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Type: Tese de Doutorado
Title: Resposta radiológica e dosimetria em Phantom físico de cabeça e pescoço para radioterapia conformacional 3D
Authors: Larissa Thompson
First Advisor: Tarcisio Passos Ribeiro de Campos
First Referee: Bruno Machado Trindade
Second Referee: Clarysson Alberto Mello da Silva
Third Referee: Claudia Borges Brasileiro
metadata.dc.contributor.referee4: Luciana Batista Nogueira
metadata.dc.contributor.referee5: Luiz Claudio Andrade Souza
Abstract: Phantoms são instrumentos utilizados para simulação de órgãos e tecidos do corpo humano em radiologia e radioterapia. Este trabalho aborda o aperfeiçoamento, validação e, principalmente, o uso de um phantom físico de cabeça e pescoço em radiologia e radioterapia, com a finalidade de avaliar a distribuição de dose através de filme radiocrômico Gafchromic EBT2 em radioterapia conformacional 3D, 15 MV. O trabalho se dividiu em duas etapas, (1) desenvolvimento de novos tecidos equivalentes e aperfeiçoamento do phantom físico, e (2) aplicação do phantom físico em dosimetria experimental. Na etapa (1) foram considerados parâmetros como densidade mássica, composição química e medidas biométricas e anatômicas dos órgãos e tecidos, bem como aspectos relativos a imageamento por tomografia computadorizada (TC) e representação da resposta radiológica em Unidades de Hounsfield (HU do inglês Hounsfield Unit), comparados com dados humanos. Experimentos radiológicos de patologias cerebrais simuladas no phantom também foram realizados. Todos os resultados foram compatíveis com os valores encontrados em humanos, portanto o phantom físico é um simulador que pode ser usado para aprimorar técnicas radiológicas e treinamento e aprimoramento de estudantes e profissionais em imagens médicas. O objetivo principal na etapa (2) foi avaliar a distribuição de dose espacial em um simulador de tumor cerebral inserido dentro do phantom de cabeça e pescoço desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa Núcleo das Radiações Ionizantes (NRI) exposto a radioterapia conformacional 3D, 15 MV, para avaliação de doses internas. O planejamento radioterápico foi elaborado com base nas imagens de TC do phantom físico com um simulador de tumor cerebral feito com material equivalente. O sistema de planejamento de tratamento radioterápico (TPS do inglês Treatment Planning System), elaborado pelo software Sistema de Planejamento Radioterápico CAT3D, baseou-se em imagens de TC e calculou a dose prescrita de 200 cGy, distribuída em três campos de radiação, padrão T. O TPS cobriu o volume de tratamento planejado (PTV do inglês Planning Target Volume) com 97% da dose. Para o procedimento de calibração, foram utilizados um phantom sólido de água e filmes radiocrômicos Gafchromic EBT2, gerando uma curva de resposta de dose em função da densidade óptica (DO). Após calibração e irradiação, os filmes foram digitalizados e lidos como medidas de DO, obtendo também valores de desvio padrão e resposta de dose versus DO foram obtidos. O perfil de dose espacial ficou entre 70% a 120% da dose prescrita. Esses dados foram plotados e analisados, mostrando regiões estratificadas e com pontos quentes. Apesar do perfil estratificado, em oposição ao perfil suave de dose gerado pelo TPS, as doses internas no simulador de tumor estavam dentro de um desvio de 5% dos 214,4 cGy avaliados pelo TPS. Na análise por índice gama, 83,2% dos pontos apresentaram valores de gama menores do que 1 (3%/3mm) entre valores experimentais e dados do TPS. O conjunto de ferramentas composto pelo phantom físico e pelos dosímetros de filme mostrou-se adequado para validação de doses internas em protocolos de radioterapia.
Abstract: Phantoms are tools for simulation of organs and tissues of the human body in radiology and radiotherapy. This thesis describes the development, validation and, most importantly, the use of a physical head and neck phantom in radiology and radiotherapy, with the purpose of evaluating dose distribution using Gafchromic EBT2 film in 15 MV 3D conformal radiotherapy. The work was divided in two stages, (1) development of new equivalent tissues and improvement of the physical phantom, and (2) use of the physical phantom in experimental dosimetry studies. In phase (1) parameters such as mass density, chemical composition of tissues, anatomical and biometric measurements were considered, as well as aspects of imaging by computed tomography (CT) and radiological response representation in Hounsfield Units (HU), which were compared with human data. Radiological experiments of in-phantom simulated brain pathologies were also conducted. All those results matched human-sourced data, therefore the physical phantom is a suitable simulator that may be used to enhance radiological protocols and education in medical imaging. The main objective in phase (2) was to evaluate the spatial dose distribution in a brain tumor simulator inserted inside the head and neck phantom developed by the Ionizing Radiation Reserch Group (NRI), exposed to 15 MV 3D conformal radiotherapy, for internal dose assessment. Radiation planning was based on CT images of the physical phantom with a brain tumor simulator made with equivalent material. The treatment planning system (TPS), CAT3D software, used CT images and prescribed a dose of 200 cGy, distributed in three fields of radiation, in a T-shaped pattern. The TPS covered the planning treatment volume (PTV) with 97% of the prescribed dose. A solid water phantom and radiochromic Gafchromic EBT2 film were used for calibration procedures, generating a dose response curve as a function of optical density (OD). After calibration and irradiation, the film samples were scanned and digitised, yielding OD data, standard deviation and dose response versus OD. The spatial dose profile reached 70% to 120% of the prescribed dose. Such data was plotted and analysed, showing layers dotted with hot spots. Despite the layered profile, as opposed to the smooth dose profile from the TPS, internal doses in the tumor were within a 5% deviation of the 214.4 cGy evaluated by the TPS. In the gamma index analysis, 83.2% of the points with gamma values smaller than 1 (3%/3 mm) between experimental values and TPS data. The toolset composed by the physical phantom and by the film dosimeters was, therefore, suitable for validation of internal doses in radiotherapy protocols.
Subject: Radiação Dosimetria
Engenharia nuclear
Radioterapia
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9EAEAT
Issue Date: 13-Sep-2013
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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