Neutron production from flattening filter free high energy medical linac: A Monte Carlo study

Najem, M.A.; Abolaban, Fouad A.; Podolyák, Zs.; Spyrou, N. M.

doi:10.1016/j.radphyschem.2015.01.040

Cited by 6 publications

(14 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…12 Qualitatively, this is consistent with previous experimental and Monte Carlo studies at various photon beam energies for various linac models. 10,[12][13][14] The closest point of reference to the present investigation was an abstract published in 2015 by Sawkey and Svatos who simulated the neutron fluence produced by the 10 MV FFF and 10 MV beams of a Varian TrueBeam over a 70 cm radius sphere centered on the linac head. 13 They measured an FF-ratio in neutron fluence per MU of 0.58, which agrees well with our results tabulated in Table I. Corresponding to the lower neutron fluence for the 10 MV FFF beam, a reduction in neutron ambient dose equivalent of 31%-38% was observed at the patient-relevant locations A and B.…”

Section: A Photoneutron Yield Per Mu For the 10 MV And 10 Mv Fff Bmentioning

confidence: 99%

“…This is consistent with findings in the literature at 10, 15, and 18 MV for measurement locations outside of the treatment field. 12,14…”

Section: B the Effect Of Measurement Location On Photoneutron Yielmentioning

confidence: 99%

“…Measurements and Monte Carlo modeling have demonstrated that neutron yield per monitor unit (MU) is significantly reduced when the flattening filter is removed, but the overall shape of the neutron energy spectrum is essentially unchanged . The first evidence of this was published in 2007 by Kry et al ,.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…11 Measurements and Monte Carlo modeling have demonstrated that neutron yield per monitor unit (MU) is significantly reduced when the flattening filter is removed, but the overall shape of the neutron energy spectrum is essentially unchanged. 10,[12][13][14] The first evidence of this was published in 2007 by Kry et al 12 , who measured the photoneutron fluence around a Varian 21EX Clinac with and without the flattening filter for an 18 MV beam. They noted that their 18 MV FFF beam used the same monitor chamber calibration as the 18 MV beam and delivered 3.65 cGy of photon dose at d max in water along the central axis per MU, compared to 1 cGy for the 18 MV beam.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 3 more Smart Citations

The effect of the flattening filter on photoneutron production at 10 MV in the Varian TrueBeam linear accelerator

et al. 2018

View full text Add to dashboard Cite

The photoneutron fluence per MU produced by the 10 MV FFF beam is 37% lower than the 10 MV beam of a Varian TrueBeam linac. Accordingly, a reduction in neutron dose received by patients is achieved through use of the unflattened beam, provided that treatment plans for each beam require approximately the same number of MU. It was found to be instructive to compare the photoneutron yield per source electron between the two beams as it helped provide an understanding of the physics underlying photoneutron production in both beams.

show abstract

Section: A Photoneutron Yield Per Mu For the 10 MV And 10 Mv Fff Bmentioning

confidence: 99%

“…This is consistent with findings in the literature at 10, 15, and 18 MV for measurement locations outside of the treatment field. 12,14…”

Section: B the Effect Of Measurement Location On Photoneutron Yielmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

The effect of the flattening filter on photoneutron production at 10 MV in the Varian TrueBeam linear accelerator

et al. 2018

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Recently several studies simulated effects of using multileaf collimators instead of a flattening filters to shape the photon beam in medical Linacs (Cashmore, 2008;Kry et al, 2007b;Kry et al, 2010;Mesbahi, 2009;Mesbahi et al, 2007;Najem et al, 2015;Titt et al, 2006). Najem et al, 2015, studied the effect of flattening filter removal on neutron fluence inside the treatment room at different photon beam energies in a Varian Clinac using the FLUKA MC code. The authors conducted separate simulations, with and without the FF, using the same plan settings.…”

