In questo paragrafo sono stati analizzati vari set di misure al fine di ca- ratterizzare la risposta di DoPET all’energia del fascio. Supponendo di voler
Numero Energia Dose (Gy) Dose rate (Gy/min) Tbeam−on (s) Note
01 60 MeV 15 5.7 157.9
02 60 MeV 15 11.8 76.5
03 60 MeV 15 16.9 53.1
04 60 MeV 15 20.7 43.4
05 SOBP 15 9.1 98.4 Range shifter: 3 mm
06 SOBP 15 8.8 102.9 Range shifter: 4 mm
07 SOBP 15 7.2 124.6 Range shifter: 6 mm
08 SOBP 15 13.4 67 Micrometro: z=23 09 SOBP 15 13.6 66.2 Micrometro: z=22 10 SOBP 15 13.4 67.1 Micrometro: z=21 11 SOBP 15 12.6 71.1 Micrometro: z=20 12 SOBP 15 12.3 73.2 Micrometro: z=18 13 SOBP 15 12.5 72.1 Micrometro: z=16
14 SOBP 15 13 69.1 Micrometro: z=23, y=9
15 SOBP 15 12.7 70.5 Micrometro: z=22, y=9
16 SOBP 15 12.8 70.1 Micrometro: z=21, y=9
17 SOBP 15 12.5 71.8 Micrometro: z=20, y=9
18 SOBP 15 12.5 71.8 Micrometro: z=18, y=9
19 SOBP 15 12.6 71 Micrometro: z=16, y=9
20 SOBP 15 12.4 72.9 21 SOBP 12 12.8 56.4 22 SOBP 9 11.25 48 23 SOBP 6 12 30 24 SOBP 3 11 16.3 25 SOBP 2.5 3.7 40.6 26 SOBP 5.5 7.4 44.3 27 SOBP 9.2 11.9 46.2 28 SOBP 12.7 17.5 44.3
Sim1 60 MeV 109 protoni 11.8 76 Simulazione MonteCarlo
Tabella 3.1: Elenco e caratteristiche delle acquisizioni e simulazioni analizzate in questo lavoro di tesi. In tutte le misure era presente in uscita all’acceleratore un collimatore di 30 mm e la distanza tra le due teste di DoPET era fissa a 48 cm. Le acquisizioni da 01 a 04 sono durate complessivamente 10 minuti; la fase beam-off della simulazione è durata 800 secondi; tutte le altre acquisizioni sono durate complessivamente 5 minuti.
osservare una diminuzione dell’energia del fascio di 2 MeV o 1 MeV per un fa- scio di 60 MeV, a partire dalla relazione di Bortfeld presentata nel paragrafo precedente si può ricavare che il sistema deve essere in grado di osservare una variazione nella larghezza misurata rispettivamente di 1.56 mm e di 0.78 mm.
34 3.3. Larghezza di attivazione: risultati
rie grandezze, tenendo fissa l’energia massima del fascio (paragrafi da 3.3.1 a 3.3.4), per studiarne l’eventuale variazione al variare di queste grandezze. Suc- cessivamente, sovrapponendo successivamente al collimatore dei range shifter in PMMA si è studiata la capacità di DoPET di riprodurre gli spessori dei range shifter dalla misura della ∆W50−30 e ∆W50−50 (paragrafo 3.3.5).
3.3.1
Dose variabile e tempo di irraggiamento circa co-
stante
Lo scopo di questo paragrafo è verificare la non dipendenza della ∆W50−30 dalla dose tenendo costante il tempo di irraggiamento.
In questo paragrafo si analizzano le acquisizioni da 25 a 28 presentate in tabella 3.1, riferite ad acquisizioni SOBP con dose variabile e tempo di irraggia- mento di circa 44 s. I corrispondenti profili sono illustrati in figura 3.8, ottenuti ricostruendo i primi 120 s della fase di beam-off. La differenza tra i valori massimo e minimo calcolati di ∆W50−30 risulta essere (0.68 ± 0.13) mm.
Inoltre, la figura 3.8 (b) mette in evidenza come i profili distali abbiamo una maggiore dispersione intorno al 50% dell’altezza rispetto ai valori al 30%.
