Original articleLow dose out-of-field radiotherapy, part 2: Calculating the mean photon energy values for the out-of-field photon energy spectrum from scattered radiation using Monte Carlo methodsRadiothérapie hors-faisceau de faible dose, deuxième part

PurposeDuring radiotherapy, leakage from the machine head and collimator expose patients to out-of-field irradiation doses, which may cause secondary cancers. To quantify the risks of secondary cancers due to out-of-field doses, it is first necessary to measure these doses. Since most dosimeters are energy-dependent, it is essential to first determine the type of photon energy spectrum in the out-of-field area. The aim of this study was to determine the mean photon energy values for the out-of-field photon energy spectrum for a 6 MV photon beam using the GEANT 4-Monte Carlo method.Material and methodsA specially-designed large water phantom was simulated with a static field at gantry 0°. The source-to-surface distance was 92 cm for an open field size of 10 × 10 cm2. The photon energy spectra were calculated at five unique positions (at depths of 0.5, 1.6, 4, 6, 8, and 10 cm) along the central beam axis and at six different off-axis distances.ResultsMonte Carlo simulations showed that mean radiation energy levels drop rapidly beyond the edge of the 6 MV photon beam field: at a distance of 10 cm, the mean energy level is close to 0.3 MeV versus 1.5 MeV at the central beam axis. In some cases, the energy level actually increased even as the distance from the field edge increased: at a depth of 1.6 cm and 15 cm off-axis, the mean energy level was 0.205 MeV versus 0.252 MeV at 20 cm off-axis.ConclusionThe out-of-field energy spectra and dose distribution data obtained in this study with Monte Carlo methods can be used to calibrate dosimeters to measure out-of-field radiation from 6 MV photons.

RésuméObjectif de l'étudeAu cours d'une radiothérapie, des doses d'irradiation reçues hors faisceau peuvent provoquer des cancers secondaires chez les patients. Il est donc nécessaire de mesurer ces doses de rayonnement en dehors des faisceaux, afin d'évaluer le risque de cancer secondaire. Étant donné que la plupart des dosimètres dépendent de l'énergie, il est essentiel de déterminer d'abord le type de spectre d'énergie photonique dans la zone hors faisceau. L'objectif de cette étude était de déterminer les valeurs moyennes d'énergie photonique pour le spectre d'énergie photonique en dehors d'un faisceau de photons de 6 MV en utilisant la méthode GEANT 4-Monte Carlo.Matériel et méthodesUn fantôme spécialement conçu pour l'eau a été simulé avec un faisceau fixe à 0°. La distance entre la source et la surface était de 92 cm pour un faisceau ouvert de 10 × 10 cm2. Les spectres d'énergie des photons ont été calculés à cinq positions uniques (à des profondeurs de 0,5, 1,6, 4, 6, 8 et 10 cm) le long de l'axe du faisceau et à six distances différentes en dehors de l'axe.RésultatsLes simulations de Monte-Carlo ont montré que les niveaux moyens d'énergie de rayonnement décroissaient rapidement au-delà du bord du faisceau de photons de 6 MV : à une distance de 10 cm, le niveau d'énergie moyen était proche de 0,3 MeV contre 1,5 MeV dans l'axe. Dans certains cas, le niveau d'énergie a même augmenté alors même que la distance du bord du faisceau augmentait : à une profondeur de 1,6 cm et à 15 cm de l'axe, le niveau d'énergie moyen était de 0,205 MeV contre 0,252 MeV à 20 cm de l'axe.ConclusionLes spectres d'énergie hors faisceau et les données de la distribution de dose obtenue dans cette étude avec des méthodes Monte Carlo peuvent être utilisés pour étalonner les dosimètres afin de mesurer le rayonnement en dehors d'un faisceau de photons de 6 MV.