MetrExtRT EBT3 filmin käyttö sädehoidon dosimetriassa. Sädehoitofyysikoiden 31. neuvottelupäivät 5.-6.6.2014 Billnäsin ruukki, Raasepori petri.sipilä@stuk.fi
Yleistä: Gaf-Chromic EBT3 filmi näyttäisi olevan riittävän tarkka tyypillisiin sädehoidon mittaustilanteisiin: (parempi kuin edellinen EBT2 filmi) - Filmin energiariippuvuus on alle 1% ( 60 Co 18 MV) - Elektroneilla suhteellinen energiariippuvuus alle 1% (4 20 MeV) - Fotonisäteilyn ja elektronisäteilyn ero vasteessa n. 1% - Yhdellä filmillä virhe on n. 2-3 % - Tarkkuutta voi parantaa useammalla toistokerralla. (3-4 filmiä -> virhe alle 1%?) - Edullinen (alle 800 ) tasoskanneri on riittävä filmin luentaan. - Skannerilla saatu kuva edellyttää paljon korjauksia (Laidoilla korjaukset suurempia -> optimaalisin n. 10x10 cm sädetetty alue)
Yleistä: Valmistaja: Ashland (www.ashland.com) Jälleenmyyjä Pohjoismaissa: Nuklex AB Ruotsissa (www.nuklex.se) Filmilaatikon hinta n. 513 / laatikko Laatikossa 25 filmiä. Filmin koko 8 x 10 (n. 20 x 25 cm)
Yleistä: Filmiä voi tilata kulmamerkit lävistettyinä, tai ilman rei itystä. Kulmamerkit auttavat kohdistukseen fantomissa ja luennassa sekä orientaatiossa. Päivää sädetyksestä Filmin suhteellinen muutos säteilytyksen jälkeen. -> Sopiva aikaikkuna filmin lukemiseen n. 2-8 päivää. Mikäli mahdollista, luenta aina vakioidun ajan kuluttua sädetyksesta. -> STUK: 4 pv. Häiritsevät kuitenkin reunaalueiden jakaumamääritystä sekä skannerin korjausten määritystä. Filmi tummentuu UV säteilyllä -> turhaa valaistusta kannattaa välttää.
Suurin muutos punaisella kanavalla. Vihreä kanava soveltuu suuremmille annoksille ja sinisen kanavan läpäisyllä voi pyrkiä kompensoimaan värikalvon paksuusvaihtelua. 25.8.06/PeS 5
Tasoskanneri: EPSON Perfection V750 Pro. Filminä Gaf-Chromic EBT3. Lot#:A12141101 (exp. Dec.2013) Lot#01171401(exp. Jan.2016) Lot#03031403(exp. Mar.2016) Kuva skannataan ilman värikorjauksia tai maskia yleensä 72dpi tarkkuudella ja 48 bit värisyvyydellä. Kuva tallennetaan TIFF muodossa, jolloin kuvien jatkokäsittely helpottuu eikä osa kuvainformaatiosta katoa. Kuvan koko on aina 576 x 720 (72dpi), jolloin jokaisen kuvapikselin paikka on vakio. Filmin läpäisy muuttuu lämpötilan vaikutuksesta ja skannerin valo lämmittää filmitasoa. -> riittävä odotus skannausten välillä.
Ohjelmisto: Tiff kuvien analysointiin on Microsoftin ilmaisella vbnet (Visual Basic) ohjelmointikielellä laadittu oma ohjelma. Ohjelmalla voidaan lukea mm. skannerilta saatu tiff kuva ja muuntaa se automaattisesti annoskartaksi. TPS:n DICOM jakauma muutetaan ensin ImageJ ohjelmalla bmp tai txt muotoiseksi kuvaksi, joka voidaan lukea ohjelmaan. Kuvasta voi tarvitteassa etsiä ja korjata yksittäisiä pikseliarvoja, jotka poikkeavat selkeästi muista. Esim. pölyn, naarmun tms. aiheuttamia. 25.8.06/PeS 7
EBT-3 filmi & skanneri: Kuva tarvitsee useita eri korjauksia, ennen kuin se voidaan muuttaa annosjakaumaksi. Poikittaiskorjaus on epäsymmetrinen. -> Aiheuttaa suuren epävarmuuden filmin oikeaan laitaan. HUOM! Korjaus on skannerikohtainen! Filmi on symmetrinen, joten se voidaan säteilyttää ja lukea molemmin puolin. Filmin kääntö 180 astetta tuottaa saman läpäisyn kuin 0 asteella. -> 4 mahdollista orientaatiota filmin skannaukseen. Skannatut kuvat voi ohjelmallisesti kääntää, peilata ja kohdistaa, joten yhdistämällä ja keskiarvoistamalla päästään parempaan tarkkuuteen.
