In vivo dosimetry to narrow down proton range uncertainties

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Madaleno, Tiago Mateus
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/15951
Resumo: Tese de mestrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
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spelling In vivo dosimetry to narrow down proton range uncertaintiesEngenharia biomédica e biofísicaTeses de mestrado - 2014Tese de mestrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014A dosimetria de verificação in vivo é uma abordagem que tem sido objeto de estudo como um método para diminuir as incertezas associadas ao alcance de feixes de protões em planos dosimétricos. O objetivo do projeto é investigar a viabilidade da utilização de diferentes dosímetros para minimizar o valor da incerteza atualmente estabelecido de ±3%. Medindo a dose resultante de certos campos de protões que atravessam um fantoma (simulação de uma cabeça humana), com dosímetros colocados na sua superfície, e compará-la com a dose calculada pelo sistema de planeamento dosimétrico para o respectivo plano dosimétrico, é possível saber se a dose está a ser sobrestimada ou subestimada. Dois casos podem acontecer: se for medida experimentalmente uma certa quantidade de dose, o plano dosimétrico calculado pelo sistema de planeamento está subestimado. Consequentemente, cenários com uma distribuição de dose subestimada no fantoma podem ser descartados. Por outro lado, se nenhuma dose é medida com os dosímetros, cenários com a distribuição de dose sobrestimada podem ser colocados de lado. Cinco dosímetros com diferentes características foram testados no fantoma de forma a desenvolver um procedimento padrão viável para a dosimetria externa in vivo. Foram realizados dois métodos: no primeiro método TLDs e uma câmara de ionização (IC) (Semiflex (125 mm3) da PTW) foram colocados na superfície do fantoma em 4 pontos diferentes. No segundo método, um detetor planar (“2D array” da PTW) foi colocado perpendicularmente ao feixe, atrás do fantoma, e os TLDs, duas câmaras de ionização (Semiflex e advanced Markus (PTW)) e um detetor de diamante (diamond detector) foram colocados sobre a superfície da 2D array em 2 pontos específicos. No primeiro método dois planos dosimétricos foram utilizados para as medições: um plano nominal e um plano sobrestimado em 3%, isto é, com as unidades de Hounsfield (HU) da tomografia computorizada (TAC) alteradas em +3%, representando o erro máximo possível no alcance. Ambos foram usadas com um campo clínico de protões (110º rotação da gantry, 180º rotação da mesa). No segundo método, juntamente com os últimos planos, um plano sobrestimado em 10% foi adicionado (HU da TAC alteradas em + 10%) e um campo experimental de protões foi utilizado (90º rotação da gantry, 180º rotação da mesa). Depois do processamento dos resultados necessário, foi efetuada a comparação entre as medições obtidas experimentalmente e a dose respetiva prevista pelo sistema de planeamento (PSIplan). Os resultados mostram que a dose medida pelos dosímetros não está dentro da incerteza no alcance utilizada no Paul Scherrer instituto (PSI) devido a erros inerentes aos métodos utilizados. Várias abordagens foram feitas para contornar estes erros metodológicos, no entanto sem melhorias relevantes. Não foi portanto encontrado nenhum dosímetro viável para o método de dosimetria externa in vivo proposto.In Vivo exit dosimetry is an approach that has been under investigation as a tool to narrow down the uncertainties associated to proton beam range of dosimetric distributions. The goal of the project is to investigate the feasibility of different dosimeters to minimize the currently established range uncertainty value of ±3%. Measuring the exit dose of certain fields with dosimeters placed in a head phantom surface and compare it with the dose predicted by the treatment planning system (TPS) for the respective dosimetric plan, one can know whether the dose is being overestimated or underestimated. Two cases can happen: if it is experimentally measured a certain amount of dose, the current dosimetric plan calculated by the TPS is being underestimated. Consequently, undershooting scenarios on the phantom can be discarded. On the other hand, if no dose is measured with the dosimeters, overshooting scenarios can be discarded. Five different dosimeters were tested in the head phantom in order to develop a feasible standard procedure for the external in vivo dosimetry (EIVD) approach. Two different methods were performed: a first method where TLDs and the ionization chamber (IC) Semiflex (125 mm3) (from PTW) were placed on the surface of the phantom in 4 different points; and a second method where the 2D array detector (from PTW) was placed perpendicular to the beam, behind the phantom on the opposite side of the gantry nozzle. TLDs, two ICs (Semiflex and Advanced Markus (PTW)) and a diamond detector were placed on the surface of the 2D array over 2 specific points. In the first method two dosimetric plans were measured: a nominal scenario and a overshooting scenario (characterized by a change of +3% in the Hounsfield units (HU) CT), representing the maximum range error possible. Both were used with a clinical field of protons (110º gantry, 180º couch rotation). In the second method, along with the latter scenarios a 10% overshooting scenario was added (HU of the CT changed by +10%) and a experimental field was used (90º gantry, 180º couch rotation). After the necessary results post-processing, the comparison between the measurements obtained experimentally and the respective dose predicted by the TPS (PSIplan) was done. The results show that the dose measured by the dosimeters is not within the ±3% of uncertainty in the range used at Paul Scherrer Intitut (PSI) due to errors inherent to the methods used. Several approaches were made to overcome this methodological errors, without relevant improvements, however. Therefore, was not found any feasible dosimeter for such EIVD approach.Gomà, CarlesPeralta, Luís Filipe dos Santos Garcia,1961-Repositório da Universidade de LisboaMadaleno, Tiago Mateus2015-02-06T15:57:17Z201420142014-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/15951TID:201148897enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:02:55Zoai:repositorio.ul.pt:10451/15951Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:37:14.342611Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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