Accurate dose calculations of photon and electron transport in tissue materials are an important step in the appropriate delivery of cancer radiotherapy. Various commercial treatment planning systems used in radiotherapy provide algorithms for fast dose calculations. It is the responsibility of medical physicists to commission and evaluates these algorithms. In this work, we have evaluated the electron Monte Carlo (MC) algorithm in Eclipse using solid water phantoms with various tissue heterogeneities (water, lung, cortical bone, air) embedded, and using CT data from a real patient. For heterogeneous phantoms, the evaluation is done by comparing dose profiles and percent depth doses (PDDs) calculated on Eclipse with measurements, and with MC simulations using DOSXYZnrc. Measurements of dose profiles and PDDs are taken using EBT Gafchromic films, and we have developed a piece of software in Matlab for extracting dose from EBT Gafchromic films. For the real patient case, we use DOSXYZnrc results as a benchmark against which Eclipse is evaluated. Although Eclipse has been evaluated previously, the originality of the present work lays on the use of digitally reproduced phantom copies on Eclipse and DOSXYZnrc instead of CT scanned phantoms, the use of absolute dose for all comparisons, and the consideration of a real clinical patient. In addition, we have developed a tool for extracting absolute dose profiles and PDDs from EBT Gafchromic films. Our results indicate that, MC results agree in general better with measurements (within 5% or less) than Eclipse MC, whose discrepancies with measurements can be as high as 15% for physical phantoms used and as high as 10% in the case of real patient CT data. Largest discrepancies between measurement (or MC) and Eclipse MC occur at depths near and below tissue heterogeneities with relatively sharp density gradients. The slightly better performance of Eclipse for the real patient case is related to the smoother changes in hetero / Les calculs précis de dose déposée dans les tissus par les photons et les électrons constituent une étape préliminaire cruciale dans tout approche de thérapie de cancer par la radiation. Plusieurs entreprises commerciales offrent de nos jours des programmes de planification des thérapies qui incluent des algorithmes de calcul de dose dans les tissus. Il est de la responsabilité du physicien médical de vérifier que ces algorithmes effectuent les calculs de dose avec une précision acceptables selon les standards actuels de radiothérapie. Dans ce mémoire, nous avons effectué une évaluation de l’algorithme Monte Carlo (MC) de calcul de dose (pour les faisceaux d’électrons) du programme de planification en radiothérapie connu sous le nom d’Eclipse. Dans cette évaluation, nous avons utilisé des fantômes solides contenant des tissue de densités diverses (eau, poumon, os, air) ainsi que des images scanner d’un patient réel (humain). Pour les fantômes solides notre évaluation a été faite en comparant les calculs d’Eclipse à des mesures expérimentales utilisant des films EBT Gafchromic d’une part, et d’autre part à des calculs MC plus rigoureux utilisant DOSXYZnrc. Pour le cas d’un patient, nous évaluons Eclipse en le comparant aux résultats MC obtenu via DOSXYZnrc, parce que nous ne pouvons placer un dosimètre à l’intérieur du patient. Nos résultats indiquent que les résultats MC sont plus proches des mesures expérimentales (écarts de l’ordre de 5% ou moins) que ceux d’Eclipse, lesquels ont un écart pouvant atteindre a peu près 15% par rapport aux mesures dans le cas des fantômes et 10% par rapport aux résultats MC pour le cas du patient réel. Les pires imprécisions d’Eclipse MC se retrouvent dans les tissus au voisinage des régions où il y a de fortes hetérogénéités et où les gradients de densités sont importants. En effet, les résultats obtenus par d’Eclipse MC pour le cas d’un patient ré
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.40817 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Lagmago Kamta, Gérard |
| Contributors | Brigitte Reniers (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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