إن عامل الجذب الرئيسي لإشعاع حزمة الإلكترون هو شكل منحنى جرعة العمق، خاصة في نطاق الطاقة من 6 إلى 15 ميغا إلكترون فولت، كما توفر المنطقة التي تحتوي على جرعة موحدة أو أكثر متبوعة بانخفاض سريع للجرعة ميزة سريرية مميزة على طرائق الأشعة السينية التقليدية.
أبرز خصائص شعاع الإلكترون السريرية
جرعة عمق المحور المركزي
بالنسبة لأي شعاع عريض، فإن العمق بالسنتيمتر الذي تقدم فيه الإلكترونات جرعة إلى 80٪ إلى 90٪ من مستوى (isodose)، والذي يساوي ما يقرب من ثلث إلى ربع طاقة الإلكترون، وبالتالي فإن شعاع الإلكترون (13-MeV) مفيد لعمق حوالي 3 إلى 4 سم، اعتمادًا على مستوى isodose المحدد، حيث ينخفض منحنى جرعة العمق بشكل حاد إلى ما وراء العمق المفيد وبالتالي، يتم الحفاظ على الأنسجة الأساسية.
يُعطى عمق العلاج الأكثر فائدة أو النطاق العلاجي للإلكترونات بعمق جرعة العمق البالغة 90٪. بالنسبة للمسرعات الحديثة المزودة بأدوات تطبيق من نوع أداة التشذيب، يُعطى هذا العمق تقريبًا بواسطة E / 3.2 cm، حيث E هي الطاقة الأكثر احتمالية في MeV لحزمة الإلكترون على السطح، كما يحدث عمق جرعة العمق 80٪ تقريبًا عند E / 2.8 سم.
لا يتبع العمق علاقة خطية مع الطاقة ولكنه يغطي منطقة واسعة، ويمكن تقريب قيمته بمقدار 0.46 E0.67 (30)، كما يمكن أن تكون هذه الاختلافات مهمة سريريًا وبالتالي، تؤكد على متطلبات استخدام بيانات الحزمة التي تم قياسها خصيصًا للجهاز المحدد.
يعد اختيار طاقة الحزمة أكثر أهمية للإلكترونات من الفوتونات. نظرًا لأن الجرعة تتناقص بشكل مفاجئ إلى ما بعد مستوى الجرعة 90٪، يجب اختيار عمق المعالجة وطاقة الإلكترون المطلوبة بعناية فائقة، كما أن المبدأ التوجيهي هو أنه في حالة الشك، استخدم طاقة إلكترون أعلى للتأكد من أن الحجم المستهدف ضمن منحنى (isodose) المحدد، حيث إن التأثير الذي يحافظ على الجلد مع حزم الإلكترون السريرية متواضع أو غير موجود. على عكس أشعة الفوتون، تزداد الجرعة السطحية للإلكترونات مع زيادة الطاقة، كما يمكن تفسير هذا التأثير من خلال طبيعة تشتت الإلكترون.
في الطاقات السفلية، تتشتت الإلكترونات بسهولة أكبر ومن خلال زوايا أكبر، كما يؤدي هذا إلى تراكم الجرعة بسرعة أكبر وعلى مسافة أقصر، وبالتالي فإن نسبة جرعة السطح إلى الجرعة القصوى تكون أقل للإلكترونات منخفضة الطاقة مقارنة بالإلكترونات عالية الطاقة. من أجل نفس تأثير الإلكترون الساقط تتراكم الإلكترونات منخفضة الطاقة لتصل إلى تدفق أكبر عند عمق الجرعة القصوى من الإلكترونات عالية الطاقة وتعطى الزيادة في الطلاقة، بسبب الاختلافات في توليد الشعاع وثني الحزمة والتوازي، يمكن أن يختلف توزيع جرعة العمق والجرعة السطحية اختلافًا كبيرًا بالنسبة للآلات المختلفة.
منحنيات ISODOSE
يلعب تشتت الإلكترونات دورًا مهمًا في تحديد شكل منحنيات (isodose)؛ توزيع المحور المركزي والتسطيح والانحناء بالقرب من حدود المجال، كما توجد اختلافات كبيرة بين أشكال منحنيات (isodose) للآلات المختلفة، حيث تنشأ هذه الاختلافات نتيجة لأنظمة الموازاة المختلفة التي تستخدمها المسرعات، كما يتسبب نظام الموازاة (على سبيل المثال، نثر الرقائق وغرف المراقبة والفكين والأقماع) والعمود الهوائي فوق المريض في تشتت زاوية الحزمة وكذلك انتشار الطاقة. وبالتالي، يمكن أن تؤدي حزمتان من نفس الطاقة إلى توزيعات مختلفة للجرعات بعد المرور عبر أنظمة موازاة مختلفة.
