Calibración de Films Radiocrómicos Gafchromic tipo HD 810 en un haz de un Acelerador Lineal Varian de 6 MV.

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1 Calibración de Films Radiocrómicos Gafchromic tipo HD 810 en un haz de un Acelerador Lineal Varian de 6 MV. Pérez-Zeledón, R.E 1 & Meynard-Valverde, Y.A 2 1 Laboratorio de Física de Radiaciones y Metrología (LAF RAM), UNAN Managua, Nicaragua 2 Departamento de Física, UNAN Managua, Nicaragua RESUMEN En este trabajo se utilizaron Films Radiocrómicos Gafchromic tipo HD 810 para ser calibrados en un haz de fotones de 6 MV con el fin de poder ser utilizados para dosimetría de clínica. Para lograr la calibración se irradiaron diferentes grupos de películas (3x3 cm 2 ) a diferentes dosis dentro del rango de uso clínico para luego escanearlos y realizar el proceso de análisis del escaneo y evaluación con el software ImageJ, obteniendo una curva de calibración para cada orientación (Eje X y eje Y) a partir de las imágenes digitales de cada uno de los films. ABSTRACT For this experiment, Gafchromic Radiochromic Films type HD 180 were used to be calibrated in a photon beam of 6MV of energy with purpose to later implement into clinical dosimetry. To achieve the calibration, films cut in 3x3 cm 2 format were irradiated with doses within clinical range. After the irradiation, the films went through a scanning and reading process with ImageJ, obtaining a calibration curve for each orientation of the Films (X axis and Y axis) analysis.

2 1. INTRODUCCIÓN Desde el descubrimiento de los Rayos X por Röntgen en 1986 se utilizaban films radiográficos para determinar la dosis absorbida en piel. Con el tiempo se han ido desarrollando diferentes tipos de películas que cuentan con una mayor sensibilidad ante la radiación ionizante. Estas películas son conocidas en la actualidad como Films radiocrómicos (comercialmente como Films GAFCHROMIC). Una de las principales ventajas de la utilización de las películas radiocrómicas es que permiten la evaluación de la distribución de dosis absorbida con una mayor resolución espacial, las películas son elaboradas con un espesor muy delgado (100 micras) permitiendo así una evaluación de la dosis absorbida con una mínima perturbación del haz de radiación. Otra propiedad importante de las películas radiocrómicas es su equivalencia al tejido humano, haciéndolas ideales para su aplicación en dosimetría clínica Es importante mencionar que la realización dosimetría con películas radiocrómicos está basada en tres componentes fundamentales: el modelo del film utilizado, el scanner y el protocolo de escaneo (Slobodan Devic et al, 2005). 2.1 Film Radiocrómico 2. MATERIALES Y MÉTODOS Los films utilizados en este estudio cuentan con una capa activa de un espesor nominal de 6µm estando compuesta por un 9% de Hidrógeno, 57% de Carbono, 16% de Hidrógeno y un 18% de Oxigeno (R. Arráns et al, 2009). Esta capa activa está unida a otra capa de 100 µm de espesor de poliéster. La composición tanto de la capa activa como la de recubrimiento permite tener una similitud a la composición del tejido humano. Figura 1: Diagrama de la composición del film HD

3 Según estudios realizados el espectro de absorción depende del espesor de la capa activa y para el tipo de film utilizado en este trabajo se tiene un rango de aplicabilidad desde los 10 Gy hasta los 100 Gy, utilizando el luz roja para su evaluación. La calibración de los films se realizó irradiándolas a dosis de 10, 20, 35, 50 y 70 Gy. Para cada dosis se utilizaron lotes de 6 y 12 films (para obtener una mejor estadística de los valores obtenidos) con dimensiones de 3 cm x 3 cm Figura 2: Film HD Proceso de irradiación La irradiación se realizó con una técnica isocéntrica (SAD = 80 cm) en una acelerador lineal (LINAC) con una energía de 6 MV. Se utilizaron bloques de agua sólida como maniquí. Los films se colocaron en el isocentro sobre un bloque de 5 cm de espesor y cubiertos con un espesor de 3.5 cm de agua sólida. El campo de radiación utilizado fue de 10 cm x 10 cm.

4 Figura 3: Configuración de la irradiación 2.3 Protocolo de escaneo Para realizar el scanneo de los películas, se utilizó un scanner marca EPSON modelo Expression XL. El software para realizar el scanneo de los films fue el Epson Scan versión 3.49A con la configuración mostrada en la ilustración 1. Antes de realizar un scanneo de las películas irradiadas, se debe de realizar un calentamiento del scanner realizando una serie de tres a cinco escaneos con el fin de estabilizar el equipo. Ilustración 1: Configuración del Software del scanner

