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Erste Kalibrierung eines Sekundärnormals für Ir-192-Strahlung in der Einheit der Wasser-Energiedosisleistung

04.10.2010

Ein etabliertes Verfahren zur Behandlung verschiedener Tumore stellt neben Chemo- und externer Strahlentherapie die Brachytherapie dar. Hierbei wird eine radioaktive Strahlungsquelle innerhalb oder in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Tumorgewebes im Körper platziert. Ein Großteil der Behandlungen erfolgt mit hochradioaktiven Strahlungsquellen hoher Dosisleistungen, sogenannten HDR-Quellen, die zumeist das radioaktive Nuklid 192Ir enthalten. Die Strahlungsintensität der Quelle wird zur Zeit durch die Angabe der Luftkermaleistung in 1 m Abstand vom Zentrum der jeweiligen Quelle (sogenannte "Kenndosisleistung" bzw. "reference air kerma rate" im englischsprachigen Raum) charakterisiert. Die Umrechnung auf die für die Dosisplanung im Patienten notwendige Einheit der Wasser-Energiedosisleistung in 1 cm Abstand von der Quelle, erfolgt mit in Fachzeitschriften veröffentlichten und international akzeptierten Dosiskonversionsfaktoren. Diese Konversionsfaktoren sind überwiegend durch Monte-Carlo-Simulationen rechnerisch bestimmt worden und gründen sich nur auf sehr wenige experimentelle Ergebnisse. Sie weisen daher teilweise unerwünscht hohe Unsicherheiten von bis zu 5 % (k=1) auf.

Um diesem Umstand zu begegnen haben sich mehrere nationale Metrologie-Institute im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts [1] die Aufgabe gestellt, für die oben genannten HDR-Brachytherapiequellen Primärnormale zu entwickeln, mit denen solche Quellen direkt in der Einheit der Wasser-Energiedosisleistung kalibriert werden können. Die PTB hat in diesem Rahmen ein Primärnormal auf der Basis eines Wasserkalorimeters aufgebaut, mit dem 2009 erstmals eine klinische Strahlungsquelle, eine 370 GBq 192Ir-Quelle vom Typ "GammaMed 12i" vermessen und in der Einheit der Wasser-Energiedosisleistung kalibriert wurde [2]. Eine zweite Iridiumquelle mit einer Aktivität von 550 GBq wurde im Frühjahr 2010 vermessen. Mit den so gewonnenen Daten war es nun erstmals möglich ein Transfernormal, eine Schacht-Ionisationskammer, in Einheiten der Wasser-Energiedosisleistung von 192Ir-Quellen des gleichen Typs zu kalibrieren. Auch diese Aktion wurde im Rahmen des oben genannten europäischen Forschungsprojektes durchgeführt, wobei das zu kalibrierende Sekundärnormal von dem österreichischen Projektpartner BEV (Österreichisches Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen) geliefert wurde. Die PTB hat bei dieser Kalibrierung eine Messunsicherheit von 3,5 % (k=2) angegeben. Dies bedeutet eine erhebliche Verringerung gegenüber der zur Zeit üblichen Kalibrierung in der Einheit der Kenndosisleistung mit anschließender Konversion zu Wasser-Energiedosis. Das BEV nutzt nun im Rahmen des ERA-NET Plus Projektes sein an die PTB rückführbar angeschlossenes Sekundärnormal zur Weitrergabe der Einheit der Wasser-Energiedosisleistung für 192Ir-Strahlung an die Kliniken.

Die PTB beabsichtigt nach Abschluss des Forschungsprojektes im Sommer 2011 die Kalibrierungen von 192Ir Brachytherapiequellen und von Schacht-Ionisationskammern in der Einheit der Wasser-Energiedosisleistung offiziell in ihr Kalibrierangebot aufzunehmen und damit auch allen Kliniken als Kunden zur Verfügung zu stellen. Die PTB folgt damit konsequent der Empfehlung des Normenausschusses Radiologie im DIN, für alle Bereiche der Strahlentherapie (somit auch der Brachytherapie) grundsätzlich die Wasser-Energiedosisleistung für die Kalibrierung von in der Strahlentherapie benutzten Dosimetriesystemen zu verwenden.

Abbildung: Kalibrierung einer Schacht-Ionisationskammer (rechts) mit einer in Wasser-Energiedosisleistung kalibrierten 192Ir-Strahlungsquelle. Die Quelle wird zur Kalibrierung der Kammer aus dem Strahlenschutzbehälter des Alfterloading-Gerätes (links) über einen Schlauchkatheter ferngesteuert in die Schacht-Ionisationskammer eingeführt.

Referenzen

  1. European Community’s Seventh Framework Programme, ERA-NET Plus, under Grant Agreement No. 217257
  2. Bambynek, M.; Krauss, A.; Selbach, H.-J.:
    Calorimetric determination of absorbed dose to water for a 192Ir HDR brachytherapy source in near-field geometry.
    11th World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Munich, Sept 7-12, IFMBE Proceedings 25/1, p. 89 ff. (2009)