3.3 Grundlagen der klinischen Ionisationsdosimetrie 3.3.1 ...

3.3 Grundlagen der klinischen Ionisationsdosimetrie
von material- und sondenspezifischen Umrechnungsfaktoren rechnerisch bestimmt. Die zweite Me-
thode ist die sogenannte Sondenmethode. Bei dieser wird in das zu untersuchende Medium eine
Sonde gebracht, in deren Material ersatzweise für das umgebende Medium eine Sondenenergiedosis
erzeugt wird. Die Anzeige des Dosimeters muß mit Hilfe von Korrekturen in die Energiedosis im
umgebenden Material, die ohne Anwesenheit dieser Sonde entstehen würde, umgerechnet werden.
Bei der Anwendung der Sondenmethode darf das zu untersuchende Strahlungsfeld im Idealfall
nicht durch die Sonde selbst verändert werden, da sonst einfache und von der Sondengeometrie un-
abhängige Umrechnungen der Sondendosis in die Gewebedosis nicht mehr möglich sind. Zum Ver-
ständnis der dabei einzuhaltenden Meßbedingungen bei Photonenstrahlung verwendet man am bes-
ten eine von Harder [Harder 1966b] aufgestellte Energiebilanz (Gl. 3.12). Danach gilt für die Ent-
stehung der mittleren Energiedosis im Material der Sonde die anschauliche Beziehung (vgl. auch
Fig. 3.3a):
D
1 γ γ γ, e e e e,
δ δ δ
= ⋅( E −E − E + Ein −Eex − Eex + Ein −Eex)
dm
s in ex ex
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(3.12)
Die Indizes "in" und "ex" bedeuten Energiezufuhr in das Massenelement dm bzw. Energie-
Abtransport. "γ" steht für Photonen, "e" für Sekundärelektronen und "δ" für Deltaelektronen. "γ,e"
kennzeichnet den Energieabtransport durch Elektronen, denen von Photonen innerhalb des Massen-
elementes dm Energie übertragen wurde, "e,δ" denjenigen von Deltateilchen, die ihre Energie von
Sekundärelektronen erhalten haben. Anhand dieser Energiebilanz können zwei wichtige, idealisier-
te Grenzbedingungen für das Strahlungsfeld bei der Ionisationsdosimetrie definiert werden, das Se-
kundärelektronengleichgewicht und die BRAGG-GRAY-Bedingungen. Ionisationskammern,
die näherungsweise unter solchen Bedingungen verwendet werden, werden dementsprechend als
Gleichgewichts- oder Photonensonden bzw. als Hohlraum- oder Elektronensonden bezeichnet.
Sekundärelektronengleichgewicht bei Photonenstrahlungsfeldern: Wenn Gleichgewicht
zwischen der durch jede Art von Elektronen in das empfindliche Sondenvolumen hineintranspor-
tierten und der durch Elektronen aus dem Sondenvolumen abtransportierten Bewegungsenergie be-
steht, bestimmen offensichtlich ausschließlich die Photonen die Sondendosis 1 . Für diesen Fall sind
zur Berechnung der verschiedenen Dosisgrößen der den Photonenwechselwirkungen entsprechende
Massenenergieumwandlungskoeffizient (µtr/ρ) und der Massenenergieabsorptionskoeffizient (µen/ρ)
zu verwenden. Wegen der ausgeglichenen Bilanz für die Elektronenenergien bezeichnet man diese
1 Um Mißverständnissen vorzubeugen: Da Photonen zur indirekt ionisierenden Strahlung zählen, ist die vom Absorber
unter den verschiedenen Gleichgewichtsbedingungen absorbierte Energie selbstverständlich Elektronenbewegungsenergie.
Die Gleichungen beschreiben lediglich die Energiebilanzen.