5 Una vez finalizado el calentamiento del scanner, se deberán escanear una serie de films que no han sido expuestos a radiación ionizante, en este caso se utilizaron 36 films, para determinar el fondo natural. Luego se debe escanear un film radiográfico velado con las mismas dimensiones al film HD 810 para determinar el ruido del sistema. Concluidos los procedimientos anteriores, se realizó el escaneo de todos los lotes irradiados, iniciando de la menor a la mayor dosis entregada. 2.4 Procesado de la imagen Para realizar el procesado de las imágenes obtenidas, se utilizó el software ImageJ, enfocado una región de interés (ROI) cuadrada centrada en todas las imágenes obtenidas de 1x1 cm 2 para cada uno de los films, el canal utilizado para la evaluación fue el rojo ya que el pico de mayor intensidad en el espectro de transmisión de este tipo de films se encuentra alrededor de los 630 nm (longitud de onda del rojo) si se hubiese utilizado otro canal (azul o verde) es muy posible que no hubiese habido una diferencia en las lecturas de cada uno de los lotes ya que el mismo se comporta muy similar a pesar del incremento de la dosis ( León Marroquín et al (2013)). Figura 4: Film scanneado con una región de interés de 1 mm x 1mm en el centro

6 De la región de interés el valor que se utilizará para realizar la calibración de cada película es el valor principal de la distribución (Histograma) de intensidad de luz transmitida por la misma. Figura 5 Histograma obtenido de la región de interés. Dado que el software ImageJ no muestra los resultados en valores de densidad óptica neta (DOneta) directamente, es necesario convertir la intensidad medida a valores de DO. Para esto se debe se aplicar la siguiente ecuación: i I unexp (D j ) I ruido DOneta = DO exp (D j ) DO unexp (D j ) = log 10 (1) i (D j ) I ruido i Donde I unexp I exp (D j ) i y I exp (D j ) son los valores de las intensidades transmitidas (por pixel) para las películas sin exposición a radiación y los irradiados respectivamente. Mientras que I ruido es el valor obtenido del scanneo de la película radiográfica velada.

7 3. RESULTADOS Todos los resultados mostrados a continuación son promedios de cada uno de los grupos de Films escaneados. Tabla 1: Valores de intensidad de los Film que no se han expuesto a radiación. Films sin exposición Eje X Promedio Eje Y Tabla 2: Ruido del sistema Promedio Ruido Eje X Eje Y Tabla 3: Valores obtenidos de cada grupo de Films expuestos Dosis [Gy] Intensidad Transmitida Eje X Eje Y Tabla 4: Valores de Densidad Óptica neta para cada dosis entregada para cada orientación Dosis [Gy] Eje X Eje Y

8 Dosis [Gy] Gráfico 1: Curva de Calibración del Film Radiocrómico HD Eje X Eje Y 10 0 Densidad Optica Para la verificación de la calibración de las películas se irradiaron dos lotes más (en forma de intercomparación), a una dosis desconocida (el primer lote se irradio a 35 Gy y el segundo a 10 Gy), con el fin de evaluarlas y observar si la respuesta que se obtenía correspondía al valor de la dosis que se le entrego. Dosis desconocida X Y Primer Lote Segundo Lote

9 4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Al realizar la calibración de este tipo de film Radiocrómico (HD 810), se puede observar que aunque no se haya realizado la calibración dentro de todo el rango de aplicabilidad ( Gy) es importante realizar una calibración para ambas orientaciones del mismo porque esto permitirá estimar la dosis de una manera más precisa. Debido a que la respuesta obtenida en la orientación horizontal como en la vertical no se comporta en su totalidad de la misma manera. Los resultados obtenidos de las prueba de verificación permitieron saber que la calibración se realizo de una forma satisfactoria. Y la diferencia encontrada en las dosis encontradas es de un 4.76% y un 16.67% para el primer y segundo lote respectivamente. 5. CONCLUSION La calibración de los Films se logró satisfactoriamente, permitiendo esto utilizar los films para fines dosimétricos con haces de terapia externos de 6 MV. 6. AGRADECIMIENTO Agradecimiento a Eduardo Villarreal Barajas por prestarnos parte de su preciado tiempo en la instrucción de la elaboración de este proyecto y a la Dr. Rosario Talavera por haber realizado los enlaces correspondientes para que este intercambio académico se llevase a cabo.

10 7. BIBLIOGRAFÍA Slobodan Devic; et al. (2005) Precise Radiochromic film dosimetry using flat bed document scanner. Medical Physics, AAPM; doi: / Christopher G. Soares; et al. Chapter 23 Radiochromic Films E. B. Podgorsak, et al; sponsored by IAEA, STI/PUB/1196, ISBN R, Arrans; et al. (2009) Radiochromic Film Dosimetry. Rev Fis Med 2009; 10(2): J. E. Villarreal Barajas. Evolución, estado actual y futuro de las películas de tinte Radiocrómico. MX Philip James Muench; et al. (November, 1990) Photon energy dependence of the sensitivity of Radiochromic film and comparison with silver halide film and LiF TLDs used for brachytherapy dosimetry. Medical Physics, Vol. 18, No. 4, Jul/Aug 1991; doi: /91/ $01.20 Leon Marroquin, E; et al (2013). Characterization of the EBT2 Radiocromic Film at different optical systems. Arch Neurocien (Mex) Vol. 18, Supl-I: 38-43; ININ.