Absorbed dose to water standard for 192Ir HDR sources using Fricke Dosimetry

• de Almeida, Carlos Eduardo ^[1] ; Salata, Camila ^[2]
  1. [1] Laboratório de Ciências Radiológicas, LCR-DCR-UERJ
  2. [2] Comissão Nacional de Energia Nuclear, DIAMP/CGMI/CNEN
• Localización: Revista investigaciones y aplicaciones nucleares, ISSN-e 2711-1326, ISSN 2590-7468, Nº. 4, 2020 (Ejemplar dedicado a: Revista Investigaciones y Aplicaciones Nucleares), págs. 31-44
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Patrón de dosis absorbida en agua para fuentes de 192Ir de alta tasa de dosis (HDR) usando dosimetría Fricke
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    La solución de Fricke es un dosímetro químico basado en la oxidación de iones ferrosos a férricos en la solución después de la interacción con radiación ionizante. La solución está compuesta de 96 % de agua (en peso), y su densidad es entonces notablemente similar a la del agua. Adicionalmente, estudios muestran que el dosímetro Fricke puede ser usado como un dosímetro primario en la determinación de la dosis absorbida en agua para braquiterapia de alta tasa de dosis (HDR) con 192Ir. El Laboratorio de Ciencias Radiológicas de la Universidad del Estado de Río de Janeiro (LCR/UERJ) ha investigado el uso de dosímetros Fricke en varias aplicaciones por más de diez años, particularmente en el área de radioterapia. Este artículo de revisión presenta importantes desarrollos del LCR/UERJ en años recientes en la determinación de la dosis absorbida en agua para fuentes de 192Ir. Esto incluye un nuevo diseño de un recipiente de irradiación, un nuevo dispositivo de lectura, una descripción de la necesidad de un control cuidadoso de la temperatura durante la irradiación y lectura, un cálculo más preciso de los factores de corrección y los resultados de una intercomparación con el Laboratorio Nacional de Calibración de Canadá. La preparación cuidadosa de la solución Fricke es una de las etapas más críticas en el proceso. A través de los años, el LCR/UERJ ha probado diferentes métodos de preparación de la solución y un procedimiento final es presentado. En relación con el recipiente de irradiación, un matraz esférico moldeado de doble pared para la solución Fricke fue inicialmente fabricado y usado para medir la dosis absorbida en agua. Sin embargo, como era difícil manipular el matraz esférico, un segundo diseño hecho también con PMMA fue moldeado como un cilindro, con un tubo central donde la fuente es posicionada en el centro. Diferentes metodologías han sido reportadas para la determinación del valor G, un parámetro clase en dosimetría Fricke, y aquí, dos metodologías diferentes usadas por el LCR son revisadas. Para la determinación de la dosis absorbida en agua para fuentes de 192Ir, la incertidumbre combinada total asociada con las medidas es estimada menor que 1 % para k = 1. Así, las incertidumbres obtenidas para la determinación de la dosis absorbida en agua usando dosímetros Fricke son menores que las obtenidas usando los protocolos estándar. Con relación a la práctica clínica, esto podría mejorar la exactitud en el cálculo de la dosis entregada a los pacientes. En general, los resultados muestran que la dosimetría Fricke es un sistema confiable para medir la dosis absorbida en agua, como patrón para HDR con 192Ir.

  • English

    The Fricke solution is a chemical dosimeter that is based on the oxidation of ferrous ions to ferric ions in the solution after interaction with ionizing radiation. It is composed of 96% water (by weight), and its density is thus remarkably similar to that of water. In addition, studies show that the Fricke dosimeter can be used as a primary dosimeter in the determination of the absorbed dose to water for high dose rate (HDR) 192Ir brachytherapy. The Radiological Sciences Laboratory of the University of Rio de Janeiro State (LCR/UERJ) has been investigating the use of the Fricke dosimeter in various applications for more than ten years, particularly in the area of radiotherapy. This review paper presents important improvements in recent years by the LCR/UERJ in the determination of the absorbed dose to water for 192Ir sources. This includes a newly designed irradiation vessel, a new reading device, a description of the need for careful temperature control during irradiation and reading, a more accurate calculation of the correction factors and the results of an intercomparison with the National Calibration Laboratory of Canada. Careful preparation of the Fricke solution is one of the most critical steps in the process. Over the years, the LCR/UERJ has tested different methods of preparing the solution and the final procedure is presented. Regarding the irradiation vessel, a molded double-walled, spherical flask for the Fricke solution was first constructed and used to measure the absorbed dose to water. However, as it was difficult to manipulate the spherical flask, a second design also made with PMMA was molded as a cylinder, with a central tube where the source was centrally positioned. Different methodologies have been reported in the determination of the G-value, a key parameter in Fricke dosimetry, and herein, two different methodologies used by the LCR are reviewed. For the absorbed-dose-to-water determination for 192Ir sources, the overall combined uncertainty associated with the measurements is estimated to be less than 1% for k = 1. Thus, the obtained uncertainties for the determination of the absorbed dose to water using Fricke dosimetry are lower than those obtained using the standard protocols. With respect to clinical practice, this could improve the accuracy in the calculation of the dose delivered to the patients. Overall, the results show that Fricke dosimetry is a reliable system to measure absorbed dose to water as a standard for HDR 192Ir.