Efeito de campos magnéticos estáticos em irradiação por elétrons

Matheus Corrêa Dantas Avelar

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37256

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DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor1	Tarcisio Passos Ribeiro de Campos	pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/2004647037137301	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	Paulo Sérgio Soares Guimarães	pt_BR
dc.contributor.referee1	Celso Vieira Lima	pt_BR
dc.contributor.referee2	Arnie Verde Nolasco	pt_BR
dc.contributor.referee3	André Lima de Souza Castro	pt_BR
dc.creator	Matheus Corrêa Dantas Avelar	pt_BR
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/9209838583012439	pt_BR
dc.date.accessioned	2021-08-04T16:42:23Z	-
dc.date.available	2021-08-04T16:42:23Z	-
dc.date.issued	2021-05-28	-
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/1843/37256	-
dc.description.abstract	The present work deals with electron radiotherapy coupled with high external static magnetic fields and the biological response of cells to these. The objective was to determine the relevance of the coupling of external magnetic fields and radioactive beams as an optimization tool in the treatment of tumors. The methodology involved mathematical studies of electron transport and energy deposition as a function of the magnetic field, experimental studies in vitro and computational studies based on the EGSnrc particle transport code. A mathematical model based on the BetheBloch equation was developed to theoretically estimate the energy loss of electrons in matter, when subjected to external magnetic fields. The model was improved with the creation of an algorithm based on the Continuous Slowing Down Approximation (CSDA) method on the real trajectory of a single charged particle under the action of external magnetic fields. Adjacent to the theoretical models, experiments were started seeking to observe the effect of external magnetic fields on breast cancer adenocarcinoma cells, MDAMB231. However, the experiments were stopped before the end. Monte Carlo simulations with the EGSnrc code continued the studies. The experimental findings showed changes in the clonogenicity of the cells, with a significant increase in cell viability when subjected to a static field of 15 Tesla. Theoretical analysis of the path of electrons in magnetic fields showed a reduction in beam range; increased energy deposition; and significant changes in the profiles of indepth and offaxis doses. It was concluded that the various changes, especially regarding energy deposition and reach, present perspectives due to the possibility of shaping the dose profile according to the need, with the use of an external magnetic field. To determine the clinical relevance, simulations should be sought in more complex algorithms that simulate the living tissue and with the addition of more conjugated fields of radiation, as in a real situation.	pt_BR
dc.description.resumo	O presente trabalho aborda a radioterapia por elétrons acoplada a altos campos magnéticos estáticos externos e a resposta biológica de células a estes. O objetivo foi determinar a relevância do acoplamento de campos magnéticos externos e feixes de elétrons, na perspectiva de melhoria da radioterapia de tumores. A metodologia envolveu estudos matemáticos do transporte de elétrons e deposição de energia em função do campo magnético, estudos experimentais in vitro e estudos computacionais baseado no código de transporte de partículas EGSnrc. Um modelo matemático baseado na equação de Bethe-Bloch foi elaborado para estimar, teoricamente, a perda de energia dos elétrons na matéria submetidos a campos magnéticos externos. O modelo foi aprimorado com a criação de um algoritmo baseado no método Continuous Slowing Down Aproximation (CSDA) na trajetória real de uma única partícula carregada sob ação de campos magnéticos externos. Adjacentemente aos modelos teóricos, iniciou-se experimentos buscando observar o efeito de campos magnéticos externos em células cancerosas de adenocarcinoma de mama, MDA-MB-231. Contudo, os experimentos foram interrompidos antes do término. Simulações de Monte Carlo com o código EGSnrc deram continuidade aos estudos. Os achados experimentais mostraram alterações na taxa de crescimento das células, com expressivo aumento da viabilidade celular quando submetidas a um campo estático de 15 Tesla. A análise teórica do percurso dos elétrons em campos magnéticos mostrou redução do alcance dos feixes, aumento da deposição de energia e significativa alteração nos perfis das doses em profundidade e doses fora do eixo central. Concluiu-se que as diversas alterações, principalmente no que diz respeito à deposição de energia e no alcance das partículas, apresentam perspectivas devido à possibilidade de moldar o perfil da dose a partir de uma nova variável: o campo magnético externo. Para determinar a relevância clínica, deve-se buscar simulações em algoritmos mais complexos que simulem o tecido vivo e a adição de mais campos conjugados de radiação, aproximando-se de situações clínicas reais.	pt_BR
dc.description.sponsorship	CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico	pt_BR
dc.description.sponsorship	FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais	pt_BR
dc.description.sponsorship	CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior	pt_BR
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Minas Gerais	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR	pt_BR
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares	pt_BR
dc.publisher.initials	UFMG	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Campo magnético	pt_BR
dc.subject	Irradiação	pt_BR
dc.subject	Elétrons	pt_BR
dc.subject	Monte Carlo	pt_BR
dc.subject.other	Engenharia nuclear	pt_BR
dc.subject.other	Campos magnéticos	pt_BR
dc.subject.other	Elétrons	pt_BR
dc.subject.other	Método de Monte Carlo	pt_BR
dc.title	Efeito de campos magnéticos estáticos em irradiação por elétrons	pt_BR
dc.type	Dissertação	pt_BR
Appears in Collections:	Dissertações de Mestrado

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