Poiché la suddivisione dell’acquisizione da 2.5 Gy genera cinque acquisizioni da 0.5 Gy di cui può essere costruito il profilo di attività 1D, si può concludere che sono sufficienti 0.5 Gy per il calcolo di ∆W50−30.
3.3.2
Dose variabile e dose rate circa costante
Lo scopo di questo paragrafo è dimostrare la non dipendenza della ∆W50−30 dalla dose tenendo costante il dose rate.
In questo paragrafo si analizzano le acquisizioni da 20 a 24 presentate in tabella 3.1, relative ad acquisizioni SOBP con dose rate di circa 12 Gy/min. I corrispondenti profili sono illustrati in figura 3.9, ottenuti ricostruendo i primi 180 s della fase di beam-off.
La differenza tra i valori massimo e minimo calcolati di ∆W50−30 risulta essere (0.60 ± 0.14) mm.
3.3.3
Dose costante e dose rate variabile
Lo scopo di questo paragrafo è dimostrare la non dipendenza della ∆W50−50 dal dose rate tenendo costante la dose.
In questo paragrafo si analizzano le acquisizioni da 01 a 04 presentate in tabella 3.1, relative ad acquisizioni con fasci monoenergetici con dose rilasciata al fantoccio di 15 Gy. I corrispondenti profili sono illustrati in figura 3.10, ottenuti ricostruendo i primi 400 s della fase di beam-off. La differenza tra i
valori massimo e minimo calcolati di ∆W50−50risulta essere (0.14 ± 0.08) mm. Le diverse aree sottese dal profilo a più basso dose rate (5.7 Gy/min) e più alto dose rate (20.7 Gy/min) sono dovute al diverso tempo di irraggiamento: per 5.7 Gy/min è più del doppio degli altri della stessa serie, e questo implica un maggior decadimento durante la fase di beam-on. Sempre per questa ragio- ne la tendenza si inverte nella fase di beam-on, come illustrato in figura 3.11. Inoltre, si può osservare come durante la fase di beam-on il segnale sia molto più rumoroso, a causa degli eventi prompt assenti nella fase di beam-off.
Si è poi confrontata una di queste acquisizioni con la relativa simulazione, anch’essa ricostruita utilizzando i primi 400 s della fase di beam-off. In figura 3.12 sono presentati i profili relativi all’acquisizione 02 e la relativa simulazione (Sim1) sovrapposti. Le due larghezze di attivazione coincidono.
3.3.4
Traslazione del fantoccio
Lo scopo di questo paragrafo è verificare che il calcolo della larghezza di attivazione non dipende dalla posizione relativa tra teste di DoPET e fantoccio. In questo paragrafo si analizzano le acquisizioni da 8 a 13 e da 14 a 19, presentate in tabella 3.1, riferite ad acquisizioni con dose rate di circa 12 Gy/min e dose di 15 Gy, differenti posizioni relative tra fantoccio e teste di DoPET. I profili sono illustrati in figura 3.13 e 3.14. Si è ricostruita l’intera fase di beam-off, durata circa 230 s.
Per verificare la non dipendenza di ∆W50−30dalla posizione del fantoccio si è operato come segue:
• In figura 3.15 sono presentati i profili di attività 1D corrispondenti alle stesse posizioni (traslazione di 0 mm) dei due gruppi di acquisizioni il- lustrate nelle figure 3.13 e 3.14, rispettivamente con fantoccio centrato rispetto all’asse y e traslato rispetto al centro dell’asse y di 9 mm. Pur presentando una forma diversa, le larghezze dei due profili coincido. • Si è variata solo la coordinata z, in un range di 7 mm, con i passi illustrati
in figura 3.13. La differenza tra la larghezza minore e quella maggiore tra le larghezze dei profili di queste acquisizioni vale (0.44 ± 0.09) mm. • Si è variata solo la coordinata z, in un range di 7 mm, con i passi illustrati
in figura 3.14, tenendo però il fantoccio spostato di 9 mm lungo l’asse y. La differenza tra la larghezza minore e quella maggiore calcolata tra le larghezze dei profili di queste acquisizioni vale (0.62 ± 0.18) mm.
Si è poi verificata la capacità del sistema di discriminare spostamenti millimetrici del fantoccio. In figura 3.16 e 3.17 sono presentati in ascissa la traslazione