Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AYULZU
Type: Tese de Doutorado
Title: Avaliação das perturbações físicas de feixes de raios X em pequenos campos estáticos: uma abordagem teórica pelo método de Monte Carlo
Authors: Reginaldo Gonçalves Leão Júnior
First Advisor: Arnaldo Prata Mourao Filho
First Co-advisor: Rômulo Verdolin de Sousa
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Arno Heeren de Oliveira
First Referee: Clarysson Alberto Mello da Silva
Second Referee: Priscila do Carmo Santana
Third Referee: Thêssa Cristina Alonso
metadata.dc.contributor.referee4: Wanderley dos Santos Roberto
Abstract: O aperfeiçoamento das técnicas radioterápicas têm sido conduzido de modo a priorizar a proteção de tecidos sadios, a inovação nas metodologias de conformação dosimétrica e o aumento de sua ecácia curativa, ablativa ou antiálgica. As implementações mais recentes têm empregado largamentecamposestáticoscomdimensõesinferioresa4x4 cm2 ecamposdinâmicos.Estascongurações possuem especicidades fundamentalmente diferentes daquelas presentes nas exposições convencionais, por isto, requereram a criação de novos modelos dosimétricos. Suas características especiais se referem ao não estabelecimento das condições físicas idealizadas nos protocolos de dosimetria tradicionais, e aos desequilíbrios localizados do espectro de partículas carregadas. Atento a tal realidade, ao longo deste trabalho buscou-se contribuir com os esforços de determinação de fatores de correção que aumentem a concordância entre os diversos métodos e instrumentos de dosimetria, e melhorem a precisão do planejamento clínico destas técnicas. Foram realizadas diversas simulações computacionais de campos estáticos de feixes de raios X colimados por cones de radiocirurgia estereotáxica, estas visando a reprodução das exposições empregadas na rotina clínica de calibração de um Acelerador Linear operando em modo de fótons com energia nominal de 6 MeV. O setup da dosimetria numérica cobriu quatro diferentes congurações: a exposição de um volume de água, por meio do código DOSXYZnrc, além da exposição de três diferentes dosímetros especializados, sendo, um diodo dosímetro, um single cristal diamond detector e uma câmara de ionização tipo Pin Point. Estas três últimas realizadas por meio do código egs_chamber. Os resultados alcançados demonstraram o potencial do Método de Monte Carlo para a reprodução do comportamento dosimétrico dos feixes modelados e para a quanticação da contribuição de cada um dos fatores perturbadores na composição do comportamento dosimétrico nal. O inapropriado dimensionamento da fonte de fótons no cabeçote do acelerador, mostrou-se como uma signicativa fonte de erros perturbadores dos relative output factors medidos em água. Foi observado ainda, que o nível de colimação empregado para a obtenção dos pequenos campos, provoca inuências tais sobre o perl lateral de dose, que podem resultar em imprecisões no dimensionamento lateral dos feixes de até 10%. A modelagem e simulação de dosímetros especializados, em uma amostragem ampla dos campos clínicos mais comuns, permitiu a determinação de stopping power ratios e dos fatores de perturbação de cada um dos componentes das geometrias destes instrumentos. Estes fatores individualizados, mostraram os agentes causadores da perturbação total que um dosímetro provoca no espectro local em uma exposição clínica real. Finalmente, o cálculo e a utilização dos fatores de correção sugeridos nas metodologias de dosimetria de campos não-convencionais, promoveram um melhor ajuste entre as doses medidas pelos dosímetros, com aquelas quase-pontuais calculadas diretamente na água. Esta comparação revelou as potencialidades destas técnicas para o aumento da conabilidade e da garantia de segurança nas exposições médicas que empreguem pequenos campos. Os resultados somam-se aos esforços mundialmente difundidos, que buscam quanticar e aperfeiçoar a utilização dos pequenos campos, dada a multiplicidade de instrumentos de dosimetria e de sistemas de colimação
Abstract: The improvement of radiotherapy techniques has been conducted in order to prioritize the protection of healthy tissues, innovation in dosimetric conformation methodologies and the increase of its curative, ablative or analgesic ecacy. The most recent implementations have largely employed static elds with dimensions less than 4x4cm2 and dynamic elds. These congurations have fundamentally dierent specicities than those present in the conventional expositions, therefore, they required the creation of new dosimetric models. Its special features refer to the non-establishment of the idealized physical conditions in the traditional dosimetry protocols, and the localized charged particle disequilibrium. In view of this reality, was sought to contribute to the determination of correction factors that increase the agreement between the dierent dosimetry methods and instruments, and to improve the accuracy of the clinical planning of these techniques. Throughout the research, several computational simulations of static elds of X-ray beams collimated by stereotactic radiosurgery cones were performed, these simulations aiming to reproduce the exposures used in the clinical routine of Linear Accelerator calibration operating in photon mode with nominal energy of 6 MeV. The setup of the numerical dosimetry covered four dierent congurations: the exposure of a volume of water, using the DOSXYZnrc code, in addition to the exposure of three dierent specialized dosimeters, being a dosimeter diode, a single crystal diamond detector and a Pin Point ionization chamber. These last three are done using the egs_chamber code. The results showed the potential of the Monte Carlo Method for the reproduction of the dosimetric behavior of the modeled beams and for the quantication of the contribution of each of the disturbing factors in the nal dosimetric behavior. The inadequate dimensioning of the photon source at the linear accelerator head, proved to be a signicant source of disturbing errors of relative output factors measured in water. It was also noted that the level of collimation used to obtain the small elds causes such inuences on the lateral dose prole, which can result in inaccuracies in the lateral sizing of the beam of up to 10%. The modeling and simulation of specialized dosimeters, in a wide sampling of the most common clinical elds, allowed the determination of stopping power ratios and the perturbation factors of each of the components of the geometries of these instruments. These individualized factors have shown the causative agents of the total disturbance that a dosimeter causes in the local spectrum at a real exposure. Finally, the calculation and the use of the correction factors suggested in the unconventional eld dosimetry methodologies, promoted a better adjustment between doses measured by the dosimeters, with those quasi-punctual calculated directly in the water. This comparison revealed the potential of these techniques for increasing reliability and safety assurance in medical exposures employing small elds. These results are in addition to the worldwide eorts to quantify and improve the use of small elds, given the multiplicity of dosimetry instruments and collimation systems
Subject: Método de Monte Carlo
Raios X
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-AYULZU
Issue Date: 8-Feb-2018
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
reginaldoleao.pdf10.16 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.