Metrologie für die Brachytherapie: Neuer Kalibriermessplatz für Sekundärnormale

Die Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) ist das nationale Metrologieinstitut der Bundesrepublik Deutschland und somit die oberste Instanz im Bereich Messwesen [1]. Sie gliedert sich in neun Abteilungen. Die Abteilung sechs befasst sich mit dem Bereich ” Ionisierende Strahlung“. Diese Arbeit wird in der Arbeitsgruppe 6.34 ” Dosimetrie f¨ur Brachytherapie und Betrastrahlenschutz“ gefertigt. Sie befasst sich mit dem Aufbau eines neuen Messstands für die High Dose Rate (HDR)-Brachytherapie. Diese Arbeit wird in Zusammenarbeit der PTB mit der Technischen Universität CaroloWilhelmina zu Braunschweig erarbeitet. Für die Metrologie im Bereich Brachytherapie kalibriert die PTB Brachytherapiequellen und Schachtionisationskammer, welche als Transfernormale genutzt werden. Brachytherapiequellen werden in Low Dose Rate (LDR) und High Dose Rate (HDR) unterschieden. LDR-Quellen, sogenannte Seeds, sind kleine Metallkapseln mit Jod-125 (125I) im Inneren. HDR-Quellen sind kleine Metallkapseln mit Cobalt-60 (60Co) oder 192Ir im Inneren, welche an der Spitze eines Metalldrahtes angebracht sind. Mithilfe des Drahtes ist eine automatisierte Positionierung der stark radioaktiven Quellen möglich. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Messstand neu entwickelt werden, der für die Kalibrierung von HDR-Quellen und Schachtionisationskammern genutzt werden kann. Dabei sollen die Messabläufe, die Messgenauigkeit und der Automatisierungsgrad des aktuellen Messstands verbessert werden. Die Instandhaltung des aktuellen Messplatzes führte gehäuft zu Ausfallzeiten des Messbetriebes. Einzelne Module konnten nach Ausfall zunehmend nicht mit gleichen Modulen ersetzt werden. Die Kompatibilität mit neueren Modulen muss über umfangreiche Qualitätssicherungsprozesse sichergestellt werden. Somit ist die Neuentwicklung auf dem Stand der Technik und mit höherem Automatisierungsgrad wirtschaftlicher. Zudem können Messungen mit dem aktuellen Messstand nur während der Anwesenheit der Operateure durchgeführt werden, da die Quelle nach den Messungen nicht automatisch in den Quelltresor zur¨uck gezogen wird. Die Strahlenbelastung außerhalb des Messraumes muss unterhalb der Grenzwerte für das Einrichten eines Überwachungsbereiches liegen. Daher darf sich die Quelle nur während der Messungen freistrahlend im Raum befinden. Daher muss nach einer Messung die Quelle unverzüglich vom Bediener über die Afterloading-Steuerung in den Tresor transportiert werden. Der Messstand muss den Strahlenschutz des Personals gewährleisten. Zusätzlich ist sicherzustellen, dass die Messunsicherheit mindestens den Anforderungen des aktuellen Messstands entspricht. Die Automatisierung des Messablauf hat zusätzlich zur Messunsicherheit eine hohe Priorität. Für die Wartung des Messstandes ist ein modularer Aufbau der Hard- und Software zu bevorzugen. Diese Module sollten zusätzlich kompatibel zu den weiteren Anlagen des Fachbereichs 6.3 sein. Für den modularen Aufbau der Software ist das, im Fachbereich bereits genutzte, Quad-Core Modell zu nutzen. Die für die Kalibrierung benötigten Messabläufe sind zunächst zu analysieren und zu optimieren. Die Hardwarekomponenten für den Messstand sind zusammenzustellen und per Software anzusteuern. Anschließend ist die Messsoftware zu implementieren und zu validieren. Dabei muss die Messunsicherheit bestimmt werden. In Kapitel zwei werden die Grundlagen der Strahlentherapie und der Messungen erläutert. Darauf folgt die Darstellung der wesentlichen Hardwarekomponenten, wie dem AfterloadingGerät und dem Roboter, in Kapitel drei. Für die Softwarebeschreibung wird zunächst die Entwicklungsumgebung und der allgemeine Aufbau der Software dargestellt. Zudem werden die einzelnen Komponenten der Software, wie die Hardwareansteuerung, der Messablauf und die Auswertung dokumentiert (Kapitel 4). Abschließend wird der neue Messstand anhand verschiedener Testszenarien validiert und der Einsatz für den Routine-Kalibrierbetrieb überprüft (Kapitel 5). Zum Abschluss werden die Erkenntnisse der Masterarbeit zusammengefasst