Eigenschaften eines kommerziellen Hi-pSi-Detektors für die Dosimetrie stereotaktischer Kollimatoren mit sehr kleinen Durchmessern

Hintergrund:

Die konformale stereotaktische Strahlenchirurgie und Strahlentherapie mit Linearbeschleunigern und Rundlochkollimatoren erreicht durch Rotationsbestrahlung eine Dosiskonzentration im Zielvolumen. Um kleine Zielvolumina zu bestrahlen, werden Rundlochkollimatoren mit Lochdurchmessern zwischen 4 mm und 45 mm im Isozentrum eingesetzt. In dieser Arbeit wurde für dosimetrische Messungen neben einem Diamantdetektor und einer Ionisationskammer ein kommerziell verfügbarer hoch dotierter p-Typ-Siliziumdetektor verwendet. Die Messergebnisse der verschiedenen Detektoren werden miteinander verglichen.

Material und Methoden: An einem Gammatron^® und einem Varian 2100 CD^® bei 6 MV wurden die Eigenschaften eines Si-Detektors SFD^® der Firma Scanditronix untersucht. Zum Vergleich dienten eine geeichte Ionisationskammer (0,3 cm³) und ein Diamantdetektor.

Messungen und Ergebnisse: Zunächst wurden die Reproduzierbarkeit der Dosis- und Dosisleistungsanzeige und die Temperaturabhängigkeit des Si-Detektors am Gammatron geprüft. Für den Vergleich wurde die Energiedosis in Luft mit der Ionisationskammer gemessen. Die Empfindlichkeit des Detektors nimmt sowohl mit der Dosis als auch der Dosisleistung geringfügig ab. Nach mehrtägigen Bestrahlungspausen wurden wieder höhere Dosisanzeigen registriert. Die Temperaturabhängigkeit verursacht einen Fehlter von 0,25%/K. Am Linearbeschleuniger wurden das Signal-Rausch-Verhältnis und die Ortsauflösung untersucht. Während das Signal-Rausch-Verhältnis des Si-Detektors deutlich schlechter ist als das des zum Vergleich benutzten Diamantdetektors, unterscheidet sich die Ortsauflösung kaum.

Schlussfolgerungen: Wegen der nur geringfügigen Dosis- und Dosisleistungsabhängigkeit und trotz der etwas schlechteren dosimetrischen Eigenschaften gegenüber einem Diamantdetektor ist der Si-Detektor für die Dosimetrie extrem kleiner Felder geeignet. Seine Vorteile sind die Verfügbarkeit und der Preis. Der Einsatz der Ionisationskammer ist jedoch erst ab einer Kollimatorgröße über 20 mm sinnvoll.

Background:

Conformal stereotactic radiosurgery and radiotherapy with linear accelerators and hole collimators yield a dose concentration in the target volume by rotation of the gantry. For small target volumes collimators with isocentre diameters of 4–45 mm are used. In this paper dosimetric measurements with a commercial high doped p-type silicon detector are demonstrated and compared to measurements with diamond detector and ionisation chamber.

Material and Methods: The properties of the silicon detector SFD^® from Scanditronix were investigated with the radiation of a Gammatron^®S and a Varian 2100 CD^® at 6 MV. The results were compared with those of a calibrated ionisation chamber (0.3 cm³) and a diamond detector.

Measurements and Results: At the beginning the reproducibility of the registered dose and dose rate and the temperature dependence of the Si-detector were investigated at the Gammatron S. For the comparison the absorbed dose was measured with the ionisation chamber in air. The sensitivity decreases slightly with dose and dose rate. After a period of several days without radiation again higher doses were registered. The temperature dependence causes deviations of 0.25%/K. The signal-to-noise ratio and the spatial resolution were investigated with the linear accelerator. The signal-to-noise ratio is clearly lower compared with that of the diamond detector, whereas the resolution is nearly the same.

Conclusions: The Si-detector is qualified for dosimetry of very small fields because of the insignificant dose and dose rate dependence and in spite of some disadvantages regarding dosimetric properties compared with the diamond detector. The advantage is the availability and the cost. Measurement with ionisation chambers are not useful for collimator diameters below 20 mm.