Effective point of measurement for parallel plate and cylindrical ion chambers in megavoltage electron beams

The presence of an air filled ionization chamber in a surrounding medium introduces several fluence perturbations in high energy photon and electron beams which have to be accounted for. One of these perturbations, the displacement effect, may be corrected in two different ways: by a correction factor pdis or by the application of the concept of the effective point of measurement (EPOM). The latter means, that the volume averaged ionization within the chamber is not reported to the chambers reference point but to a point within the air filled cavity. Within this study the EPOM was determined for four different parallel plate and two cylindrical chambers in megavoltage electron beams using Monte Carlo simulations. The positioning of the chambers with this EPOM at the depth of measurement results in a largely depth independent residual perturbation correction, which is determined within this study for the first time. For the parallel plate chambers the EPOM is independent of the energy of the primary electrons. Whereas for the Advanced Markus chamber the position of the EPOM coincides with the chambers reference point, it is shifted for the other parallel plate chambers several tenths of millimeters downstream the beam direction into the air filled cavity. For the cylindrical chambers there is an increasing shift of the EPOM with increasing electron energy. This shift is in upstream direction, i.e. away from the chambers reference point toward the focus. For the highest electron energy the position of the calculated EPOM is in fairly good agreement with the recommendation given in common dosimetry protocols, for the smallest energy, the calculated EPOM positions deviate about 30% from this recommendation.

ZusammenfassungDas Vorhandensein einer luftgefüllten Ionisationskammer in einem Umgebungsmaterial führt zu verschiedenen Fluenzstörungen der hochenergetischen Photonen und Elektronenstrahlung. Eine dieser Störungen, der Verdrängungseffekt, kann auf zwei Arten korrigiert werden: mit einem Störungsfaktor pdis oder einer Verschiebung der Kammer in den effektiven Messort (EPOM). Dies bedeutet, dass die über das sensitive Volumen der Kammer gemittelten Ionisationen nicht dem Referenzpunkt sondern dem so genannten effektiven Messort zugeordnet werden. Im Rahmen dieser Studie wurde der EPOM für vier verschiedene Flachkammern und zwei zylindrische Ionisationskammern in hochenergetischer Elektronenstrahlung mittels Monte-Carlo-Simulationen bestimmt. Die Positionierung der Kammern mit dem EPOM in der Messtiefe hat zur Folge, dass der verbleibende Störungsfaktor weitestgehend unabhängig von der Messtiefe ist. Der Störungsfaktor p wurde erstmalig in dieser Studie für alle Kammern für den gesamten Bereich klinischer Elektronenenergien bestimmt. Während für die Advanced Markus Kammer die Position des EPOM mit dem Referenzpunkt der Kammern übereinstimmt, liegt er für die übrigen Flachkammern mehrere Zehntel Millimeter in Strahlrichtung verschoben im luftgefüllten Volumen der Kammer. Für die zylindrischen Kammern ist eine zunehmende Verschiebung des EPOM mit ansteigender Elektronenenergie zu beobachten. Diese Verschiebung ist entgegen der Strahlenrichtung, d.h. von dem Bezugspunkt der Kammern in Richtung des Fokus. Für die höchste Elektronenenergie im Rahmen der Untersuchung ist die ermittelte Verschiebung des EPOM in guter Übereinstimmung mit der Empfehlung gültiger Dosimetrieprotokolle. Für die kleinste Energie zeigt sich eine Abweichung von etwa 30% zu diesen Empfehlungen.