MD-V2-55 (MD-V3)

MD-V2-55 (MD-V3)

La película radiocrómica MD-55 (en su tercera versión, MD-V3) está diseñada para medidas de dosis absorbida para fotones de alta energía. La respuesta de esta película es independiente de la energía para fotones superiores a 0,2 MV. Su amplio nivel de dosis (1Gy – 100Gy) la hace idónea para radiocirugía, o uso en Radioterapia intraoperatoria.

Descripción

MD55Configuracion

Una capa activa de aproximadamente 16 micras de espesor, es cubierta por una lámina transparente (67 micras) de poliéster. Y dos piezas de éstas se pegan entre sí para formar la película MD-55. La película MD-55 emplea el mismo material activo que la película HD-810 y la película HS. En total la cantidad total de material activo suma 32 micras, que de un lote a otro varía ínfimamente para mantener una respuesta reproducible.

La película MD-55 puede ser medida con densitrómetros de transmisión, escáneres de película o espectrofotómetros. Cuando el componente activo es expuesto a radiación, reacciona para formar un polímero azul con absorción máxima a  615nm y 675nm. Por lo tanto, la respuesta es mejorada con medidas de luz roja. Los densitómetros de transmisión para película de color dentro del espectro visible, son comúnmente empleados en la industria fotográfica.

Sin embargo, el densitrómetro modelo 37-443 de Nuclear Associates es especialmente adecuado para hacer medidas puntuales en la película MD-55 puesto que emplea una luz roja óptima, y mide aproximadamente en 660 nm. Esto se corresponde muy de cerca con el pico máximo de absorción del fotopolímero.

El Digitalizador de película Howtek MultiRad 460, disponible a través de Nucclear Associates, y el Microdensitómetro CCD100 de Photoelectron Corporation tienen fuentes de luz similares y están por lo tanto optimizados para escanear las láminas de 5″x5″ de la película MD-55 y llegan hasta un tamaño de 8″x10″.

El uso de fuentes de luz roja en los escánereso densitrómetros incrementa efectivamente la sensibilidad de la película MD-55 hasta tres veces comparado con densitrómetros en blanco y negro, o escáneresde láser He-Ne.

Los escáneresplanos de 48 bits están ampliamente disponibles y son empleados para múltiples tareas actualmente para fotografías o transparencias. Cuando lo usamos con la película MD-55 lo mejor es escanear en el modo trasmisivo. Estos escánerescomúnmente miden en rojo, verde y azul. La respuesta de la película MD-55 será óptima al extraer la información relativa al canal rojo.

Algunos sistemas de escáneresy densitrómetros desarrollados para películas de blango y negro de haluro de plata, miden en una banda de longitud de onda que ronda el espectro visible al completo. Ésto no es óptimo para medir la película MD-55. Sin embargo, una mejora puede ser obtenida al usar un filtro de naranja mientras escaneamos o medimos la película. Esto restringirá la medida a longitudes de onda superiores que 560nm donde el fotopolímero absorbe mayormente. Hablando de forma práctica, la respuesta de la película puede ser mejorada entre un 50 y un 75% de esta manera, dependiendo de las características del instrumento. Láminas de este filtro naranja pueden ser obtenidas a través de Nuclear Associates.

Especificaciones

Propiedad Película radiocrómica GAFCHROMIC® MD-55-V2
Configuración Dos láminas activas en poliéster, laminadas con cinta adhesiva
Tamaño 5″ x 5″ mínimo; other sizes upon request
Sustratos 260 gauge clear transparent polyester
Espesor de las capas de material activo Nominalmente 2 x 16 micras1
Laminación 100 gauge polyester with double sided adhesive layers approximately 1 mil thick
Respuesta Sensitométrica Densidad neta1de 0.90 a 25Gy y 1.75 a 50Gy
Dependencia energética <5% diferencia en  densidad neta1para exposiciones de 50Gy a 1MeV y 18Mev
Respuesta a Dosis fraccionadas <5% difference in net density1for a single 40Gy dose and five cumulative 8Gy doses at 30min. intervals
Respuesta a tasa de dosis <5% difference in net density1for 10Gy exposures at rates of 3.4Gy/min. and 0.034Gy/min.
Estabilidad con la luz <0.005 change in density per 1000lux-day2,4
Estabilidad en oscuro (pre-exposición) <0.5×10-3density change/day at 23°C

<0.2×10-3density change/day refrigerated

Uniformidad, por láminas <8% sensitometric response difference3
Uniformidad Hoja a Hoja <5% sensitometric response difference from mean
Uniformidad Lote a Lote <10% sensitometric response difference from mean
Crecimiento de la densidad Post-Exposición <12% from 1 hr to 1 day after exposure;

<4% 1 day to 4 days after exposure

  1. El espesor puede variar de lote a lote.
  2. Medido con Nuclear Associates Radiochromic Densitometer Model 37-443. Net density is the change in density due to the absorbed radiation dose.
  3. 2s.100/density – 49 measurements in a 7×7 grid on a 5″ x 5″ sheet
  4. Cool white fluorescent light

Comportamiento de la película

La película MD-55 ha sido ampliamente estudiada e informada por el AAPM TG55 (Niroomand-Rad et al 1998 Radiochromic Film Dosimetry: Recommendation of AAPM TG55 Med. Phys. 25 2093-115). La información presentada a continuación incluye datos de esta fuente, además del propio fabricante.