Skannerikorjaus: Vaaka- ja pystysuunan skannerikorjauksen määrittäminen onnistuu skannaamalla ensin muutama säteilyttämätön filmi. Filmeistä lasketaan keskiarvo, tulosta voi tasoittaa tai yksittäisiä poikkeavia arvoja korjata. Skannerin keskialueelta valitaan normituskohta, jolta lasketaan kunkin värikanavan keskiarvo A C, C= r,g tai b. joka vähennetään kunkin X ja Y pikselin ko. väriarvosta. K (C,X,Y) = Pixel (C,X,Y) A C. Näin saatu korjausmatriisi lasketaan tuntemattoman filmin kanssa yhteen, jolloin skannerin pitkittäinen ja poikittainen epätasaisuus korjaantuu. (Pätee kuitenkin vain sädettämättömään filmiin). EBT-3 filmi ja sopiva normitusalue. Sädetetty filmi aiheuttaa myös valon polarisoitumista, joka en vielä erikseen korjattava.
Polarisaatiokorjaus: Vaaka- ja pystykorjauksen määrittäminen onnistuu parhaiten leikkaamalla filmistä n. 4-5 cm levyisiä suikaleita, joista pari säteilytetään tasaiseen annokseen. Luentavaiheessa sädetettyjen ja taustafilmien paikkaa vaihdetaan. Polarisaatiota aiheuttaa emulsion polymeroituminen pitkiksi neulamaisiksi ryhmiksi. On annoksesta riippuvainen. Pituuskorjausta varten filmi on leikattava pituussuuntaan. Korjaus voidaan määrittää myös yhdestä filmistä, mikäli koko filmin saadaan tasaiseen annokseen. -> Pitkä etäisyys, iso kenttäkoko, leikkauskaavio. Huom! Samaa filmiä ei tule kääntää 90 o.
UV sädetys: 300W UV Lamppu Etäisyys: 30 cm Filmi on kiinnitetty pyörivään rullaan. Sädetysaika n. 1h. (vastaa n. 2 Gy) Pyöritys takaa tasaisen sädetyksen filmin pituussuunnassa. Sädetys voidaan tehdä myös kiihdyttimellä, mutta kierrosnopeus on oltava riittävän suuri, tai laitteen annosnopeus riittävän alhainen.
Pitkittäinen korjaus (CorY) Filmi suikale on säteilytetty tasaiseen annokseen. Pituussuuntainen profiili on vähennetty rivien 50 ja 250 välisen alueen keskiarvosta. CorY = a + by + cy 2 a = -62,5 b = 0,85654762 c = -0,0016845238 y on pikselin rivi tiff kuvassa Kuvaajat ovat lähes identtisiä koko kuva-alueella, joten yhtä sovitusfunktiota voi hyvin käyttää. Jokainen kuvan pystyrivi (punainen kanava) korjataan ko. funktion arvolla. Pitkittäiskorjaus on pienempi kuin poikittaiskorjaus. 25.8.06/PeS 12
Poikittainen korjaus (CorX) Osa filmeistä säteilyttämättömiä. Osa säteilytetty tasa-annokseen. Vaakaprofiili tasoitetaan ja siitä vähennetään minimin arvo. Yleensä käyrät ovat niin samankaltaiset, että yksi korjauskäyrä riittää. Poikittaiskorjaus on osittain annosriippuvainen (sininen käyrä). Kun ensin on korjattu skannerin poikittaiskorjaus säteilyttämättömän filmin mukaan, lasketaan ensiarvaus annoksesta. Tämän perusteella lasketaan polarisaatiokorjaukseta suhteellinen osuus ja korjataan kuvaa vielä ko. korjauksella. Vasta tämän jälkeen kuva muutetaan annosjakaumaksi kalibrointikäyrän mukaan. Kunkin pixelin arvo tiff kuvassa korjataan 0Gy:n termillä (punainen käyrä). Iteroidaan kullekin pixelille annosarvo ja lasketaan ko. pixelille suhteellinen osuus 2Gy:n termistä (sininen käyrä). 25.8.06/PeS 13
EBT-3 filmin skannaus: Alkuperäinen Kääntö ylösalaisin Läpäisy riippuu filmin kulmasta. Filmin orientaatio ja kohdistus on merkittävä filmiin. -> Filmi voidaan skannata 4:ssä eri asennossa tarkkuden kasvattamiseksi. Kääntö ympäri vaakatasossa Yhdistäminen ohjelmallisesti Kierto 180 astetta
Kalibrointi: Kalibrointifilmit säteilytetään RMI kuivavedessä 10x10 cm kentällä 5 cm syvyydessä MNL kobolttisäteilyllä. ( 60 Co, SSD 95 cm) Kalibrointi voidaan hyvin suorittaa myös kiihdyttimellä 6MV keilassa. D = - 3,742 + 160300/Pix R Huom! Kalibrointi on skanneri- ja filmieräkohtainen? Kalibrointifantomi: RMI kuivavettä 5 cm ennen filmiä ja 2 cm kuivavettä filmin jälkeen sekä vesifantomi (n. 31 cm) takaamassa täyden takaisinsironnan.
