The purpose of this thesis is to validate the Monte Carlo algorithm for electron radiotherapy in the Eclipse™ treatment planning system (TPS), and to compare the accuracy of the Electron Monte Carlo algorithm (eMC) to the Pencil Beam algorithm (PB) in Eclipse™. Dose distributions from GafChromic™ EBT3 film measurements were compared to dose distributions from eMC and PB treatment plans. Measurements were obtained with 6MeV, 9MeV, and 12MeV electron beams at various depths. A 1 cm thick solid water template with holes for bone-like and lung-like plugs was used to create assorted configurations and heterogeneities. Dose distributions from eMC plans agreed better with the film measurements based on gamma analysis. Gamma values for eMC were between 83%-99%, whereas gamma values for PB treatment plans were as low as 38.66%. Our results show that using the eMC algorithm will improve dose accuracy in regions with heterogeneities and should be considered over PB. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2014. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

CNPq / Neste trabalho foram desenvolvidos phantoms para dois protótipos de tomografia com feixe de prótons (pCT). Um phantom foi desenvolvido para um protótipo de um mini tomógrafo utilizando um feixe de prótons de baixa energia, que está sendo desenvolvido na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). O protótipo encontra-se em fase de teste no cíclotron CV-28 do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN). Dois outros phantoms foram desenvolvidos para um protótipo de pCT no Centro Médico da Universidade de Loma Linda – CA, EUA (LLUMC). Os código GEANT4 e SRIM foram utilizados para simular todos os elementos que compõe os protótipos. Também foram feitos aprimoramentos no protótipo da UTFPR/IEN, entre eles um sistema de controle eletrônico do mecanismo, operado por um programa através de um computador, alteração no sistema de colimação para melhorar a resolução e a reconstrução de imagens obtidas por simulações. Foram realizados testes experimentais de perda de energia de prótons em polietileno de alta densidade (PEAD) no CV-28. Também foi feito experimentos de perda de energia de prótons em camadas de Poliestireno no LLUMC e comparação com dados simulados. Esses dois phantoms em PEAD foram construídos e testados no protótipo do LLUMC e um programa foi desenvolvido para a análise dos dados. / In this work phantoms were developed for two tomographic systems with proton beam (pCT). A phantom was developed for a mini scanner using a low energy proton beam, which is being developed at the Federal University of Technology - Parana (UTFPR) and tested at the CV-28 cyclotron at the Institute of Nuclear Engineering (IEN). Two additional phantoms were developed for the pCT prototype at Loma Linda University Medical Center – CA, USA (LLUMC). SRIM and Geant4 codes were used to simulate all the elements of the prototypes. Improvements were made in the UTFPR/IEN prototype such as electronic control system of mechanism, controlled by a computer program, upgrade in the collimation system to improve the resolution of reconstructed images obtained by simulations. Experimental energy loss tests were done with polyethylene protons of high density (PEAD) in CV-28. Experiments of energy loss in layers of polystyrene at the LLUMC were also done and compared with simulated data. Both phantoms were constructed and tested in the prototype of LLUMC and a program was developed for data analysis.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06867.pdf: 6383508 bytes, checksum: d78bad9ca259bf6a60dc4d98d94fc7a3 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-11-12T10:02:52Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

CAPES / Neste trabalho são apresentadas análises comparativas entre simulações computacionais e dados experimentais para o protótipo de um minitomógrafo com feixe de prótons. A primeira etapa consistiu em elaborar virtualmente dois modelos de phantoms. Foram utilizados programas de simulação baseados no método de Monte Carlo, Geant4 versão 9.4p02 e SRIM 2010. Um phantom foi projetado utilizando polipropileno (PP), água e ar em estrutura tubular. Este phantom em PP é dedicado para estudos em reconstrução tomográfica. O outro modelo de phantom utiliza polietileno de alta densidade (PEAD) em formato de disco com espessuras de 3 mm, 4 mm e 5 mm. Estes são dedicados ao experimento de perda de energia em prótons. Concluída a etapa de simulação, os phantoms foram confeccionados em micro usinagem de precisão. Imagens tomográficas com raios X do phantom em PP foram obtidas no microtomógrafo do Instituto Politécnico da UERJ, para posterior comparação com as simulações. Os phantoms em disco de PEAD foram irradiados com feixe de prótons com energia de 24 MeV no cíclotron do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN). As imagens reconstruídas do phantom em PP com dados simulados demonstraram uma boa aproximação da estrutura comparando-as com imagens tomográficas com raios X. O experimento de perda de energia de prótons realizada no IEN demonstrou uma ótima aproximação com dados simulados com Geant4 e SRIM. / In this work comparative analyses between computational simulations and experimental data for the prototype of a proton beam mini-tomograph are presented. The first step was to construct virtually two models of phantoms. Simulation programs were used based on the Monte Carlo method: Geant4 version 9.4p02 and SRIM 2010. A phantom was designed using polypropylene (PP), water and air in tubular structure. This phantom in PP is dedicated to studies in tomographic reconstruction. The other phantom uses high density polyethylene (HDPE) in disk form with thickness of 3 mm, 4 mm and 5 mm. These are dedicated to experiment of energy loss of protons. Once completed the simulation part, the phantoms were constructed with precision machining. X-ray tomographic images of the phantom in PP were obtained with the micro-tomograph of the Polytechnic Institute from UERJ, for later comparison with the simulations. The HDPE disk phantoms were irradiated with 24 MeV energy proton beams at the cyclotron of the Institute of Nuclear Engineering (IEN). The reconstructed images of the phantom in PP with simulated data showed a good approximation of the structure when compared with x-ray tomographic images. The experiment of proton energy loss at IEN showed a great approximation with the simulated data obtained with Geant4 and SRIM.

