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

V. CONCLUSIONS
The results of this study involving the assessment of dose
distributions have shown that for homogeneous media, both
a Monte Carlo model and a model considering only primary
x-rays provide results consistent with measurement. In inho-
mogeneous media, however, the Monte Carlo method is re-
quired to include the influence of secondary particles. The
2430
M. A. Ebert and B. Carruthers: Dosimetric characteristics of a low-kV x-ray
2430
Medical Physics, Vol. 30, No. 9, September 2003

---

utility of these models lies in their ability to verify measured
dose distributions
共essential given the use of low-energy
x-rays from an effective point source from the Intrabeam
device
兲, to examine dosimetric parameters and to examine
the effects of inhomogeneities.
The implications of this investigation for use of the Intra-
beam in a trial of IORT for low-risk breast cancer principally
revolve around requirements for dose prescription, and con-
siderations that need to be made during the assessment of
trial outcomes. The breadth of dose delivered to what is al-
ready a very poorly defined target volume suggests that any
form of dose-response assessment is going to need to include
consideration of uncertainties in absolute dose delivery, un-
certainties in distributions of target cells, and uncertainties in
the relationship between target cells and the actual doses
they receive.
ACKNOWLEDGMENTS
The authors acknowledge the excellent support of the
Physics group at the Department of Radiation Oncology, Sir
Charles Gairdner Hospital, Western Australia. We are grate-
ful to Alex Bielajew from the University of Michigan for
supplying the spherical user code, to Photoelectron Corpora-
tion for provision of necessary information, to Mr. Warren
Kilby of the Norfolk & Norwich University Hospital for a
discussion on dose prescription methods and for the financial
assistance of Curtin University of Technology and Sir
Charles Gairdner Hospital in Western Australia.
a
兲
Corresponding author; M. A. Ebert, Department of Radiation Oncology,
Newcastle Mater Hospital, Locked Bag 7, Hunter Region Mail Center,
New
South
Wales
2310,
Australia;
electronic
mail:
[e-mail]; telephone:
⫹61 2 4921 1171; fax:
⫹61 2 4921 1138.
1
J. Beatty, P. J. Biggs, K. Gall, P. Okunieff, and F. S. Pardo, ‘‘A new
miniature x-ray device for interstitial radiosurgery: dosimetry,’’ Med.
Phys. 23, 53– 62
共1996兲.
2
M. Dinsmore, K. Harte, A. Sliski, D. Smith, P. Nomikos, M. J. Dalterio,
A. Boom, W. Loenard, P. Oettinger, and J. Yanch, ‘‘A new miniature
x-ray source for interstitial radiosurgery: device description,’’ Med. Phys.
23, 45–52
共1996兲.
3
R. Douglas, J. Beatty, K. Gall, R. Valenzuela, P. Biggs, and F. Pardo,
‘‘Dosimetric results from a feasibility study of a novel radiosurgical
source for irradiation of intracranial metastases,’’ Int. J. Radiat. Oncol.,
Biol., Phys. 36, 443– 450
共1996兲.
4
J. S. Vaidya, M. Baum, J. S. Tobias, D. P. D’Souze, S. V. Naidu, S.
Morgan, K. J. Harte, A. P. Sliski, E. Thomson, and T. R. Varricchione,
‘‘An innovative method of local treatment for breast cancer,’’ Br. J. Can-
cer 80
共Suppl. 6兲, 285 共1999兲.
5
M. A. Ebert, B. Carruthers, P. J. Lanzon, A. Haworth, J. Clarke, N. M.
Caswell, and S. Siddiqui, ‘‘Dosimetry of a low-kV intra-operative x-ray
source using basic analytical beam models,’’ Australas. Phys. Eng. Sci.
Med. 25, 119–124
共2002兲.
6
U. Veronesi et al., ‘‘Radiotherapy after breast-preserving surgery in
