thí nghiệm chuẩn và ở bệnh viện là khác nhau, cho nên cần phải hiệu chỉnh sự khác biệt về chất lượng chùm tia bằng cách tính toán hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Q0.
Hình 3.12. Bố trí phép đo để xác định hệ số chất lượng chùm tia
TPR20,10, SCD = 100 cm giữ cố định, buồng được đo ở hai độ sâu 10
g/cm2 và 20 g/cm2 trong nước. Kích thước trường chiếu ở điểm quy chiếu của buồng là 10 cm 10 cm [7].
Nguồn
10 10 cm2 SCD
20 g/cm2
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Giá trị kQ,Q0cho chùm photon năng lượng cao có thể thu được bằng một số cách khác nhau. Điều này phụ thuộc vào việc buồng ion hóa của người sử dụng được định chuẩn cho chùm tia có chất lượng như thế nào. Dưới đây là phương pháp xác định kQ,Q
0.
3.2.2.1. Buồng ion hóa định chuẩn bằng nguồn Co60
Đối với chùm tia photon có chất lượng chuẩn là Co60 thì hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Q0sẽ được ký hiệu là kQ. Hệ số kQ được tính cho chùm photon năng lượng cao theo TPR20,10 và cho một số loại buồng ion hóa thông dụng được cho trong bảng 3.7.
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Bảng 3.7. Giá trị kQ được tính toán cho chùm photon năng lượng như là hàm của chất lượng chùm tia TPR20,10 [7].
Loại buồng ion hóa Chất lƣợng chùm tia TPR20,10
0,50 0,53 0,56 0,59 0,62 0,65 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 Capintec PR-05P mini 1,004 1,003 1,002 1,001 1,000 0,998 0,996 0,994 0,991 0,987 0,983 0,975 0,968 0,960 0,949 Capintec PR-05 mini 1,004 1,003 1,002 1,001 1,000 0,998 0,996 0,994 0,991 0,987 0,983 0,975 0,968 0,960 0,949 Capintec PR-06CG Farmer 1,001 1,001 1,000 0,998 0,998 0,995 0,992 0,990 0,988 0,984 0,980 0,972 0,965 0,956 0,944 Exradin A2 Spokas 1,001 1,001 1,001 1,000 0,999 0,997 0,996 0,994 0,992 0,989 0,986 0,979 0,971 0,962 0,949 Exradin T2 Spokas 1,002 1,001 0,999 0,996 0,993 0,988 0,984 0,980 0,977 0,973 0,969 0,962 0,954 0,946 0,934
Exradin A1 mini Shonka 1,002 1,002 1,001 1,000 1,0000 0,998 0,996 0,994 0,991 0,986 0,982 0,974 0,966 0,957 0,945
Exradina T1 mini Shonka
1,003 1,001 0,999 0,996 0,993 0,988 0,984 0,980 0,975 0,970 0,965 0,957 0,949 0,942 0,930
Exradin A12 Farmer 1,001 1,001 1,000 1,000 0,999 0,997 0,994 0,992 0,990 0,986 0,981 0,974 0,966 0,942 0,930
Far West Tech. IC-18 1,005 1,003 1,000 0,997 0,993 0,988 0,983 0,979 0,976 0,971 0,966 0,959 0,953 0,945 0,934
FZH TK 01 1,002 1,001 1,000 0,998 0,996 0,993 0,990 0,987 0,984 0,980 0,975 0,968 0,960 0,952 0,939 Nuclear Assoc. 30-751 Farmer 1,002 1,0002 1,000 0,999 0,997 0,994 0,991 0,989 0,985 0,981 0,977 0,969 0,961 0,953 0,940 Nuclear Assoc. 30-752 Farmer 1,004 1,003 1,001 1,0001 0,998 0,996 0,993 0,991 0,989 0,985 0,981 0,974 0,967 0,959 0,947
