Beam quality specification is essential in accurate characterization of radiotherapeutic beams. Amongst the many beam quality parameters that have been defined and applied, the linear energy transfer (LET) is one of the few parameters that provide an insight into the radiobiological effects of radiation. In this work, we investigated the feasibility of establishing a beam quality detector that allows for the indirect measurement of LET in the clinic. Intrinsic energy dependence was induced in an Exradin A12 ionization chamber by replacing its chamber wall with geometrically identical yet material varying walls. The energy response of these detectors was characterized by investigating the effect of varying chamber wall materials on the polarity and ion recombination correction factors. Using these detectors, measurements were performed across a wide range of beam energies (for both photons and electrons). Monte Carlo simulations were used to validate the measured data, and to obtain the mean primary electron energy of each beam. The data were used to calculate and relate the LET to the unique signals measured with the detectors under each radiation beam, which allowed us to establish a calibration curve. The calibration curve was validated by using the detectors to measure the signals produced by a radiation beam of unknown LET. The results showed that by using the calibration curve, the LET of radiation beams—with energies falling within our range—can be derived by performing a set of simple measurements. The derived LET values were found to be accurate to within a total uncertainty of nearly 10%. As a practical application to this method, the LET variations across 10 x 10 cm^2 radiation fields of 6 MV and 18 MV photons were measured. The results showed that within our uncertainty, the LET of high-energy photon beams outside of the field edges can vary to up to 20% from their central point values. The proposed method provides a new approach for a practical and efficient measurement of the LET in the clinic. / La spécification de la qualité de faisceau est essentielle pour la caractérisation de faisceau radio thérapeutique. Parmi les multiples paramètres de qualité de faisceau qui ont été défini et appliqué, le transfert d'énergie linéaire (LET) est un des seuls qui donne une indication sur les effets radiobiologique des radiations. Dans ce travail, nous avons investigué la faisabilité d'établir un detector de qualité de faisceau qui permet de mesurer indirectement le LET en clinique. La réponse d'énergie intrinsèque a été induite dans une chambre d'ionisation Extradin A12 en replaçant sa paroi par différents matériaux en gardant une géométrie identique. La réponse énergétique de ces détecteurs a été caractérisée en investiguant les effets des différents matériaux de la paroi de la chambre sur les facteurs de corrections de polarité et de recombinaison ionique. Les mesures, utilisant ces détecteurs, ont été effectuées pour un large éventail d'énergie de faisceau (de photons et d'électrons). Des simulations de Monte Carlo ont été utilise pour valider les données mesurée ainsi que pour obtenir l'énergie moyenne des électrons primaires pour chaque faisceau. Les données ont été utilisées pour calculer and établir une relation entre le LET et le signal unique mesuré avec les détecteurs pour chaque faisceau de radiation, ce qui nous a permit d'établir une courbe de calibration. Cette courbe de calibration a été validée en utilisant les détecteurs pour mesurer les signaux produit par un faisceau de radiation possédant un LET inconnu. Les résultats démontrent qu'en utilisant la courbe de calibration, le LET de faisceau de radiation – avec des énergies comprises dans notre éventail – peuvent être dérivé en performant une série de simple mesures. Les valeurs de LET ainsi obtenues sont précises avec une incertitude total d'environ 10%. Pour une application pratique de cette méthode, les variations de LET ont été mesurées sur des champs de radiation de 10 x 10 cm^2 pour 6 MV et 18 MV. Les résultats montrent que compris dans notre incertitude, le LET des faisceaux de photon à haute énergie en dehors des limites du champ peut varier jusqu'à 20% de sa valeur au point central. La méthode proposée permet une nouvelle approche pratique et efficace pour la mesure du LET en clinique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119715 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Aldosary, Ghada |
| Contributors | Arman Sarfehnia (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 | 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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