عندما تخترق الحزمة وسيطًا، تتمدد الحزمة بسرعة تحت السطح بسبب التشتت. ومع ذلك، يختلف الانتشار الفردي لمنحنيات (isodose)، اعتمادًا على مستوى (isodose) والطاقة وحجم المجال والتوازي. في حين أن جميع منحنيات (isodose) بالنسبة للحزم منخفضة الطاقة تظهر بعض التمدد، فبالنسبة للطاقات الأعلى فقط، تنتفخ مستويات (isodose) منخفضة القيمة، كما تميل المستويات الأعلى للجرعة إلى إظهار انقباض جانبي والذي يصبح أسوأ مع تناقص حجم الحقل.
تسطيح المجال والتناغم
عادة ما يتم تحديد انتظام شعاع الإلكترون في مستوى عمودي على محور الحزمة وعلى عمق ثابت، كما يتم تسطيح الحزمة من حيث مؤشر التوحيد ويتم تعريف هذا في مستوى مرجعي وعلى عمق مرجعي على أنه نسبة المنطقة التي تتجاوز فيها الجرعة 90٪ من قيمتها عند المحور المركزي إلى منطقة المقطع العرضي للشعاع الهندسي على السطح الوهمي.
يجب أن يتجاوز مؤشر الانتظام كسرًا معينًا (على سبيل المثال، 0.80 لحجم مجال بحجم 10 × 10 سم وعند عمق أقصى جرعة). بالإضافة إلى ذلك، يجب ألا تتجاوز الجرعة عند أي نقطة عشوائية في المستوى المرجعي 103٪ من قيمة المحور المركزي، الخط المتقطع هو حدود الحزمة الهندسية عند السطح. وفي هذا المثال، يكون مؤشر التجانس 0.8، بسبب وجود إلكترونات منخفضة الطاقة في الحزمة، يتغير التسطح بشكل كبير مع العمق. لذلك، يوصى بتحديد مؤشر التوحيد على عمق نصف المدى العلاجي (على سبيل المثال، نصف عمق 85٪ من جرعة عمق).
علاوة على ذلك، يتم تعريفه على أنه نسبة المناطق داخل خطوط متساوية 90٪ و 50٪ عند هذا العمق، ومن المقبول أن يكون مؤشر الانتظام 0.70 أو أعلى بأحجام مجال أكبر من 100 سم 2 يجب أن تكون قيمة الذروة في هذا المستوى أقل من 103٪، كما يوصى بأن يتم تحديد استواء شعاع الإلكترون في مستوى مرجعي عمودي على المحور المركزي، على عمق جرعة متساوية 95 ٪ تتجاوز عمق الجرعة القصوى، كما يجب ألا يتجاوز التباين في الجرعة بالنسبة للجرعة عند المحور المركزي ± 5٪ (على النحو الأمثل في حدود ± 3٪) فوق منطقة محصورة داخل أسطر 2 سم داخل الحافة الهندسية للحقول التي تساوي أو تزيد عن 10 × 10 سم 2.
موازاة الشعاع
يتم الحصول على تسطيح المجال وتماثله المقبول من خلال التصميم المناسب لمشتتات الحزمة وميزانيات تحديد الحزمة. المسرعات ذات الحزمة الممسوحة مغناطيسيًا لا تتطلب رقائق نثر، كما يستخدم البعض الآخر واحدًا أو أكثر من رقائق التشتت والتي تتكون عادةً من الرصاص، لتوسيع الحزمة وكذلك إعطاء توزيع جرعة موحد عبر مجال المعالجة.
تم تحسين موازاة الحزمة بشكل كبير من خلال إدخال نظام الرقائق المزدوجة، في حين أن الرقاقة الأولى توسع الحزمة عن طريق التشتت المتعدد، فإن الرقاقة الثانية مصممة لجعل الشعاع موحدًا في المقطع العرضي، كما يتنوع سمك الرقاقة الثانية بشكل مختلف عبر الحزمة لإنتاج الدرجة المطلوبة من توسيع الحزمة وتسطيحها، حيث أن أنظمة الرقائق المزدوجة تقارن جيدًا مع أنظمة حزمة المسح في تقليل الانتشار الزاوي، وبالتالي التأثير على خصائص توزيع الجرعة، كما يتم تحسين استواء الشعاع. بشكل أساسي، توفر جميع أدوات الموازاة موازاة أولية قريبة من المصدر تحدد الحجم الأقصى للحقل وتوازيًا ثانويًا قريبًا من المريض لتحديد مجال العلاج.
يمكن أن يكون الأخير في شكل قضبان الانتهازي أو سلسلة من تطبيقات مختلفة، وفي وضع العلاج الإلكتروني، عادة ما يتم فتح فكي ميزاء الأشعة السينية بحجم أكبر من فتحة القضيب، نظرًا لأن فكوك الأشعة السينية تؤدي إلى انتشار إلكترون واسع النطاق، فإنها متشابكة مع أدوات التطبيق الفردية لتفتح تلقائيًا إلى حجم ثابت محدد مسبقًا.