Section: Monte Carlo Simulations Of Medical Linacsmentioning

confidence: 99%

Study of the ionizing radiation field around accelerators

Βαγενά¹

View full text Add to dashboard Cite

Η διδακτορική διατριβή αφορά τον πειραματικό προσδιορισμό του φάσματος των νετρονίων σε χώρους ιατρικών επιταχυντών. Για πρώτη φορά εφαρμόστηκε η μέθοδος της νετρονιακής ενεργοποίησης μετάλλων σε μικτά πεδία (φωτόνια-νετρόνια) χαμηλής ροής νετρονίων. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων που εμφανίζει το πεδίο των ιατρικών επιταχυντών κρίθηκε αναγκαίος ο ακριβής καθορισμός της απόδοσης ενός ανιχνευτή γερμανίου (HPGe) που χρησιμοποιείται στην γάμμα φασματοσκοπία καθώς και o υπολογισμός διόρθωσεων λόγω των φαινομένων της αυτοαπορρόφησης των φωτονίων, της τυχαίας σύμπτωσης και της αυτοθωράκισης των νετρονίων. Ένας από τους βασικούς στόχους της διατριβής είναι ο υπολογισμός του φάσματος νετρονίων Elekta SL πoυ είναι εγκατεστημένος στο πανεπιστημιακό νοσοκομείο Λάρισας. Χρησιμοποιώντας Μοnte Carlo προσoμοιώσεις εκτιμήθηκε η ευαισθησία των ροών φωτονίων, νετρονίων και δευτερογενών ηλεκτρονίων σε διαφορετικά χαρακτηριστικά δύο ιατρικών επιταχυντών, Εlekta SL kαι Varian Clinac. Η εισαγωγή της διατριβής περιγράφει την λειτουργία των ιατρικών επιταχυντών, την παραγωγή των νετρονίων μέσω αλληλεπίδρασης των φωτονίων της θεραπευτικής δέσμης με τα υλικά του επιταχυντή καθώς και την επίδραση των νετρονίων στους ιστούς. Επιπλέον, περιγράφεται εν συντομία η τεχνική της ενεργοποίησης μετάλλων, που περιλαμβάνει την ακτινοβόληση των μετάλλων, τη μέτρηση τους σε σύστημα γαμμα φασματοσκοπίας καθώς και τον υπολογισμό του φάσματος με χρήση τεχνικής αποσυνέλιξης (unfolding). Γίνεται επίσης αναφορά στη βιβλιογραφία, η οποία αφορά προσομοιώσεις θεραπευτικών δεσμών ακτινοθεραπείας με έμφαση στα ανοιχτά ζητήματα μεταξύ των ερευνητικών ομάδων. Το δεύτερο κεφάλαιο αφορά τον υπολογισμό της απόδοσης του HPGe ανιχνευτή. Οι διαφορετικές γεωμετρίες καθώς και το πάχος των υλικών οδήγησε στον υπολογισμό της απόδοσης ενός ανιχευτή HPGe με χρήση του Geant4. Αρχικά προσδιορίστηκε πειραματικά η απόδοση του ανιχνευτή, χρησιμοποιώντας τρείς πηγές. Στη συνέχεια κατασκευάστηκε η γεωμετρία του ανιχνευτή, η οποία βασίστηκε στα χαρακτηριστικά, τα οποία παρέχονται από τον κατασκευαστή. Η σύγκριση πειραματικής-υπολογισμένης απόδοσης, οδήγησε σε διαφοροποιήσεις της τάξης του 10%, κυρίως για τις χαμηλές ενέργειες φωτονίων (<100 keV). Στη συνέχεια ένα νέο σετ μετρήσεων πραγματοποιήθηκε με σκοπό τον πιο ακριβή προσδιορισμό των εσωτερικών τμημάτων του ανιχνευτή. Αξιοποιώντας τις νέες μετρήσεις μοντελοποιήθηκαν νέες γεωμετρίες και χρησιμοποιώντας την τεχνική try & error καταλήξαμε σε νέα βελτιωμένα χαρακτηριστικά γεωμετρίας. H νέα γεωμετρία διασφάλισε πολύ χαμηλές διαφοροποιήσεις πειραματικών-υπολογισμένων τιμών απόδοσης (<2%).