VARIAN CLINAC 6 MeV Photon Spectra Unfolding using a Monte Carlo Meshed Model

[EN] Energy spectrum is the best descriptive function to determine photon beam quality of a Medical Linear Accelerator (LinAc). The use of realistic photon spectra in Monte Carlo simulations has a great importance to obtain precise dose calculations in Radiotherapy Treatment Planning (RTP). Reconstruction of photon spectra emitted by medical accelerators from measured depth dose distributions in a water cube is an important tool for commissioning a Monte Carlo treatment planning system. Regarding this, the reconstruction problem is an inverse radiation transport function which is ill conditioned and its solution may become unstable due to small perturbations in the input data. This paper presents a more stable spectral reconstruction method which can be used to provide an independent confirmation of source models for a given machine without any prior knowledge of the spectral distribution. Monte Carlo models used in this work are built with unstructured meshes to simulate with realism the linear accelerator head geometry.Ha recibido financiación de DESARROLLO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE PLANIFICACION RADIOTERAPÉUTICA (TELETERAPIA Y BRAQUITERAPIA) BASADO EN EL MÉTODO MONTECARLO PARA EL HUPLAFE (UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA), DESARROLLO Y VALIDACION EXPERIMENTAL DE UN SISTEMA DE PLANIFICACION DE TRATAMIENTOS RADIOTERAPEUTICOS UTILIZANDO TECNICAS DE MONTE CARLO (UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA), Dosimetría in vivo en radioterapia sin filtro aplanador (FFF) (UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA), MONTE CARLO TREATMENT PLANNING SYSTEM: SOFTWARE PARA EL CALCULO DOSIMETRICO DE ALTA PRECISION EN RADIOTERAPIA. (UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA) y SISTEMA DE PLANIFICACION DE TRATAMIENTOS EN RADIOTERAPIA BASADO EN EL METODO DE MOTE CARLO Y EL PROCESADO 3D DE IMAGENES MEDICAS (GENERALITAT VALENCIANA)Morató-Rafet, S.; Juste Vidal, BJ.; Miró Herrero, R.; Verdú Martín, GJ. (2017). VARIAN CLINAC 6 MeV Photon Spectra Unfolding using a Monte Carlo Meshed Model. EPJ Web of Conferences. 153(04012):1-7. https://doi.org/10.1051/epjconf/201715304012S171530401

Dosis recibida a partir de la generación de fotoneutrones en un maniquí antropomórfico sometido a un tratamiento de radioterapia

Normalmente, los sistemas de planificación de tratamientos en radioterapia no tienen en cuenta las posibles dosis recibidas por los pacientes debido a la contribución de neutrones inducida por los haces de fotones de alta energía. Esta información es especialmente importante para estimar posibles riesgos para la salud, incluida la posibilidad de desarrollar cánceres secundarios. El análisis de la dosis generada por los neutrones permitiría una optimización de los tratamientos del paciente, mejorando la temporización, secuenciación de tratamientos y evitando sobredosis. Las ventajas de utilizar las simulaciones Monte Carlo en este estudio se centran en que se trata de una metodología especialmente adecuada para estudiar todas las interacciones que contribuyen a la dosis del cuerpo de los pacientes modelados, incluida la producción de fotoneutrones, proporcionando una herramienta versátil y fiable para el estudio del transporte de partículas. Este trabajo ha desarrollado una simulación completa con MCNPX [1] para estudiar las distribuciones de dosis generadas en un maniquí por un haz de fotones emitido por un acelerador lineal con colimador multiláminas (Elekta Precise). Los puntos de cálculo de dosis se localizan en la cabeza y torso del maniquí RANDO PHANTOM. El modelo de simulación del acelerador lineal fue previamente validado con medidas experimentales tomadas en el Hospital Clínic Universitari de Valencia. Los resultados obtenidos reflejan que la dosis recibida debida a la contribución de fotoneutrones, aunque es baja (en torno al 0.5-1% de la máxima dosis) no debe ser despreciada por los sistemas de planificación.Juste Vidal, BJ.; Miró Herrero, R.; Abella, V.; Campayo Esteban, JM.; Díez, S.; Verdú Martín, GJ. (2012). Dosis recibida a partir de la generación de fotoneutrones en un maniquí antropomórfico sometido a un tratamiento de radioterapia. Sociedad Nuclear Española. http://hdl.handle.net/10251/71528

6 and 15 MeV photon spectra reconstruction using an unfolding depth dose gradient methodology

[EN] An accurate knowledge of the spectral distribution emission is essential for precise dose calculations in radiotherapy treatment planning. Reconstruction of photon spectra emitted by medical accelerators from measured depth dose distributions in a water cube is an important tool for commissioning a Monte Carlo treatment planning system. However, the reconstruction problem is an inverse radiation transport function which is poorly conditioned and its solution may become unstable due to small perturbations in the input data. In this paper we present a more stable spectral reconstruction method which can be used to provide an independent confirmation of source models for a given machine without any prior knowledge of the spectral distribution. This technique involves measuring the depth dose curve in a water phantom and applying an unfolding method using Monte Carlo simulated depth dose gradient curves for consecutives mono-energetic beams. We illustrate this theory to calculate a 6 and a 15 MeV photon beam emitted from an Elekta Precise radiotherapy unit using the gradient of depth dose curves in a cube-shaped water tank.Juste Vidal, BJ.; Miró Herrero, R.; Verdú Martín, GJ.; Díez Domingo, S.; Campayo Esteban, JM. (2011). 6 and 15 MeV photon spectra reconstruction using an unfolding depth dose gradient methodology. Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 129-132. doi:10.1109/IEMBS.2011.6089869S12913