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Dosimetry of microbeam radiotherapy by flexible hydrogenated amorphous silicon detectors.
Large, Matthew James; Kanxheri, Keida; Posar, Jessie; Aziz, Saba; Bashiri, Aishah; Calcagnile, Lucio; Calvo, Daniela; Caputo, Domenico; Caricato, Anna Paola; Catalano, Roberto; Cirio, Roberto; Cirrone, Giuseppe Antonio Pablo; Croci, Tommaso; Cuttone, Giacomo; De Cesare, Gianpiero; De Remigis, Paolo; Dunand, Sylvain; Fabi, Michele; Frontini, Luca; Grimani, Catia; Guarrera, Mariacristina; Ionica, Maria; Lenta, Francesca; Liberali, Valentino; Lovecchio, Nicola; Martino, Maurizio; Maruccio, Giuseppe; Mazza, Giovanni; Menichelli, Mauro; Monteduro, Anna Grazia; Morozzi, Arianna; Moscatelli, Francesco; Nascetti, Augusto; Pallotta, Stefania; Passeri, Daniele; Pedio, Maddalena; Petringa, Giada; Peverini, Francesca; Placidi, Pisana; Quarta, Gianluca; Rizzato, Silvia; Sabbatini, Federico; Servoli, Leonello; Stabile, Alberto; Thomet, Jonathan Emanuel; Tosti, Luca; Villani, Mattia; Wheadon, Richard James; Wyrsch, Nicolas; Zema, Nicola.
Affiliation
  • Large MJ; Centre for Medical Radiation Physics, University of Wollongong, Wollongong, Australia.
  • Kanxheri K; Dip. di Fisica e Geologia dell'Università degli Studi di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Posar J; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Aziz S; Centre for Medical Radiation Physics, University of Wollongong, Wollongong, Australia.
  • Bashiri A; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Calcagnile L; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Calvo D; Centre for Medical Radiation Physics, University of Wollongong, Wollongong, Australia.
  • Caputo D; Najran University, King Abdulaziz Rd, Najran, Saudi Arabia.
  • Caricato AP; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Catalano R; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Cirio R; INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Cirrone GAP; Dipartimento Ingegneria dell'Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, dell'Università degli studi di Roma 'La Sapienza', via Eudossiana 18, 00184 Roma, Italy.
  • Croci T; INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, Roma, Italy.
  • Cuttone G; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • De Cesare G; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • De Remigis P; INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S.Sofia 62, 95123 Catania, Italy.
  • Dunand S; INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Fabi M; INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S.Sofia 62, 95123 Catania, Italy.
  • Frontini L; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Grimani C; Dip. di Ingegneria dell'Università degli studi di Perugia, via G.Duranti, 06125 Perugia, Italy.
  • Guarrera M; INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S.Sofia 62, 95123 Catania, Italy.
  • Ionica M; Dipartimento Ingegneria dell'Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, dell'Università degli studi di Roma 'La Sapienza', via Eudossiana 18, 00184 Roma, Italy.
  • Lenta F; INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, Roma, Italy.
  • Liberali V; INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Lovecchio N; Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Photovoltaics and Thin-Film Electronics Laboratory (PV-Lab), Rue de la Maladière 71b, 2000 Neuchâtel, Switzerland.
  • Martino M; DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino (PU), Italy.
  • Maruccio G; INFN Sezione di Firenze, Via Sansone 1, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italy.
  • Mazza G; INFN Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
  • Menichelli M; DiSPeA, Università di Urbino Carlo Bo, 61029 Urbino (PU), Italy.
  • Monteduro AG; INFN Sezione di Firenze, Via Sansone 1, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italy.
  • Morozzi A; INFN Laboratori Nazionali del Sud, Via S.Sofia 62, 95123 Catania, Italy.
  • Moscatelli F; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Nascetti A; INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Pallotta S; Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy.
  • Passeri D; INFN Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
  • Pedio M; Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano, via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
  • Petringa G; Dipartimento Ingegneria dell'Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni, dell'Università degli studi di Roma 'La Sapienza', via Eudossiana 18, 00184 Roma, Italy.
  • Peverini F; INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, Roma, Italy.
  • Placidi P; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Quarta G; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Rizzato S; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Sabbatini F; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Servoli L; INFN Sezione di Torino, Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Stabile A; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Thomet JE; INFN Sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Tosti L; Department of Mathematics and Physics 'Ennio de Giorgi', University of Salento, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italy.
  • Villani M; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Wheadon RJ; INFN Sezione di Perugia, via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Wyrsch N; CNR Istituto Officina dei Materiali (IOM), via Pascoli s.n.c., 06123 Perugia, Italy.
  • Zema N; INFN Sezione di Roma 1, Piazzale Aldo Moro 2, Roma, Italy.
Phys Med Biol ; 69(15)2024 Jul 26.
Article in En | MEDLINE | ID: mdl-39019068
ABSTRACT
Objective.Detectors that can provide accurate dosimetry for microbeam radiation therapy (MRT) must possess intrinsic radiation hardness, a high dynamic range, and a micron-scale spatial resolution. In this work we characterize hydrogenated amorphous silicon detectors for MRT dosimetry, presenting a novel combination of flexible, ultra-thin and radiation-hard features.Approach.Two detectors are explored an n-type/intrinsic/p-type planar diode (NIP) and an NIP with an additional charge selective layer (NIP + CSC).Results.The sensitivity of the NIP + CSC detector was greater than the NIP detector for all measurement conditions. At 1 V and 0 kGy under the 3T Cu-Cu synchrotron broadbeam, the NIP + CSC detector sensitivity of (7.76 ± 0.01) pC cGy-1outperformed the NIP detector sensitivity of (3.55 ± 0.23) pC cGy-1by 219%. The energy dependence of both detectors matches closely to the attenuation coefficient ratio of silicon against water. Radiation damage measurements of both detectors out to 40 kGy revealed a higher radiation tolerance in the NIP detector compared to the NIP + CSC (17.2% and 33.5% degradations, respectively). Percentage depth dose profiles matched the PTW microDiamond detector's performance to within ±6% for all beam filtrations except in 3T Al-Al due to energy dependence. The 3T Cu-Cu microbeam field profile was reconstructed and returned microbeam width and peak-to-peak values of (51 ± 1)µm and (405 ± 5)µm, respectively. The peak-to-valley dose ratio was measured as a function of depth and agrees within error to the values obtained with the PTW microDiamond. X-ray beam induced charge mapping of the detector revealed minimal dose perturbations from extra-cameral materials.Significance.The detectors are comparable to commercially available dosimeters for quality assurance in MRT. With added benefits of being micron-sized and possessing a flexible water-equivalent substrate, these detectors are attractive candidates for quality assurance,in-vivodosimetry and in-line beam monitoring for MRT and FLASH therapy.
Subject(s)
Key words

Full text: 1 Database: MEDLINE Main subject: Radiometry / Silicon Language: En Journal: Phys Med Biol Year: 2024 Type: Article Affiliation country: Australia

Full text: 1 Database: MEDLINE Main subject: Radiometry / Silicon Language: En Journal: Phys Med Biol Year: 2024 Type: Article Affiliation country: Australia