Browsing by Author "Medina Ascanio, Karem Nathalie"

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    Evaluación de algoritmos comerciales de cálculo de dosis absorbida de fotones en regiones fuera del campo de tratamiento
    (2018) Medina Ascanio, Karem Nathalie; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Los algoritmos presentes en los Sistemas de Planificación están optimizados para entregar una dosis veraz y precisa dentro de los límites del campo de tratamiento. Fuera de este, se ha demostrado una inexactitud que depende del algoritmo particular. Este estudio analiza, por medio de medidas experimentales, la exactitud de la dosis fuera del campo de dos algoritmos semianalíticos, Pencil Beam Convolution y Collapsed Cone Convolution, implementados en dos Sistemas de Planificación comerciales EclipseTM (Varian Medical System) y Monaco® (Elekta) respectivamente, así como también, el algoritmo de cálculo de dosis basado en métodos de Monte Carlo implementado en Monaco®. Tanto los cálculos con los Sistemas de Planificación, como las determinaciones experimentales de las dosis se realizaron en medios homogéneos (agua) para diferentes configuraciones de campos convencionales y para una distribución de dosis de un plan real de IMRT de próstata. Las determinaciones experimentales se llevaron a cabo con TLDs-100, películas radiocrómicas EBT3 ycámara de ionización Semiflex. Los resultados obtenidos al comparar perfiles dedosis laterales de campos abiertos calculados por los algoritmos respecto a los medidos experimentalmente muestran que, a partir del 9% de la dosis los cálculos realizados por el algoritmo Pencil Beam subestiman la dosis real en un promedio de 53%. Mientras que, se obtuvo un buen acuerdo con los cálculos realizados por el algoritmo Collapsed Cone, con una desviación local promedio de aproximadamente 2,5%. En el caso del algoritmo Monte Carlo, de los resultados obtenidos no se puede inferir ninguna conclusión ya que cálculos de este tipo (conformados) donde se logra la dosis deseada con una incertidumbre de 1% en un punto (generalmente el isocentro), emplean pocas partículas para lograr dicha incertidumbre y, por lo tanto, el ruido estadístico se hace significativo. Con respecto al desempeño de los algoritmos Pencil Beam y Monte Carlo en el caso de un plan clínico de irradiación de próstata en relación a la medida experimental con EBT3, al hacer un análisis gamma local (3% - 3 mm) ambos algoritmos fallaron en regiones de dosis bajas (> 5%), siendo el algoritmo MC el que obtuvo la mayor cantidad de puntos que no pasaron el criterio gamma, mientras que, Pencil Beam fue el que arrojo mayor imprecisión en regiones de dosis altas (para lo cual es análisis gamma fue global, respecto al máximo).
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    Study of out-of-field dose in photon radiotherapy: A commercial treatment planning system versus measurements and Monte Carlo simulations
    (2020) Sánchez Nieto, Beatriz; Medina Ascanio, Karem Nathalie; Rodríguez Mongua, José Luis; Doerner, Edgardo; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo
    Purpose: An accurate assessment of out-of-field dose is necessary to estimate the risk of second cancer after radiotherapy and the damage to the organs at risk surrounding the planning target volume. Although treatment planning systems (TPSs) calculate dose distributions outside the treatment field, little is known about the accuracy of these calculations. The aim of this work is to thoroughly compare the out-of-field dose distributions given by two algorithms implemented in the Monaco TPS, with measurements and full Monte Carlo simulations. Methods: Out-of-field dose distributions predicted by the collapsed cone convolution (CCC) and Monte Carlo (MCMonaco) algorithms, built into the commercially available Monaco version 5.11 TPS, are compared with measurements carried out on an Elekta Axesse linear accelerator. For the measurements, ion chambers, thermoluminescent dosimeters, and EBT3 film are used. The BEAMnrc code, built on the EGSnrc system, is used to create a model of the Elekta Axesse with the Agility collimation system, and the space phase file generated is scored by DOSXYZnrc to generate the dose distributions (MCEGSnrc). Three different irradiation scenarios are considered: (a) a 10 x 10 cm(2)field, (b) an IMRT prostate plan, and (c) a three-field lung plan. Monaco's calculations, experimental measurements, and Monte Carlo simulations are carried out in water and/or in an ICRP110 phantom. Results: For the 10 x 10 cm(2)field case, CCC underestimated the dose, compared to ion chamber measurements, by 13% (differences relative to the algorithm) on average between the 5% and the approximate to 2% isodoses. MC(Monaco)underestimated the dose only from approximately the 2% isodose for this case. Qualitatively similar results were observed for the studied IMRT case when compared to film dosimetry. For the three-field lung plan, dose underestimations of up to approximate to 90% for MC(Monaco)and approximate to 60% for CCC, relative to MC(EGSnrc)simulations, were observed in mean dose to organs located beyond the 2% isodose. Conclusions: This work shows that Monaco underestimates out-of-field doses in almost all the cases considered. Thus, it does not describe dose distribution beyond the border of the field accurately. This is in agreement with previously published works reporting similar results for other TPSs. Analytical models for out-of-field dose assessment, MC simulations or experimental measurements may be an adequate alternative for this purpose.