The aim of this work is to develop and evaluate a primary standard for HDR Ir-192 brachytherapy sources as well as for active spot scanning proton radiotherapy beams based on stagnant 4 °C water calorimetry. / The measurements were performed using an in-house built water calorimeter and a parallel-plate calorimeter vessel. The dose measurement results of the McGill calorimeter were validated in high energy photon beams against Canada's national established primary standard at the NRC. The measurements in brachytherapy were performed with a spring-loaded catheter holder which allowed for the Ir-192 source to come directly inside the water calorimeter. The COMSOL MULTIPHYSICS software was used to solve the heat transport equation numerically for a detailed geometrical model of our experimental setup. In brachytherapy, reference dosimetry protocols were also developed and used to measure the dose to water directly using thimble type ionization chambers and Gafchromic films with traceable Co-60 (or higher energy photons) calibration factor. / Based on water calorimetry standard, we measured an absolute dose rate to water of 361±7 μGy/(hU) at 55 mm source-to-detector separation. The 1.9 % uncertainty on water calorimetry results is in contrast with the current recommended AAPM TG-43 protocol that achieves at best an uncertainty (k=1) of 2.5 % based on an indirect dose to water measurement technique. All measurement results from water calorimetry, ion chamber, film, and TG-43 agreed to within 0.83 %. / We achieved an overall dose uncertainty of 0.4 % and 0.6 % for scattered and scanned proton radiation water calorimetry, respectively. The water calorimetry absorbed dose to water results agreed with those obtained through the currently recommended IAEA TRS-398 protocol (measurements made using an ionization chamber with a Co-60 calibration factor) to better than 0.14 % and 0.32 % in scattered and scanned proton beams, respectively. / In conclusion, this work forms the foundation for a primary standard in Ir-192 brachytherapy and scanning proton radiotherapy using water calorimetry. Not only have we been able to directly and absolute measure the absorbed dose to water, but the uncertainties of dose results over the current accepted protocols have been improved dramatically. / L'objectif premier de ce travail est de déveloper un standard de référence pour des sources à haut taux d'irradiation Ir-192 utilisées en curiethérapie ainsi qu'un autre standard pour un protocole calorimétrique d'irradiation par balayage focalisé avec proton de l'eau inerte à 4 °C. / Les mesures ont été effectuées à partir d'un calorimètre concu et réalisé ici à McGill et d'un autre contenant calorimétrique à plaques parallèles. En curiethérapie calorimetrique Ir-192, un support additionel à ressort pour un catheter a été utilisé permettant l'introduction des sources dans l'eau du calorimètre. Les résultats dosimétriques obtenus par faisceaux d'irradiation à haute énergie de protons dans le calorimètre de McGill, ont été validé par rapport aux standard primaires du NRC du Canada. Le logiciel « COMSOL MULTIPHYSICS » a permi de résoudre les équations numériques de tranfert de chaleur afin de modéliser géométriquement notre montage experimental. / En se référant aux standards calorimétriques de l'eau, nous avons mesuré un taux de dose absolu à l'eau de 361±7 μGy/(hU) à 55 mm de l'interface de la source et au détecteur. L'incertitude de 1.9% des résultats calorimétriques mesurés Dw sont en contradiction avec l'actuel protocole recommendé par l'AAPM TG-43 qui propose au mieux une mesure d'incertitude de 2.5% avec k=1 basé sur une mesure de transfert d'énergie rayonnante par unité de volume de matière désigné par « air-kerma strength . » / En thérapie d'irradiation par protons et en relation avec les propiétés calorimétriques de l'eau, nous avons obtenu une mesure d'incertitude de dose de 0.4% et 0.6% respectivement pour un faisceau de protons dispersé d'une part et d'un faisceau balayé d'autre part. Ceci représente une amélioration significative par rapport à la valeur d'incertitude exprimée de 2.5% du protocole presentement recommendé IAEA TRS-398 pour k=1 de l'indice Dw. Les résultats absolus de mesures calorimétriques de l'indice Dw sont indirectement en accord avec l'incertitude proposé par protocole TRS-398 et meilleurs de 0.34% et 0.42% respectivement pour un faisceau de protons dispersé d'une part et faisceau balayé d'autre part.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92297 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Sarfehnia, Arman |
| Contributors | Jan Peter Frans Seuntjens (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.002 seconds