women with localized cancer of the breast,’’ N. Engl. J. Med. 328, 1587–
1591
共1993兲.
7
U. Veronesi et al., ‘‘Radiotherapy after breast-conserving surgery in
small breast carcinoma: long-term results of a randomized trial,’’ Ann.
Oncol. 12, 997–1003
共2001兲.
8
G. Liljegren, L. Holmberg, A. H. Adami, G. Westman, S. Graffman, and
J. Bergh, ‘‘Sector resection with or without post-operative radiotherapy
for Stage I breast cancer: Five-year results of a randomized trial.
Uppsala—Orebro Breast Cancer Study Group,’’ J. Natl. Cancer Inst. 86,
717–722
共1994兲.
9
R. M. Clark et al., ‘‘Randomized Clinical Trial of Breast Irradiation fol-
lowing lumpectomy and auxiliary dissection for node-negative breast
cancer; an update,’’ J. Natl. Cancer Inst. 88, 1659–1664
共1996兲.
10
H. Bartelink et al., ‘‘Recurrence rates after treatment of breast cancer
with standard radiotherapy with or without additional radiation,’’ N. Engl.
J. Med. 345, 1378 –1387
共2001兲.
11
J. W. Denham, M. L. Carter, and P. G. Gill, ‘‘Conservative treatment of
breast cancer—where should the booster dose go?,’’ Int. J. Radiat. Oncol.,
Biol., Phys. 14, 399– 400
共1988兲.
12
J. S. Vaidya, M. Baum, J. S. Tobias, S. Morgan, and D. D’Souza, ‘‘Tar-
geted intraoperative radiotherapy
共TARGIT兲: An innovative method of
treatment for early breast cancer,’’ Ann. Oncol. 12, 1075–1080
共2002兲.
13
International Commission on Radiological Units and Measurements,
‘‘Photon, electron, proton and neutron interaction data for body tissues,’’
ICRU Report 46, Bethesda, MD. 1992.
14
I. Kawrakow and D. W. O. Rogers, ‘‘The
EGS
nrc Code System: Monte
Carlo simulation of electron and photon transport,’’ Technical Report
PIRS-701, National Research Council of Canada, Ottawa, Canada, 2000.
15
S. C. Klevenhagen, R. J. Aukett, R. M. Harrison, C. Moretti, A. E.
Nahum, and K. E. Rosser, ‘‘The IPEMB code of practice for determina-
tion of absorbed dose for x-rays below 300 kV generating potential
共0.035 mm Al—4 mm Cu HVL; 10–300 kV generating potential兲,’’ Phys.
Med. Biol. 41, 2605–2625
共1996兲.
16
C.-M. Ma, C. W. Coffey, L. A. DeWerd, C. Liu, R. Nath, S. M. Seltzer,
and J. P. Seuntjens, ‘‘AAPM protocol for 40–300 kV x-ray beam dosim-
etry in radiotherapy and radiobiology,’’ Med. Phys. 28, 868 – 893
共2001兲.
17
D. J. Joseph
共private communication兲.
18
International Commission on Radiological Units and Measurements, Tis-
sue Substitutes in Radiation Dosimetry and Measurement, ICRU Report
44, Bethesda, MD. 1989.
19
S. J. Schnitt et al., ‘‘The relationship between microscopic margins of
resection and the risk of local recurrence in patients with breast cancer
treated with breast-conserving surgery and radiation therapy,’’ Cancer 74,
1746 –1751
共1994兲.
20
R. Arriagada, H. Mouriesse, A. Rezvani, D. Sarrazin, R. M. Clark, G.
DeBoer, and R. S. Bush, ‘‘Radiotherapy alone in breast cancer. Analysis
of tumor and lymph node radiation doses and treatment-related compli-
cations. The experience of the Gustave–Roussy Institute and the Princess
Margaret Hospital,’’ Radiother. Oncol. 27, 1– 6
共1993兲.
21
M. Overgaard, ‘‘Spontaneous radiation-induced rib fractures in breast
cancer patients treated with postmastectomy irradiation. A clinical radio-
biological analysis of the influence of fraction size and dose-response
relationships on late bone damage,’’ Acta Oncol. 27, 117–122
共1988兲.
22
W. Kilby
共private communication兲.
2431
M. A. Ebert and B. Carruthers: Dosimetric characteristics of a low-kV x-ray
2431
Medical Physics, Vol. 30, No. 9, September 2003