Monte Carlo modeling of the patient and treatment delivery complexities for high dose rate brachytherapy

• Autor(a) principal: FONSECA, GABRIEL P.
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/25298
• topic: brachytherapy; iridium 192; absorbed radiation doses; monte carlo method; algorithms; calculation methods; computer codes

Tratamentos braquiter??picos s??o comumente realizados conforme o relat??rio da American Association of Physicists in Medicine (AAPM), Task Group report TG-43U1, o qual define o formalismo para c??lculo de dose absorvida na ??gua e n??o considera a composi????o dos materiais, densidades, dimens??es do paciente e o efeito dos aplicadores. Estes efeitos podem ser significantes, conforme descrito pelo recente relat??rio da AAPM, Task Group report TG- 186, que define diretrizes para que sistemas de planejamento modernos, capazes de considerar as complexidades descritas acima, sejam implementados. Esta tese tem como objetivo contribuir para o aumento da exatid??o dos planejamentos de tratamento braquiter??picos, seguindo as recomenda????es do TG-186 e indo al??m do mesmo. Um software foi desenvolvido para integrar planejamentos de tratamento e simula????es pelo m??todo de Monte Carlo (MC); modelos acurados, CAD-Mesh, foram utilizados para representar aplicadores braquiter??picos; Grandezas utilizadas para reportar dose absorvida, Dw,m (dose para ??gua no meio) e Dm,m (dose para o meio no meio), foram calculadas para um tratamento de cabe??a e pesco??o, considerando a teoria para pequenas (SCT small cavity theory) e grandes cavidades (LCT large cavity theory); a componente da dose em raz??o do movimento da fonte foi avaliada para tratamentos de pr??stata e ginecol??gicos. Perfis de velocidade obtidos na literatura foram utilizados; medidas de velocidade de uma fonte braquiterapica foram realizadas com uma c??mera de alta taxa de aquisi????o. C??lculos de dose obtidos usando MC (incluindo a composi????o e densidade dos tecidos, ar e o aplicador) mostram sobredoses de aproximadamente 5% dentro do volume alvo, em um tratamento ginecol??gico, quando comparados aos resultados obtidos com um meio homog??neo de ??gua. Por sua vez, subdoses de aproximadamente 5% foram observadas ao considerar a composi????o dos tecidos e regi??es com ar em um tratamento intersticial de bra??o. Um aplicador cil??ndrico oco resultou na sobredose observada no caso ginecol??gico, ressaltando a necessidade de modelos acurados para representar os aplicadores. Os modelos CAD-Mesh utilizados incluem um aplicador Fletcher-Williamson, com blindagem, e um bal??o deform??vel para irradia????o de mama. Os resultados obtidos com estes modelos s??o equivalentes aos obtidos com modelos geom??tricos convencionais. Este recurso pode ser conveniente para aplicadores complexos e/ou quando o projeto dos aplicadores for disponibilizado pelo fabricante. C??lculos de dose, com a composi????o real dos tecidos humanos, podem apresentar diferen??as significativas em raz??o da grandeza adotada. Diferen??as entre Dm,m e Dw,m (SCT ou LCT) chegam a 14% em raz??o da composi????o do osso. A metodologia adotada (SCT ou LCT) resulta em diferen??as de at?? 28% para o osso e 36% para os dentes. A componente de dose de tr??nsito tamb??m pode levar a diferen??as significativas, uma vez que baixas velocidades ou movimentos uniformemente acelerados foram descritos na literatura. Considerando a pior condi????o e sem incluir nenhuma corre????o no tempo de parada, a dose de tr??nsito pode chegar a 3% da dose prescrita para um caso ginecol??gico, com 4 cateteres, e at?? 11.1% da dose prescrita para um tratamento de pr??stata, com 16 cateteres. A dose de tr??nsito para a fonte avaliada (velocidade obtida experimentalmente) n??o ?? uniformemente distribu??da e pode levar a sub ou sobredoses de at?? 1.4% das doses comumente prescritas (310 Gy). Os t??picos estudados s??o relevantes para tratamentos braquiter??picos e podem contribuir para o aumento de sua acur??cia. Os efeitos estudados podem ser avaliados com o uso do software, associado a um c??digo MC, desenvolvido.