Three-dimensional dose reconstruction using non- transmission portal dosimetry and Monte Carlo calculations

Amorphous silicon (a-Si) electronic portal imaging devices (EPIDs) offer convenient high-resolution and fast digital image acquisition, making the a-Si EPID advantageous for portal dosimetry. In this research project, a Varian aS1000 EPID was dosimetrically evaluated for portal dosimetry characteristics including: short-term reproducibility, linearity, field size dependence, pixel uniformity, dose-rate dependence, detector displacement, inverse square law, image lag, and memory effect. A convolution and Monte Carlo (MC) based non-transmission portal dosimetry method was also developed to reconstruct a 3D dose distribution. Images acquired by the Varian aS1000 EPID were deconvolved with a two part scatter kernel: a MC calculated dose kernel scored at the bottom of the scintillation screen, and an iteratively optimized optical spreading (or glare) kernel, to determine a 2D primary energy fluence (PEF) distribution. The derived PEF was converted into a phase space file (PSF) and utilized as a source input for DOSXYZnrc MC calculation. The EPID reconstructed 3D dose distributions were verified by comparison with measured beam profiles, PDDs, and 2D dose distributions.Les dispositifs d'imagerie portale électronique (EPIDs) à base de silicium amorphe (a-Si) permettent l'acquisition rapide d'images digitales à haute résolution ce qui rend ces systèmes très utiles pour l'imagerie portale clinique. Pour les besoins de cette recherche, les caractéristiques dosimétriques d'un EPID aS1000 de Varian ont été évaluées dans le contexte de la dosimétrie portale. Les caractéristiques évaluées sont: la reproductivité à court terme, la linéarité, la dépendance de la taille du champ, l'uniformité de la matrice de pixels, la dépendance du débit de dose, le déplacement du détecteur, la loi de l'inverse du carré, le décalage d'image, et l'effet mémoire. Une méthode de dosimétrie portale en géométrie de << non transmission >> utilisant les techniques de convolution et de Monte Carlo (MC) a également été mise au point pour reconstruire une distribution de dose 3D. Les images acquises par l'EPID aS1000 furent déconvoluées à l'aide d'un noyau corrigeant pour la dispersion se composant de deux parties: un noyau de dose calculée par MC au niveau de l'écran à scintillation, et un noyau itératif optimisé tenant compte de la propagation optique (ou l'éblouissement), afin de déterminer la distribution 2D de la fluence énergétique primaire (FEP). La FEP a été convertie en un fichier d'espace de phase << phase-space file >> (PSF) et utilisé comme source pour les calculs de dose par MC à l'aide du code DOSXYZnrc. Les distributions de dose reconstruites 3D obtenues à parti r de l'EPID ont été vérifiées en les comparant aux différents profils de doses et distributions de dose 2D