Dosimetria a gel per BNCT

Presentazione sul tema: "Dosimetria a gel per BNCT"— Transcript della presentazione:

1 Dosimetria a gel per BNCT
Riunione PHONES Torino – 18 Aprile 2005 Dosimetria a gel per BNCT G. Gambarini INFN -Dip. Fisica Milano Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

2 Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
- 10B accumulato selettivamente nel tumore - Reazione dei neutroni termici con il 10B 10B(n,)7Li ( = 3837 barn) Reazioni di neutroni in tessuto senza boro: Neutroni Termici: 1H(n,)2H  = 0.33 b E = 2.2 MeV 14N(n,p)14C  = 1.9 b E(p) = 0.63 MeV Neutroni epitermici e veloci: scattering elastico principalmente con H ( protoni di rinculo) Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

3 Determinazioni necessarie: Dose nel tessuto con 10B
Dose nel tessuto senza 10B Separazione dei contributi delle varie componenti di radiazione secondaria I contributi relativi di dose dipendono da:  geometria del fascio e spettro di energia dei neutroni  forma e dimensioni del volume irradiato Necessità di determinazioni 3D di dose assorbita in fantoccio, con separazione delle varie componenti di dose Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

4 Metodi utilizzati (inter-comparison)
Dosimetri a Gel (2) Dosimetri a termoluminescenza (TLD) (3) Tecniche di attivazione (4) Calcoli Monte Carlo Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

5 Osservazioni sui dosimetri a gel
I dosimetri a gel sono soluzioni acquose molto diluite. Effetto primario della radiazione ionizzante: radiolisi delle molecole dell’acqua come nel tessuto umano Buona tessuto–equivalenza per ogni radiazione (anche neutroni e tutte le radiazioni secondarie generate dai neutroni). Nel caso dei neutroni, è possibile variare opportunamente la composizione isotopica e separare le varie componenti di dose. Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

6 DOSIMETRI A GEL Gel acrilici : polimerizzazione
Gel di Fricke : Soluz. di solfato ferroso Fe++  Fe+++ IMAGING DI DOSE N M R IMAGING OTTICO Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

7 Gel dosimetri in forma di strato
spessore mm forma come opportuno Campione irraggiato Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

8 SISTEMA DI IMAGING DI TRASMITTANZA DI LUCE
Camera a CCD con filtro ottico Immagine in GL di trasmittanza a 585 nm Sorgente piana di luce Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

9 C++ DEDICATED SOFTWARE
Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

10 Perché dosimetri in forma di strato ?
E’ possibile variare la composizione isotopica del gel, come richiesto dal metodo di separazione delle dosi, senza variare sensibilmente il trasporto neutronico nei fantocci. Dosimetri a gel Calcoli Monte Carlo di flusso di neutroni vs profondità in fantoccio Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

11 Metodo di separazione delle dosi
Due strati con matrici di gel che differiscono per un isotopo che come secondari dà particelle cariche. Esempio: gel standard gel simile allo standard, ma contenente 14N Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

12 Fattori di Kerma (vs energia neutroni) del gel standard, del gel con N e del cervello adulto, calcolati utilizzando i dati di ICRU-26 e ICRU-46. (standard Buona tessuto-equivalenza del gel con azoto per tutte le energie. Nel gel senza azoto (che ha buona tessuto-equivalenza ad alte energie) manca il contributo della dose dei protoni emessi nelle reazioni con l’azoto. Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

13 (DO) st. = 1 D + 2 Dp (DO) h.w. = 3 D + 4 Dd Gel standard
Gel-dosimetro con altra composizione isotopica : gel simile allo standard, ma contenete 10B per misurare la dose dovuta al boro . Gel standard Gel fatto con D2O (DO) st. = 1 D + 2 Dp (DO) h.w. = 3 D + 4 Dd Per misurare la dose dei neutroni veloci (protoni di rinculo): gel fatto con acqua pesante D2O anziché H2O.  sono i coefficienti di sensibilità del gel. il rapporto Dd /Dp è stato calcolato Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

14 Dipendenza dal LET della Risposta
La sensibilità relativa a radiazioni ad alto LET rispetto alla radiazione  per il Gel-Standard. RADIAZIONE SENSIBILITA’ Particelle cariche  e 7Li – 0.45 Protoni a bassa energia  0.85 Deutoni a bassa energia  0.72 Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

15 REATTORE TAPIRO (ENEA)
COLONNA EPITERMICA Fantoccio Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

16 Esempi di fantocci utilizzati
Forma: cilindrica (altezza 14 cm, diametro 16 cm). Phantom 0 (Ph0) Polyethylene omogeneo. Phantom A (PhA) Guscio di Polyethylene riempito di gel con 10 ppm di 10B. Phantom B (PhB) come PhA, con un volume cilindrico contenente 35 ppm di 10B. PhB PhB (metà) Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

17 Esempi di risultati: DOSE TOTALE (gamma, neutroni veloci, particelle cariche emesse nella reazione 10B(n,)7Li) nel piano centrale del fantoccio e SEPARAZIONE della dose dovuta al 10B (35 ppm) e la dose ( + nfast) Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

18 Controllo della correttezza della separazione
Flusso lungo l’asse centrale del fantoccio, ottenuto dal profilo di dose del 10B estratto dall’immagine e confronto con i risultati di TLD e di foglietti di attivazione. Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

19 Separazione delle dosi Gamma e neutroni veloci (ottenuta con coppia di gel fatti con H2O e D2O)
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20 Dosi Assorbite lungo l’asse di PhA
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21 nth Fantoccio cilindrico di Polyethylene (diametro 16 cm, altezza 14 cm) contenente un volume cilindrico con 35 ppm di 10B. Profili lungo l’asse centrale del fantoccio. Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

22 Dosi lungo l’asse centrale di un fantoccio containing 10 ppm di 10B e 28.6 ppm di 157Gd ed un volume con 35 ppm di 10B e 100 ppm di 157Gd TUMOUR FAST NEUTRONS Fast neutrons Photons Thermal neutrons Boron ( and 7Li) Electrons Total TOTAL PHOTONS 10B AUGER ELECTRONS Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

23 I dosimetri a gel sono vantaggiosi per la BNCT?
Conclusione: I dosimetri a gel sono vantaggiosi per la BNCT? Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052

24 THANKS Riunione PHONES Torino - 18 Aprile 20052