Fricke and polymer gel 2D dosimetry validation using Monte Carlo simulation

Abstract

Complexity in modern radiotherapy treatments demands advanced dosimetry systems for quality control. These systems must have several characteristics, such as high spatial resolution, tissue equivalence, three-dimensional resolution, and dose-integrating capabilities. In this scenario, gel dosimetry has proved to be a very promising option for quality assurance. In this study, the feasibility of Fricke and polymer gel dosimeters suitably shaped in form of thin layers and optically analyzed by visible light transmission imaging has been investigated for quality assurance in external radiotherapy. Dosimeter irradiation was carried out with a 6-MV photon beam (CLINAC 600C). The analysis of the irradiated dosimeters was done using two-dimensional optical transmission images. These dosimeters were compared with a treatment plan system using Monte Carlo simulations as a reference by means of a gamma test with parameters of 1 mm and 2%. Results show very good agreement between the different dosimetric systems: in the worst-case scenario, 98% of the analyzed points meet the test quality requirements. Therefore, gel dosimetry may be considered as a potential tool for the validation of other dosimetric systems.

La complejidad de los tratamientos modernos de radioterapia exige sistemas avanzados de dosimetría para el control de calidad. Estos sistemas deben tener varias características, como alta resolución espacial, equivalencia tisular, resolución tridimensional y capacidad de integración de dosis. En este escenario, la dosimetría de gel ha demostrado ser una opción muy prometedora para el control de calidad. En este estudio, se ha investigado la viabilidad de los dosímetros de gel de Fricke y de polímero adecuadamente conformados en forma de capas finas y analizados ópticamente mediante imágenes de transmisión de luz visible para el aseguramiento de la calidad en radioterapia externa. La irradiación de los dosímetros se llevó a cabo con un haz de fotones de 6-MV (CLINAC 600C). El análisis de los dosímetros irradiados se realizó mediante imágenes bidimensionales de transmisión óptica. Estos dosímetros se compararon con un sistema de plan de tratamiento utilizando simulaciones Monte Carlo como referencia mediante una prueba gamma con parámetros de 1 mm y 2%. Los resultados muestran una concordancia muy buena entre los distintos sistemas dosimétricos: en el peor de los casos, el 98% de los puntos analizados cumplen los requisitos de calidad de la prueba. Por lo tanto, la dosimetría de gel puede considerarse una herramienta potencial para la validación de otros sistemas dosimétricos.