Dosimetria computacional de parâmetros do eixo central em campos pequenos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Lucas Paixão Reis
Luciana Batista Nogueira
Carlos Julio Montaño Valencia
Luciana Batista Nogueira
Carlos Julio Montaño Valencia
Resumo
O conceito de campos pequenos em radioterapia está presente principalmente em técnicas que modulam a fluência de fótons ou em tratamento de lesões de dimensões reduzidas tais como, em radiocirurgia ou radioterapia estereotáxica de corpo. O uso de campos pequenos ou não regulares, impõe sérios desafios em dosimetria. Dessa forma pesquisas devem ser realizadas com o objetivo de estudar a dosimetria de campos pequenos. Uma maneira de estudar, analisar e entender os possíveis parâmetros que podem influenciar na estimativa de dose em radioterapia de campos pequenos é utilizar os diversos códigos computacionais disponíveis em literatura. Aqui, o código computacional Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) foi utilizado para modelar e simular os diversos e possíveis cenários em radioterapia de campos pequenos. A modelagem computacional permitiu investigar os diferentes níveis de complexidade na geometria dos detectores utilizados em dosimetria de campos pequenos. Foram estimados os valores de percentual de dose em profundidade (PDP), a medida da qualidade do feixe para campos regulares e pequenos e, os fatores de correção para dose em campos pequenos. Dois espectros de raios X de energia 6 MV fornecidos em literatura, foram utilizados para simular os campos de área 10x10, 5x5, 4x4, 3x3, 2x2, e 1x1cm², utilizando diferentes geometrias de detectores. As geometrias dos detectores modeladas partiram de um modelo simples, representado por esferas de água até uma geometria mais complexa, que consistiu, na reprodução do modelo real da câmara de ionização PinPoint 3D 31016. Além disso, foram realizados experimentos em hospital para obter os PDPs e validar os modelos computacionais desenvolvidos. A diferença encontrada para o valor do PDP20,10 quando comparado os resultados experimentais e computacionais, para o modelo esféricos e com o espectro da fonte fornecido pelo Braualla foi de 5,81%. Os fatores de correção estimados com os resultados obtidos nas simulações para os campos pequenos foram calculados. Foi possível entender que a complexidade da geometria modelada, utilizando o MCNPX, do detector e o espectro de energia utilizado influenciam diretamente nos resultados considerando os campos pequenos. Os fatores de correção calculados, quando comparados com fatores de correção publicados em literatura, apresentaram variações de 5,55% e 9,97%, para campos 2x2 e 1x1 cm² respectivamente, para a modelagem e simulação computacional utilizando o espectro do grupo MCMEG e a PinPoint 3D 31016 como detector.
Abstract
The concept of small fields in radiotherapy is found mainly in techniques that modulate photon
flux or in the treatment of small lesions, such as radiosurgery or stereotactic body irradiation.
The use of small or irregular fields poses major challenges for dosimetry. Therefore, research
should be conducted with the aim of studying the dosimetry of small fields. One way to
investigate, analyse and understand the possible parameters that may affect dose estimation in
small field radiotherapy is to use the different calculation codes available in the literature. Here,
the Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) computational code was used to model and
simulate the different and possible scenarios in small-field radiotherapy. The computational
modelling allowed to investigate the different levels of complexity of the geometry of the
detectors used in small-field dosimetry. Percentage values of dose in depth (PDP), the measure
of beam quality for regular and small fields, and correction factors for dose in small fields were
estimated. Two X-ray spectra with an energy of 6 MV, found in the literature, were used to
simulate the 10x10, 5x5, 4x4, 3x3, 2x2 and 1x1cm² fields, using different detector geometries.
The geometries of the modelled detectors ranged from a simple model represented by water
spheres to a more complex geometry consisting in the replication of the real model of the
PinPoint 3D 31016 ionisation chamber. In addition, experiments were conducted in a hospital
to obtain the PDPs and validate the computational models developed. The difference found for
the PDP20,10 value when comparing the experimental and computational results, for the
spherical model and with the source spectrum provided by Braualla, was 5.81%. The correction
factors estimated with the results of the simulations for the small fields were calculated. It was
possible to see that the complexity of the geometry of the detector modelled with MCNPX and
the energy spectrum used directly influence the results for the small fields. The calculated
correction factors showed deviations of 5.55% and 9.97% for fields of 2x2 and 1x1 cm²,
respectively, in the modelling and computational simulation using the spectrum of the MCMEG
group and the PinPoint 3D 31016 as detector, compared to the correction factors published in
the literature.
Assunto
Engenharia nuclear, Radioterapia, Método de Monte Carlo
Palavras-chave
Campos pequenos, Radioterapia, MCNPX, Monte Carlo, Fatores de correção