Treatment planning in radiation therapy is based on the calculation of dose distributions, aimed at best representing the physical dose distributions. The most promising avenue towards this goal is the Monte Carlo technique, whereby particle trajectories are simulated from a modelled radiation source into a patient volume. Following the trend of incorporating fast Monte Carlo algorithms in clinical electron beam dosimetry, Elekta CMS inc. commercialized an electron Monte Carlo (eMC) module implemented in the treatment planning system XiO. The algorithm is based on the XVMC code and allows for fast calculations in voxelized heterogeneous media. This thesis reports its validation as a first step towards clinical implementation for an Elekta SL25 linear accelerator. Simulations with the eMC module were performed for 12 MeV beams in different CT scanned phantoms and beam setups. Concurrently, GafChromic® EBT3 film measurements were performed and the two dose distributions were compared, using mainly three-dimensional gamma agreements. Film measurements were analysed through a novel method using the triple channel dosimetry function of Film QA Pro, thus yielding absolute dose readings with an uncertainty of ±1.5% over the range of [75, 700] cGy. The results indicate that beam models generated by CMS should be validated prior to any more complex investigation as they strongly impact on the accuracy of dose distributions. Provided that the beam models are valid, the comparisons are very promising : a 2%/3 mm agreement was found between measurements and calculations at different depths in a three-dimensional heterogeneous phantom. / La planication de traitements en radiothérapie est basée sur des calculs de distributions de dose visant à reproduire les distributions réelles. À cet effet, la méthode Monte Carlo simulant les trajectoires des particules et la déposition de dose à partir d'une source de radiation modélisée s'avère des plus prometteuses. Suivant le mouvement d'intégration clinique des méthodes Monte Carlo dites rapides pour les traitements par électrons, la compagnie Elekta CMS inc. a commercialisé un module électron Monte Carlo (eMC) implémenté dans le système de planification de traitement XiO. L'algorithme est basé sur le code XVMC et permet d'effectuer des calculs rapides de la dose dans des milieux hétérogènes voxelisés. Ce mémoire rapporte une première étape de l'implémentation clinique de l'algorithme pour un accélérateur Elekta SL25. Des simulations eMC ont été effectuées pour des faisceaux de 12 MeV dans différents fantômes et conditions d'irradiation. Parallèlement, des mesures ont été réalisées à l'aide de films GafChromic® EBT3 et les distributions de dose ont été comparées grâce à outil de comparaison gamma 3D. Les films ont été analysés via unenouvelle méthode employant la technique de dosimétrie à trois canaux de Film QA Pro. Celle-ci fournit des lectures de dose absolue entre 75 et 700 cGy avec une incertitude de ±1.5%. Les résultats indiquent que les modèles de faisceaux générés par CMS ont un impact considérable sur les distributions de dose ; ainsi, ils doivent être validés en premierlieu. Lorsque les faisceaux soient bien modélisés, les comparaisons de dose obtenues sont prometteuses : un accord de 2%/3 mm entre les mesures et les calculs a été déterminé à différentes profondeurs dans un fantôme hétérogène complexe.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114541 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Archambault, Laurie |
| Contributors | Jan Peter Frans Seuntjens (Internal/Supervisor), Wieslaw Wierzbicki (Internal/Cosupervisor2) |
| 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 | Master of Science (Medical Physics Unit) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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