Toistettavuus: Mittaukset on tehty kalibrointiolosuhteissa 60Co keilassa, vakioannoksella (2 Gy). OD with 2 Gy (error bar 1,2%) 0,715 0,71 Single measurement Average 0,705 0,7 0,695 0,69 0,685 0,68 Relative Dose 1,1 1,05 1 Dose rate dependency 0,675 0 5 10 15 20 25 Measurement number 0,95 0,9 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Dose rate [Gy/h] (Yllä vanhan EBT filmin toistettavuus ja annosnopeusriippuvuus.) Mittaus tullaan toistamaan, kun luentaproseduuri on vakioitunut.
Energiariippuvuus: Energy dependency in ExRT 1,0500 1,0300 1,0100 0,9900 0,9700 0,9500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Nom.Energy [MV] Fotonienergia [MV] Elektronienergia [MeV]
Tarkkuusmittaus: Eritysisen suurta tarkkuutta vaativissa mittauksissa on syytä lisätä tausta ja tasa-annoksinen liuska samasta filmistä mukaan. Taustaliuska Tutkittava jakauma 2 Gy tasainen liuska 0.5, 1.0 ja 1,5 Gy kalibrointifilmit. Palat teipataan yhteen ennen luentaa. 25.8.06/PeS 18
EBT3 filmin Monte Carlo laskenta : Laskenta: Jarkko Ojala TaYS. BEAMnrc koodilla. Kiihdytin mallinnettu Varianilta saadun datan sekä omien mekaanisten mittausten mukaan. Keilan parametit sovitettu mittauksiin. Laskenta ja mittaus poikkeaa yleensä < 0,5%. 6MV fotonisäteily normeeraukseen. 100 (c) Relative dose (%) 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Depth (cm) 2.0 1.0 0.0-1.0-2.0 Difference (Meas. - MC) (%) (d) Relative dose (%) 100 80 60 40 20-2.0-4.0 0-6.0-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 Distance off-axis X (cm) 6.0 4.0 2.0 0.0 Difference (Meas. - MC) (%)
Monte Carlo laskenta elektroneille: Elektronien energiat sovitettu mitattuun R50 arvoon. Relative dose (%) 100 (g) 80 60 40 20 2.0 1.0 0.0-1.0 Difference (Meas. - MC) (%) (h) Relative dose (%) 100 80 60 40 20 0-2.0 0 2 4 6 8 10 Depth (cm) 6.0 4.0 2.0 0.0-2.0-4.0 Difference (Meas. - MC) (%) 0-6.0-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Distance off-axis X (cm)
Monte Carlolla laskettu spektri:
Laskentageometria: Geometria vastaa mittaustilannetta. (Mittauksissa filmi 5 x 10 cm) Kenttäkoko 20 cm x 20 cm. Filmin koko: 10 x 10 cm Filmin syvyydet: 6 MV fotoni: 50 mm 6 MeV elektronit: 14 mm 9 MeV elektronit: 20 mm 16 MeV elektronit: 30 mm
EBT3 filmin mittoja: Layer Nominal Thickness [µm] Density [g/cm2] Polyester 125 1,35 Active layer* 30 1,20 Polyester 125 1,35 *Oletuksena 7,5% kosteus
EBT3 filmin koostumus Layer Composition (Weight %) H Li C O Al Polyester 4,2 0,0 62,5 33,3 0,0 Active layer 8,8 0,6 51,1 32,8 6,7 Polyester 4,2 0,0 62,5 33,3 0,0 Koostumustiedot: David Lewis (ISP/Ashland) (Kirjallisuudessa esitetty virheellisiä tai vanhentuneita arvoja. EBT3 filmin koostumusta muutettu 10/2012. Filmin eränumero (LOT#) tärkeää mainita julkaisuissa.)
EBT3 filmin energiavaste (Normalisointi 6 MV fotonisäteilyyn) Electron beam energy [MeV]
Kiitokset tarkkaavaisuudesta. Kysymyksiä?