Το τρίτο κεφάλαιο περιγράφει την τεχνική της νετρονιακής ενεργοποίησης μετάλλων σχετικά μεγάλης μάζας δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στον προσδιορισμό διορθωτικών παραγόντων. Η αυτοαπορρόφηση των φωτονίων υπολογίστηκε με χρήση MC υπολογισμών. Για το φαινόμενο της τυχαίας σύμπτωσης, εκτός από τις αποδόσεις των φωτοκορυφών χρησιμοποιήθηκε και το σχήμα διάσπασης του κάθε ισότοπου, ώστε να υπολογιστεί η πιθανότητα ταυτόχρονης εκπομπής των γάμμα. Για τον συντελεστή αυτοθωράκισης αναπτύχθηκε μια εναλλακτική μεθοδολογία, η οποία στηρίχθηκε στη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo Geant4 για τον υπολογισμό της ροής σε λεπτούς στόχους και αναλυτικής μεθόδου για την εκτίμηση της διάδοσης των νετρονίων στους παχύς στόχους. Συγκεκριμένα υπολογίστηκαν για κάθε στόχο και σε διαφορετικές ενέργειες οι πιθανότητες διάδοσης και σκέδασης των νετρονίων. Η αναλυτική μέθοδος υπολογίζει τον τρόπο διάδοσης των νετρονίων από φύλλο σε φύλλο, λαμβάνοντας υπόψη και νετρόνια που σκεδάζονται ή διαδίδονται από άλλες γειτονικές ενέργειες. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η ακτινοβόληση και ο υπολογισμός του φάσματος των νετρονίων σε ιατρικό επιταχυντή. Το πείραμα διενεργήθηκε στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Λάρισας. Αρχικά περιγράφεται η διαδικασία επιλογής ενός νέου σετ μετάλλων, για χρήση στη φασματοσκοπία νετρονίων. Από την ακτινοβόληση προσδιορίστηκαν ισότοπα, που παρήχθησαν από αντιδράσεις νετρονιακής αρπαγής και από αντιδράσεις κατωφλίου. Το φάσμα των νετρονίων υπολογίστηκε με τη μέθοδο της ελαχιστοποίησης. Επιπλέον, προσδιορίστηκαν τα ισότοπα, που δημιουργούνται από φωτοπυρηνικές (γ,n) αντιδράσεις. Αυτό μας επέτρεψε τον πειραματικό υπολογιμό της άγνωστης μέσης ενεργού διατομής της αντίδρασης 162Εr(γ,n)161Er για την περιοχή του γιγαντιαίου συντονισμού από τα 9 εώς τα 13.5 ΜeV. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται οι προσομοιώσεις δύο ιατρικών επιταχυντών, του Elekta SL και της Varian Clinac, για τον υπολογισμό των ροών των σωματιδίων που καταγράφονται στο ισόκεντρο. Μελετήθηκε η περίπτωση θεραπείας χωρίς τη χρήση του φίλτρο. Μελετήθηκε επίσης η μεταβολή της ροής των νετρονίων σε διαφορετικά πεδία ακτινοβόλησης καθώς και σε διάφορες αποστάσεις από το ισόκεντρο.Τέλος, το κεφάλαιο έξι συνοψίζει τα συμπεράσματα που έχουν προκύψει απο την παρούσα διδακτορική διατριβή.

show abstract

Photoneutron production mechanisms, their characteristics, and shielding strategies in high-energy linac environment: A review

Uddin,

Akter,

Ahmed

et al. 2024

Journal of Radiation Research and Applied Sciences

View full text Add to dashboard Cite

Neutron production from flattening filter free high energy medical linac: A Monte Carlo study

Cited by 6 publications

References 21 publications

The effect of the flattening filter on photoneutron production at 10 MV in the Varian TrueBeam linear accelerator

The effect of the flattening filter on photoneutron production at 10 MV in the Varian TrueBeam linear accelerator

Study of the ionizing radiation field around accelerators

Photoneutron production mechanisms, their characteristics, and shielding strategies in high-energy linac environment: A review

Contact Info

Product

Resources

About