Analisi NMR su gel di tipo Fricke irradiati con fasci routinari per la radioterapia: stabilità e sensibilità in funzione degli additivi

Abstract

In questo lavoro sono presentate le misure effettuate tramite rilassometria NMR su campioni costituiti da una matrice gelatinosa drogata con ioni ferrosi comunemente chiamati dosimetri gel di tipo Fricke (FXG). La dosimetria con gel Fricke si basa sulla ossidazione degli ioni ferrosi (Fe2+) in ioni ferrici (Fe3+) all’interno di una matrice gelatinosa a seguito di irraggiamento (Schreiner, 2004). Tale processo è fortemente dipendente dalla dose somministrata (Marrale, 2014a). I dosimetri di Fricke sono tessuto-equivalenti, rispondono ad ogni tipo di radiazione ionizzante ed, assumendo la forma del contenitore in cui avviene la gelificazione, possono essere utilizzati per studiare l’effetto delle radiazioni su fantocci antropomorfi da essi costituiti. Inoltre, la matrice di gel rallenta la diffusione degli ioni ferrosi (Fe2+) e ferrici (Fe3+) in modo che, se il gel viene analizzato entro un paio di ore dall’irraggiamento, gli ioni ferrici rimangono prossimi al loro punto di produzione. Inoltre, il gel favorisce l’ossidazione degli ioni ferrosi durante l'irraggiamento, in modo da aumentare la resa chimica degli ioni ferrici e quindi la sensibilità dei dosimetri. Lo scopo di questo lavoro è l'analisi tramite risonanza magnetica nucleare (NMR) delle proprietà di rilassamento protonico dei gel dosimetrici da noi preparati al variare della concentrazione dei centri paramagnetici (Fe3+) prodotti al variare della dose di irraggiamento. I gel Fricke sono stati irradiati con fasci di fotoni (LINAC) nel range clinico tra 0 e 20 Gy. Le analisi NMR sono state affiancate da acquisizioni di imaging a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) utilizzata in ambito ospedaliero (Galante, 2008). Per valutare la sensibilità a fotoni, abbiamo studiato la dipendenza dei tempi di rilassamento nucleari dalla dose, dalla concentrazione di solfato di ammonio ferroso contenuto all’interno dei gel e dalla presenza di indicatori ottici degli ioni metallici. Inoltre, è stata monitorata la stabilità del segnale per diversi giorni dopo l'irraggiamento. Le acquisizioni MRI sono state finalizzate alla mappatura 3D della dose su fantocci estesi. Vengono presentati e discussi i risultati ottenuti in relazione ad applicazioni dei dosimetri gel Fricke in ambito radioterapico. Questo lavoro evidenzia come valutazioni dosimetriche non possono prescindere dall’ottimizzazione della concentrazione degli additivi.