Dosimetría y verificación de tratamientos en RadioterapiaIntercomparación de soluciones existentes y desarrollo de soluciones basadas en cámaras de ionización líquida.

Abstract

La utilización de haces de radiación en Radioterapia debe realizarse en un entorno de alta seguridad. Los controles de calidad que permiten garantizarla deben ser muy estrictos y disponer de herramientas adecuadas para el control y supervisión de los tratamientos administrados. Con este objetivo se han desarrollado detectores dosimétricos basados en diferentes tecnologías. En el marco de esta tesis se presenta una nueva matriz de detectores de alta resolución enfocada al control de calidad y la verificación de tratamientos en Radioterapia. Durante la realización del trabajo se han analizado las soluciones existentes comercialmente y las tecnologías en que se basan. El análisis ha incluido el efecto de la resolución espacial, de la frecuencia de muestreo y del factor de llenado en la calidad de la medida. A partir de las conclusiones extraídas, se ha construido una matriz plana de cámaras de ionización líquida, la matriz 2KLIC. La matriz así obtenida consta de 2041 elementos de detección de 2.5x2.5x0.5 mm3 dispuestos en un área central de 107.5x107.5 mm2, sin zonas muertas entre detectores, y a lo largo de las prolongaciones de las mediatrices y diagonales de dicho cuadrado hasta alcanzar los 227 mm y 321 mm respectivamente. De esta manera se dispone de una matriz cuadrada de alta resolución para la verificación de tratamientos y de 4 matrices lineales para el control de calidad del equipo integradas en un mismo dispositivo. Este producto final es el resultado de una evolución que incluye dos prototipos de cámaras líquidas previos: una matriz lineal de 217.6 mm con 128 cámaras de 1.7x1.7 mm2 y una matriz rectangular de 32x16 mm2 con 128 elementos de 2x2 mm2. En este trabajo se aplica la primera de ellas a la verificación del modelado de un acelerador en un planificador Pinnacle versión 8.0h y se utiliza la matriz rectangular para la verificación de tratamientos de radiocirugía y dosimetría en Radioterapia. Se ha realizado una caracterización completa de la matriz 2KLIC, estudiando su estabilidad, la localización del punto efectivo, la dependencia con la profundidad y el tamaño de campo, la dependencia con la tasa de dosis, su anisotropía y la sensibilidad para la detección de cambios en el sistema de conformación. Posteriormente, se ha usado la matriz en la verificación de tratamientos de radioterapia estereotáctica fraccionada y campos especiales de conformación. La caracterización de la 2KLIC incluye un estudio completo del efecto de recombinación, que constituye una de las principales limitaciones de las cámaras líquidas, incluyendo haces sin filtro aplanador en los que la mayor dosis por pulso aumenta la recombinación Se ha observado un claro descenso de la señal medida al aumentar la dosis por pulso y la frecuencia de los pulsos. Esto último es debido al solapamiento que tiene lugar entre las señales producidas por diferentes pulsos cuando el tiempo de colección de las cargas es del orden del periodo entre pulsos. En la actualidad existen dos métodos para determinar la corrección por recombinación en una cámara líquida: el método de las dos tasas y el método de los tres voltajes. Ambos asumen el no solapamiento de pulsos. Sin embargo, en este trabajo se ha demostrado que cuando se produce solapamiento de cargas debidas a diferentes pulsos el método de las dos tasas sigue siendo válido, pero no así el método de los tres voltajes. El procedimiento de estudio para la determinación de la dependencia con la tasa de dosis se ha aplicado también a un detector basado en la tecnología de diamante sintético, de reciente introducción, el microDiamond de PTW. Se ha observado que la dependencia con la dosis por pulso no es despreciable, llegando la recombinación a un 2% para valores de dosis por pulso de 2.2 mGy.