CAPES / Neste trabalho são apresentadas análises comparativas entre simulações computacionais e dados experimentais para o protótipo de um minitomógrafo com feixe de prótons. A primeira etapa consistiu em elaborar virtualmente dois modelos de phantoms. Foram utilizados programas de simulação baseados no método de Monte Carlo, Geant4 versão 9.4p02 e SRIM 2010. Um phantom foi projetado utilizando polipropileno (PP), água e ar em estrutura tubular. Este phantom em PP é dedicado para estudos em reconstrução tomográfica. O outro modelo de phantom utiliza polietileno de alta densidade (PEAD) em formato de disco com espessuras de 3 mm, 4 mm e 5 mm. Estes são dedicados ao experimento de perda de energia em prótons. Concluída a etapa de simulação, os phantoms foram confeccionados em micro usinagem de precisão. Imagens tomográficas com raios X do phantom em PP foram obtidas no microtomógrafo do Instituto Politécnico da UERJ, para posterior comparação com as simulações. Os phantoms em disco de PEAD foram irradiados com feixe de prótons com energia de 24 MeV no cíclotron do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN). As imagens reconstruídas do phantom em PP com dados simulados demonstraram uma boa aproximação da estrutura comparando-as com imagens tomográficas com raios X. O experimento de perda de energia de prótons realizada no IEN demonstrou uma ótima aproximação com dados simulados com Geant4 e SRIM. / In this work comparative analyses between computational simulations and experimental data for the prototype of a proton beam mini-tomograph are presented. The first step was to construct virtually two models of phantoms. Simulation programs were used based on the Monte Carlo method: Geant4 version 9.4p02 and SRIM 2010. A phantom was designed using polypropylene (PP), water and air in tubular structure. This phantom in PP is dedicated to studies in tomographic reconstruction. The other phantom uses high density polyethylene (HDPE) in disk form with thickness of 3 mm, 4 mm and 5 mm. These are dedicated to experiment of energy loss of protons. Once completed the simulation part, the phantoms were constructed with precision machining. X-ray tomographic images of the phantom in PP were obtained with the micro-tomograph of the Polytechnic Institute from UERJ, for later comparison with the simulations. The HDPE disk phantoms were irradiated with 24 MeV energy proton beams at the cyclotron of the Institute of Nuclear Engineering (IEN). The reconstructed images of the phantom in PP with simulated data showed a good approximation of the structure when compared with x-ray tomographic images. The experiment of proton energy loss at IEN showed a great approximation with the simulated data obtained with Geant4 and SRIM.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06867.pdf: 6383508 bytes, checksum: d78bad9ca259bf6a60dc4d98d94fc7a3 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-11-12T10:02:52Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No mundo de hoje, onde o uso da radiação de diversas naturezas está generalizado, a quantificação da energia depositada por essas diferentes radiações se tornou uma atividade de grande importância, principalmente quando a faixa de energia é considerada elevada, estas altas energias de radiação estão presentes, geralmente, em aceleradores de partículas, reatores nucleares e em irradiadores industriais, por exemplo. Este trabalho tem como objetivo medir altas doses de radiação de raios gama, feixes de elétrons e feixes de prótons utilizando duas variedades de um silicato natural (água-marinha e goshenita) e medir altas doses de nêutrons epitérmicos de alta fluência utilizando dosímetros de Fluoreto de Lítio dopados com Mg, Cu e P (MCP). A técnica utilizada para medir a dose absorvida por esses materiais foi a termoluminescência. As irradiações com raios- γ provenientes de fontes de 60Co foram de 100 kGy a 2000 kGy para a água-marinha e de 600 kGy a 2000 kGy para a goshenita, os resultados de intensidade TL vs Dose mostram que a partir de certa dose - 250 kGy e 1234,8 kGy para água-marinha e goshenita, respectivamente - o sinal TL começa a decrescer. Foi observado neste trabalho que, estes materiais quando irradiados com tais doses e posteriormente irradiados com doses baixas de alguns Gys até cerca de 400-500 Gy, o sinal TL decresce regularmente, podendo ser utilizado na dosimetria das radiações nessa faixa de dose. Para a irradiação de feixe de prótons e de feixe de elétrons foram utilizados dosímetros em placa de goshenita e dosímetros de pastilhas de água-marinha, a carga do feixe de prótons vai de 20 a 216 μC e a dose do feixe de elétrons vai de 10 kGy a 70 kGy. As irradiações com nêutrons epitérmicos utilizando LiF: Mg, Cu, P foram realizadas no reator IEA-R1/IPEN com fluências de 1014 a 1017 n/cm² e a quantificação das doses absorvidas foram realizadas utilizando o método UHTR (Ultra High Temperature Ratio). / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

No description available.

Monte Carlo (MC) and Pencil Beam (PB) calculations are compared to their measured planar dose distributions using a 2-D diode array for lung Stereotactic Body Radiation Therapy (SBRT). The planar dose distributions were studied for two different phantom types: an in-house heterogeneous phantom and a homogeneous phantom. The motivation is to mimic the human anatomy during a lung SBRT treatment and incorporate heterogeneities into the pre-treatment Quality Assurance process, where measured and calculated planar dose distributions are compared before the radiation treatment. Individual and combined field dosimetry has been performed for both fixed gantry angle (anterior to posterior) and planned gantry angle delivery. A gamma analysis has been performed for all beam arrangements. The measurements were obtained using the 2-D diode array MapCHECK 2™. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2015. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection