Impact of electrometer sensitivity variation on absorbed dose-to-water determination: a multicenter uncertainty study

Resumen Técnico: Impacto de la Variación de la Sensibilidad del Electrómetro en la Determinación de la Dosis Absorbida en Agua

Planteamiento del Problema
La determinación precisa de la dosis absorbida en agua en radioterapia depende de una cadena de trazabilidad que involucra a laboratorios de estándares primarios (PSL). Si bien los protocolos como AAPM TG-51 e IAEA TRS-398 exigen el uso de coeficientes de calibración de electrómetros ($k_{elec}$) proporcionados por los PSL para garantizar la exactitud, la verificación periódica del rendimiento del electrómetro también es crítica. Tradicionalmente, esta verificación requiere de la irradiación en un haz (sujeta a variaciones de salida) o del uso de fuentes de corriente de precisión dedicadas y costosas.

Trabajos recientes de Tsuno et al. sugirieron que los electrómetros del mismo modelo exhiben características de sensibilidad lo suficientemente similares como para permitir el uso de un coeficiente de calibración común derivado por el usuario ($k_{elec,user} \approx 1.000$) para el control de calidad, utilizando una fuente de corriente de bajo costo y alimentada por batería (SCG002). Sin embargo, aunque la variabilidad de este coeficiente derivado por el usuario fue cuantificada previamente en aproximadamente 0.20%, su impacto específico en el presupuesto de incertidumbre global de la determinación de la dosis absorbida en agua no había sido evaluado cuantitativamente. El problema central abordado es si la sustitución de los coeficientes específicos de cada institución proporcionados por el PSL con un coeficiente común derivado por el usuario introduce una contribución de incertidumbre significativa que pueda comprometer la dosimetría de referencia.

Metodología
Este estudio empleó un enfoque multicéntrico que involucró a 12 instalaciones de radioterapia en Japón, abarcando 24 combinaciones únicas de aceleradores lineales, cámaras de ionización y electrómetros.

• Sistemas: El estudio utilizó haces de fotones de 6-MV y 10-MV bajo condiciones de referencia siguiendo el protocolo AAPM TG-51. Todas las instalaciones utilizaron una cámara de ionización tipo Farmer TN30013 (PTW) emparejada con varios electrómetros (series PTW UNIDOS y Toyo Medic RAMTEC).
• Fuente de Datos: El estudio no derivó experimentalmente nuevos valores de $k_{elec,user}$. En su lugar, incorporó datos publicados previamente por Tsuno et al. relativos a la variabilidad de los coeficientes derivados por el usuario mediante la fuente de corriente SCG002.
• Análisis Comparativo: Los valores de dosis absorbida en agua se calcularon utilizando dos modelos distintos:
  1. Modelo Convencional: Utilizando el coeficiente de calibración proporcionado por el PSL ($k_{elec}$).
  2. Modelo de Coeficiente Común: Utilizando un coeficiente genérico derivado por el usuario ($k_{elec,user} \approx 1.000$).
• Métricas de Salida: Las dosis absorbidas calculadas se convirtieron a valores de Unidades de Monitor de Dosis (DMU) para facilitar la intercomparación.
• Análisis de Incertidumbre: Los presupuestos de incertidumbre se construyeron de acuerdo con la Guía para la Expresión de la Incertidumbre en la Medición (GUM). El análisis comparó la incertidumbre estándar combinada y la incertidumbre expandida de ambos modelos, aislando específicamente la contribución del coeficiente de calibración del electrómetro.

Contribuciones Clave y Resultados
El estudio proporciona una evaluación cuantitativa de la incertidumbre introducida al reemplazar los coeficientes calibrados por el PSL con un valor común derivado por el usuario.

• Comparación de Dosis: La comparación de los valores de DMU reveló diferencias insignificantes entre los dos métodos. Para haces de 6-MV, los valores medios de DMU fueron $1.003 \pm 0.0044$ (usando $k_{elec}$) y $1.002 \pm 0.0046$ (usando $k_{elec,user}$). Para haces de 10-MV, las medias fueron $1.002 \pm 0.0044$ y $1.002 \pm 0.0045$, respectivamente. Los coeficientes de variación (CV) se mantuvieron por debajo del 0.5% para ambas condiciones, y todos los valores permanecieron dentro de un rango de $\pm 1.5\%$.
• Impacto en el Presupuesto de Incertidumbre: La sustitución del coeficiente resultó en un aumento menor en el componente de incertidumbre dependiente del usuario, pasando de 0.17% a 0.23% (en $k=1$). Esto representa un incremento de aproximadamente 0.06 puntos porcentuales.
• Significancia Global: Crucialmente, el estudio encontró que este aumento fue sustancialmente menor que las fuentes de incertidumbre dominantes en la dosimetría de referencia (como el coeficiente de conversión de calidad del haz, $k_{Q,Q0}$). Por consiguiente, la incertidumbre estándar combinada y la incertidumbre expandida de la determinación de la dosis absorbida en agua permanecieron efectivamente sin cambios al utilizar el coeficiente común.

Significancia y Pretensiones
El artículo concluye que la incertidumbre asociada al uso de un coeficiente de calibración de electrómetro común es pequeña y no tiene una influencia significativa en el presupuesto de incertidumbre global de la determinación de la dosis absorbida en agua.

Los autores sostienen que estos hallazgos respaldan el uso de un coeficiente común para la verificación de la sensibilidad del electrómetro y las aplicaciones de control de calidad dentro de un tipo específico de electrómetro. El estudio posiciona este enfoque no como un reemplazo de la trazabilidad, sino como un método práctico y complementario para el control de calidad de rutina. Si bien la calibración periódica por parte del PSL sigue siendo esencial para mantener la cadena de trazabilidad primaria, la verificación basada en el coeficiente común ofrece una alternativa viable y eficiente para las comprobaciones de rutina, particularmente en entornos donde no se dispone de fuentes de corriente de precisión dedicadas. Los resultados proporcionan evidencia cuantitativa de que la variabilidad de los coeficientes derivados por el usuario no compromete la exactitud de la dosimetría de referencia.