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC NE 2505 Farmer 1,001 1,001 1,000 0,999 0,997 0,994 0,991 0,988 0,984 0,980 0,975 0,967 0,959 0,950 0,937 NE 2505/A Farmer 1,005 1,003 1,001 0,997 0,995 0,990 0,985 0,982 0,978 0,974 0,969 0,962 0,955 0,947 0,936 NE 2505/3, 3A Farmer 1,005 1,004 1,002 1,000 0,998 0,995 0,993 0,991 0,989 0,986 0,982 0,975 0,969 0,961 0,949 NE 2505/3, 3B Farmer 1,006 1,004 1,001 0,999 0,996 0,991 0,987 0,984 0,980 0,976 0,971 0,964 0,957 0,950 0,938 NE 2571 Farmer 1,005 1,004 1,002 1,000 0,998 0,995 0,993 0,991 0,989 0,986 0,982 0,975 0,969 0,961 0,949 NE 2581 Farmer 1,006 1,003 1,001 0,998 0,995 0,991 0,986 0,983 0,980 0,975 0,970 0,963 0,956 0,949 0,937 PTW 23331 rigid 1,004 1,003 1,000 0,999 0,997 0,993 0,990 0,988 0,985 0,982 0,978 0,971 0,964 0,956 0,945 PTW 23332 rigid 1,004 1,003 1,001 0,999 0,997 0,994 0,990 0,988 0,984 0,980 0,976 0,968 0,961 0,954 0,943 PTW 23333 1,004 1,003 1,001 0,999 0,997 0,994 0,990 0,988 0,985 0,981 0,976 0,969 0,963 0,955 0,943 PTW 30001/30010 Farmer 1,004 1,001 1,001 0.999 0,997 0,994 0,990 0,988 0,985 0,981 0,976 0,969 0,962 0,955 0,943 PTW 30002/30011 Farmer 1,006 1,004 1,001 0,999 0,997 0994 0,992 0,990 0,987 0,984 0,980 0,973 0,967 0,959 0,948 PTW 30004/30012 Farmer 1,006 1,005 1,002 1,000 0,999 0,996 0,994 0,992 0,989 0,986 0,982 0,976 0,969 0,962 0,950 PTW 31002/30003 flexible 1,003 1,002 1,000 0,999 0,997 0,994 0,990 0,988 0,984 0,980 0,975 0,968 0,960 0,952 0,940
Victoreen Radocon III 550 1,005 1,004 1,001 0,998 0,996 0,993 0,989 0,986 0,983 0,979 0,975 0,968 0,961 0,954 0,943
Victoreen Radocon III 555 1,005 1,003 1,000 0,997 0,995 0,990 0,986 0,983 0,979 0,975 0,970 0,963 0,9560 0,949 0,938
Victoreen 30-348 1,004 1,003 1,000 0,998 0,996 0,992 0,989 0,986 0,982 0,978 0,973 0,966 0,959 0951 0,940
Victoreen 30-351 1,004 1,002 1,000 0,998 0,996 0,992 0,989 0,986 0,983 0,979 0,974 0,967 0,960 0,952 0,941
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Dựa vào giá trị TPR20,10 có được trong bảng trên cho một loại buồng ion hóa ta có thể thu được tương ứng giá trị kQ. Giá trị kQ cũng có thể xác định bằng hay phương pháp đồ thị từ một tập hợp những chất lượng chùm tia Q cho bởi hình 3.13.
Các giá trị trong bảng trên được áp dụng cho các buồng ion hóa có ống bọc ngoài dày 0,5 mm để chống thấm nước. Khi ống này dày tới 1mm thì giá trị kQ có thể thay đổi không lớn hơn 0,1% [1].
3.2.2.2. Buồng ion hóa định chuẩn bằng những chùm tia photon có chất lƣợng khác nhau lƣợng khác nhau
Khi buồng ion hóa của người sử dụng được định chuẩn bằng những chùm photon có chất lượng khác nhau, phòng thí nghiệm chuẩn sẽ đưa ra một hệ số chuẩn liều hấp thụ duy nhất NDWQ
0và tập hợp những hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia