Dosimetric characteristics of a low-kV intra-operative x-ray source: Implications for use in a clinical trial for treatment of low-risk breast cancer

---

Dosimetric characteristics of a low-kV intra-operative x-ray source:
Implications for use in a clinical trial for treatment of low-risk breast cancer
M. A. Ebert
a)
Department of Radiation Oncology, Newcastle Mater Hospital, New South Wales, Australia
and School of Mathematical and Physical Sciences, University of Newcastle, New South Wales Australia
B. Carruthers
School of Applied Physics, Curtin University of Technology, Western Australia, Australia
共Received 26 February 2003; revised 3 June 2003; accepted for publication 4 June 2003;
published 22 August 2003
兲
The dosimetric characteristics of a low-kV x-ray device for performing intra-operative irradiations,
the Intrabeam
共Photoelectron Corporation, Lexington, MA兲, are examined. Two dosimetric models
are considered–an analytical model considering only the primary x-ray beam, and a Monte Carlo
model utilizing the
EGS
nrc code and a spherical simulation geometry. Both models prove reliable
for verifying measured dose distributions for the device. The Monte Carlo model is necessary for
examining spectral variations and the influence of inhomogeneities. The predictions of the Monte
Carlo model are utilized to examine points of consideration for a multi-center clinical trial using the
Intrabeam in the intra-operative, single fraction post-resection treatment of low-risk breast cancer.
Predicted differences in radiological equivalence of breast tissue and water suggest a 3–5% under-
dose of breast tissue
共in a 50 kV beam兲 when dose fall-off data in water is used. A substantial dose
enhancement in bone
共i.e., ribs兲 adjacent to the treatment site is predicted though, based on pub-
lished clinical data for radiation-induced rib fracture, it is concluded that induction of radiation-
induced rib fracture would not pose a significant risk. Dose–volume changes with size of the
treatment area
共defined by the size of the resection volume兲 are examined indicating large variations
in dose–volume characteristics across the range of possible ‘‘target’’ volumes. © 2003 American
Association of Physicists in Medicine.
关DOI: 10.1118/1.1595611兴
Key words: intra-operative radiotherapy, dosimetry, intrabeam