Dosimetric evaluation of electron beam Monte Carlo isodoses distribution based on thermoluminescent dosimetry

Abstract

Os feixes de elétrons são aplicados em tratamentos de radioterapia nos quais doses superficializadas são desejáveis, bem como a preservação de tecidos mais profundos. O método de Monte Carlo foi recentemente implementado no TPS como algoritmo para cálculo de isodoses de feixe de elétrons no Instituto Nacional do Câncer no Brasil. Este trabalho constitui um método adicional de avaliação das isodoses geradas pelo TPS, considerando a irradiação de uma superfície não plana. Uma irradiação de mama com feixe de elétrons de 6 Gy foi planejada e entregue a um fantoma antropomórfico no qual 36 cápsulas com TLD100 foram inseridas. A curva de calibração do TLD foi realizada de 100 cGy a 700 cGy. Em uma análise geral, os resultados da distribuição de isodose do algoritmo eMC estão de acordo com as doses medidas do TLD. 75% dos dados medidos preencheram os critérios de precisão de 5%, o que pode ser considerado em bom acordo com as incertezas recomendadas envolvidas em um tratamento de radioterapia. Considerados todos os dados coletados, 8 TLDs receberam doses extremamente baixas e, devido à atenuação do tecido do feixe de elétrons, as medidas do TLD podem apresentar incertezas adicionais. Se esses dados não forem levados em consideração, 100% das doses medidas, considerando as incertezas, atendem aos critérios de precisão de 5%. Sobre os 3 métodos de suavização de isodose disponíveis no algoritmo eMC, a opção de baixo nível de suavização da dose fornece a melhor correspondência com os dados medidos, consistindo na opção mais confiável. Considerando o algoritmo eMC de recomendações do AAPM, oferece uma solução precisa para o cálculo de isodoses, com uma precisão de 5%.

Electron beams are applied in radiotherapy treatments where superficialized doses are desirable as well as deeper tissues sparing. Monte Carlo method has been recently implemented in the TPS as the algorithm for electron beam isodoses calculation at the National Institute of Cancer in Brazil. This work comprises an additional method of evaluation of the isodoses generated by the TPS, considering the irradiation of a non-flat surface. A 6- Gy electron beam breast irradiation was planned and delivered to an anthropomorphic phantom into which 36 capsules with TLD100 were inserted. The TLD calibration curve was performed from 100 cGy to 700 cGy. In an overall analysis, eMC algorithm isodose distribution results agreed with TLD measured doses. 75% of measured data met the 5% accuracy criteria, which can be considered in good agreement with the recommended uncertainties involved in a radiotherapy treatment. Considered all collected data, 8 TLDs received extremely low doses and due to tissue attenuation of the electron beam, the TLD measurements might have additional uncertainties. If these data are not taken into account, 100% of the measured doses, considering the uncertainties, meet the 5% accuracy criteria. About the 3 methods for isodose smoothing available in the eMC algorithm, the low level of dose smoothing option provides the best matching with measured data, consisting of the most reliable option. Considering the AAPM recommendations eMC algorithm offers an accurate solution for isodoses calculation, within a 5% accuracy.