The purpose of this study was to address two specific issues related with the clinical application of Modulated Electron Radiation Therapy (MERT). The first was to investigate radiation-tolerant solutions for automated motion control of a Few Leaf Electron Collimator. Secondly, we implemented a fast, Monte Carlo-based, parameterized beam model for characterization of the electron beam in modulated deliveries.Two approaches were investigated for the implementation of a radiation-tolerant position feedback system: (i) the use of CMOS-based optical encoders protected by a prototype shield and (ii) the use of an analog device, such as a potentiometer, whose radiation tolerance is significantly higher. The two approaches were implemented and their performance tested. Results indicated that the optical encoders could not be safely used under radiation even with the presence of a shield. The analog position feedback system showed to be a viable solution. Future work will be focused towards the direction of implementing an analog position feedback system suitable for clinical use.The MC-based, parameterized beam model is based on the idea of deriving the scattered electron beam characteristics directly on the exit plane of the linear accelerator by the use of source scatter fluence kernels. Primary beam characteristics are derived by fast Monte Carlo simulations. The novelty of the method is that arbitrary rectangular fields can be recreated fast by superposition of the appropriate source kernels directly on the output plane. Depth, profile dose distributions and dose output, were derived for three field sizes (8 x 8, 2 x 2 and 2 x 8 cm^2) and energies of 6 MeV and 20 MeV electron beams by the beam model and compared with full Monte Carlo simulations. The primary beam showed excellent agreement in all cases. Scattered particles agreed well for the larger field sizes of 8 x 8 and 2 x 8 cm^2, while discrepancies were encountered for scattered particles for the smaller field size of 2 x 2 cm^2. Sources of errors were identified and future work will focus on the improvement of the beam model. / L'objectif primaire du projet est d'explorer des solutions de radiation dures pour le contrôle dynamique d'un collimateur d'électrons à lames dans le contexte de la radiothérapie par modulation d'électrons. De plus, un modèle de faisceau paramétrique basé sur la méthode Monte-Carlo (MC) a été implémenté pour la caractérisation du faisceau d'électrons durant les traitements modulés. Deux approches ont été étudiées pour le développement d'un système de positionnement à boucle rétroactif pour la radiation dure : (i) des encodeurs optique CMOS protégés par un bouclier prototype (ii) et des composantes analogues telles que les potentiomètres avec une tolérance de radiation relativement élevée. La comparaison des deux méthodes montre que les encodeurs optiques ne peuvent subir de radiation, même en présence d'un bouclier adapté. De ce fait, pour l'utilisation clinique, les solutions basées sur les composantes analogues sont plus prometteuses et doivent être étudiées en détails à l'avenir.Le model MC de faisceau paramétrique vise la caractérisation du faisceau d'électrons diffusé directement sur la surface de sortie de l'accélérateur linéaire à l'aide de noyaux de fluence pour la diffusion des sources. Les caractéristiques primaires du faisceau sont obtenues par les méthodes de MC rapides. La nouveauté de la méthode réside dans la reproduction rapide de champs rectangulaires par la superposition de noyaux appropriés directement sur la surface de sortie. Profondeur, distribution dosimétrique de profil, et résultat de dose, sont calculés à partir de trois champs (8 x 8, 2 x 2, 2 x 8 cm^2) et des énergies de 6 MeV et 20 MeV, et sont comparés aux simulations MC. Le faisceau primaire montre une excellente cohérence dans tout les cas. Les résultats pour les particules diffusées étaient consistants pour les deux méthodes dans le cas de champs plus larges (8 x 8 et 2 x 8 cm^2) alors que des divergences ont été notées pour les petits champs (2 x 2 cm^2). Les sources d'erreurs ont été identifiées et la recherche ultérieure visera donc l'amélioration du modèle de faisceau.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106552 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Papaconstadopoulos, Paul |
| 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 | 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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