Dose estimation in intraoperative radiation therapy

Abstract

The aim of this work is to obtain more realistic information on the dose distributions delivered during IORT (IntraOperative Radiotherapy) treatments by means of a Monte Carlo simulation of the LINAC collimation system. We check whether the absorbed dose results given by the Geant 4 framework correspond to the results given by the manufacturer’s software. The study is carried out for the reference applicator (100 mm, 0°) and the four nominal energies 6, 8, 10 and 12 MeV. PDD (percentage depth dose) measurements and OAPs (off-axis profiles) are obtained from the SWL–LIAC software and compared with those obtained from the Monte Carlo simulation performed with Geant 4. OAPs profiles were recorded at the depth of maximum dose. For energies of 6, 8 and 12 MeV, there is a divergence of about 2 mm at R100 in the PDD curve, which can be explained by poor phantom placement during the simulation, and of up to 6 mm for the 10 MeV energy, influenced by greater penetration of low-energy particles into the phantom, thus pushing back the maximum absorbed dose and distancing it from the software result. For the radial profiles, good agreement between Geant 4 simulation and experimental data was observed, despite the divergence in the value for symmetry.

El objetivo de este trabajo es obtener información más realista sobre las distribuciones de dosis administradas durante los tratamientos IORT (Radioterapia intraoperatoria) mediante una simulación Monte Carlo del sistema de colimación LINAC. Se comprueba si los resultados de dosis absorbida proporcionados por el marco Geant 4 se corresponden con los resultados proporcionados por el software del fabricante. El estudio se realiza para el aplicador de referencia (100 mm, 0°) y las cuatro energías nominales 6, 8, 10 y 12 MeV. Las medidas de PDD (porcentaje de dosis en profundidad) y OAPs (perfiles fuera del eje) se obtienen a partir del software SWL–LIAC y se comparan con las obtenidas a partir de la simulación Monte Carlo realizada con Geant 4. Los perfiles de OAPs se registraron en la profundidad de la dosis máxima. Para las energías de 6, 8 y 12 MeV, existe una divergencia de unos 2 mm a R100 en la curva PDD, que puede explicarse por una mala colocación del maniquí durante la simulación, y de hasta 6 mm para la energía de 10 MeV, influida por una mayor penetración de las partículas de baja energía en el maniquí, lo que retrasa la dosis máxima absorbida y la aleja del resultado del software. Para los perfiles radiales, se observó una buena concordancia entre la simulación Geant 4 y los datos experimentales, a pesar de la divergencia en el valor de la simetría.