Respuesta Sensitométrica

MD55Respuesta_Sensitometrica

La información en la figura que mostramos a continuación, es para exposición de la película MD-55 a Co60. Las medidas de densidad fueron hechas con un densitrómetro radiocrómico de Nuclear Associates Modelo 37-443. La densidad neta es el cambio de densidad debido a la dosis de exposición, es decir, la resta entre densidad después de exposición menos la base y niebla. La respuesta de la película Gafchromic MD55 medida con este tipo de densitómetro es lineal hasta los 50Gy.

Fraccionamiento de Dosis

Varias medidas fueron llevadas a cabo para determinar el efecto del fraccionamiento de dosis en la respuesta de la película MD-55. Las densidades iniciales de dos muestras de películas fueron medidas. Cada muestra de película fue medida cinco veces.

La exposición a las películas fueron de 40Gy con Rayos X de 120kVp filtrados con 2mm de aluminio. Para una muestra, la dosis total fue fraccionada en 5 incrementos de 8Gy cada 30 minutos. La otra muestra recibió los 40 Gy de una vez, durando 5 minutos. Las muestras fueron vueltas a medir 24 horas más tarde de la exposición, cada muestra leida en cinco localizaciones separadas.

Las diferencias de densidad fueron calculadas al sustraer la densidad antes de la exposición y después.

Puesto que el número total de exposiciones para los dos ejemplos fueron diferentes, la densidad neta fue normalizada a la correspondiente dosis absorvidad de 40Gy. Los cambios en densidad están mostrados a continuación. dentro del error experimental, los resultados para las exposiciones única, y fraccionadas son indistinguibles y demuestran que los efectos del fraccionamiento de dosis son inapreciables.

Dose Fractionation of GAFCHROMICMD-55 Dosimetry Film

Lot #J1426-MD55

Total Dose, Gy Number of Dose Fractions Number of Measurements Net Density Change
40 1 15 1.14
40 5 – @30 minute intervals 15 1.15

Table MD-1: Effect of dose fractionation on the response of GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film, measured with Nuclear Associates Radiochromic Densitometer 37-443

Tasa de dosis

El efecto de la tasa de dosis en la respuesta de la película MD-55 fue medido y resultó que la película es independiente a la tasa de dosis para el rango de 0,034Gy/min hasta 3,4Gy/min. A cada tasa de dosis tres muestras de película fueron expuestos, para un total de 10 Gy.

La densidad neta de cada ejemplo fue medida 5 veces con un Densitrómetro Radiocrómico de Nuclear Associates modelo 37-443. La densidad neta es el cambio de densidad debido a la dosis absorvida.

Los valores de densidad neta fueron normalizados a una dosis absorbida de 10Gy.

En la tabla mostrada a continuación, están los valores medios para las 15 medidas a una tasas de dosis. La densidad neta difiere sólo en un 2% de la media. Estas diferencias están dentro del error experimental, y así los resultados indican que la respuesta de la película es independiente a la tasa de dosis.

DOSE RATE DEPENDENCE OF GAFCHROMICMD55

Lot# J1426-MD55: 10Gy total dose

Nuclear Associates Radiochromic Densitometer 37-443

DOSE-RATE

Gy/min

AVERAGE NET

DENSITY

DEVIATION FROM

AVERAGE

3.422 0.310 -2.1%
0.334 0.320 1.1%
0.034 0.320 1.1%
AVERAGE ALL 0.317

Post-exposición

The active component in GAFCHROMIC® dosimetry films is a radiation sensitive monomer. Upon exposure to radiation, the active component polymerizes to form a dye polymer. The polymerization has been investigated by McLaughlin, et al (ACS Symposium Series, “Irradiation of Polymers, Fundamentals and Technological Applications”, Chapter 11, American Chemical Society 1996). This work showed that after flash photolysis the reaction has an incubation period of at least 1 microsecond. After pulsed electron beam radiolysis, the polymerization proceeds with first order kinetics and a rate constant of about 103 sec-1 In the first minutes after exposure, the post-exposure density growth effect manifests itself as a significant increase in optical absorption. This corresponds to an increasing concentration of polymer within the active layer. However, the rate of change of absorption diminishes rapidly with time. Thus the optical absorption asymptotes to a practically constant value about 2 days after exposure.

If measurements are to be made within a few hours of the exposure, a practical and effective technique to eliminate error due to the effects of post-exposure density growth is to make the density or optical absorption measurements at a consistent time after exposure. Alternatively, errors caused by mistiming of the measurements can be practically eliminated if such measurements are delayed until 24hours, or more, after the exposure.

The data in Figures MD-3 and MD-4 show the post-exposure density growth of GAFCHROMIC® MD-55 radiochromic dosimetry film. In Figure MD-3 the densities of several film samples exposed to different absorbed doses of x-rays are plotted versus the time after exposure. This reveals that the rate of change of density decreases continuously and rapidly with time after exposure, becoming very slow within about 24 hours.

n Figure MD-4, the density data for each individual exposure has been normalized to the value of the density at 24 hours after exposure. This figure reveals that post-exposure density growth, relative to the density at 24 hours, is essentially independent of exposure dose. The density changes about 10% in the period between 1 hour after exposure and 24 hours after exposure, but the rate diminishes and the density changes by less than 2% over the next 96 hours.

La película EBT se revela a tiempo real.

Uniformidad en las direcciones de depositado de los filamentos de la película

Four 5″ x 5″ sheets of GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film were stacked on top of one another and exposed to an absorbed dose of about 40Gy at the University of Wisconsin. The field size of the beam was approximately 6″ square with a flatness of about 2%. The film sheets were marked to indicate the directions orthogonal (cross-web) and parallel (down-web) to the coating direction. Prior to the exposures the optical densities of each sheet had been measured in forty-nine locations arranged in a regularly spaced 7×7 array. The densitometer was a Nuclear Associates Radiochromic Densitometer, Model 37-443.

Seven days after exposure the densities of all samples were re-measured (49 locations per sheet) and the change in the density at each of the measurement points was calculated. Then, for each sheet, the average value and standard deviation was calculated in the down-web and cross-web directions, as well as an overall average and standard deviation for that sheet. Finally the cross-web, down-web and sheet uniformities were calculated as defined by two times the standard deviation divided by the average, expressed as a percentage. With uniformity expressed in this manner, ninety-six percent (96%) of the measurements on a uniformly exposed sheet would fall within ±2s of the average.

The results in Table MD-3 show that the cross-web uniformity, calculated as the average of all measurement sets, was 6.6% and values of the twenty-eight sets of measurements ranged from 1.9% to 11.0%. Similarly the down-web uniformity is 4.1% with the individual values ranging from 1.8% to 6.4%. The overall uniformity of the four sheets, cross-web and down-web combined, was 6.6% with the values for individual sheets ranging from 3.7% to 8.9%.

UNIFORMITY OF GAFCHROMICMD-55 DOSIMETRY FILM

Lot# J1426-MD55

Direction Number of measurements Uniformity (2X std. dev./average) Range of values
cross-web 28 x 7 6.6% 1.9% – 11.0%
down-web 28 x 7 4.1% 1.8% – 6.4%
whole sheet 4 x 49 6.6% 3.7% – 8.9%

Table MD-3: Uniformity of GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film, exposed to 25Gy and measured with Nuclear Associates Radiochromic Densitometer 37-443

Sensibilidad a la luz blanca

Numerous tests and observations have clearly established that while the active component in GAFCHROMIC® dosimetry films is not particularly sensitive to visible light, it is comparatively more sensitive to short wavelength light than to long wavelength light. The interior environment in buildings is predominantly illuminated with incandescent or cool white fluorescent light bulbs. The latter produce a higher proportion of blue light and the former a higher proportion of red light. Therefore, in measuring the white light sensitivity of GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film, tests were performed in the more demanding condition by exposing the film to the light from cool white fluorescent bulbs.

Offices and laboratories are commonly illuminated by cool white fluorescent light bulbs. The intensity of the illumination on working surfaces such as desktops and laboratory benches was measured in a representative number of offices and laboratories. It was found that the light intensity was in the range from about 600lux to 1000lux. Therefore, for the purpose of the evaluation of white light sensitivity of GAFCHROMIC® dosimetry films it was assumed that “standard” indoor illumination intensity is 1000lux.

A light table comprised of cool white fluorescent light bulbs illuminating an opal glass viewing surface was used as a test fixture. The intensity of light at the surface of the glass was measured at about 2900 lux. Samples of GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film about 1″x1″ in size were cut and the Status Red densities of the samples were measured with an X-Rite 310T densitometer. The samples were then placed on the surface of the light table and covered with a black sheet to shield them from room light. The temperature of the samples was 23±2°C during the test period. At various intervals up to 26 days the densities of the samples were re-measured. The density change values were calculated and normalized to a light intensity of 1000lux and plotted against the exposure in lux-days. An exposure of 1000lux-days represents the quantity of visible light that a film sample would receive were it to be exposed to the illumination in the “standard” indoor environment for 24 hours.

The data have been plotted in Figure MD-5. The trend of the data points suggests that the rate of change of density diminishes with exposure time. This behavior has been consistently seen in previous measurements of the white light sensitivity of GAFCHROMIC® dosimetry films. However, for simplification, it has been assumed that the change in density is linear with time. A linear fit of the data shows that the trendline has a slope of 0.00086 density units per 1000lux-days of exposure, i.e. the amount of exposure if the “standard” interior illumination of 1000lux intensity was applied for an entire 24-hour period. This low white light sensitivity indicates that GAFCHROMIC® MD-55 dosimetry film can be handled in normal room light for at least several hours without noticeable effects. However, it also suggests that the film should not be left exposed to room light indefinitely, but rather should be kept in the dark when it is not being handled.

 

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