Desenvolvimento e avaliação de um sistema de cálculo de dose independente para controle de qualidade de IMRT do tipo jaws-only

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Luis Felipe Oliveira e
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/20724
http://dx.doi.org/10.26512/2015.10.D.20724
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015.
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spelling Desenvolvimento e avaliação de um sistema de cálculo de dose independente para controle de qualidade de IMRT do tipo jaws-onlyRadioterapiaRadioterapia de Intensidade Modulada (IMRT)DosimetriaDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015.A radioterapia de intensidade modulada (IMRT, do inglês intensitymodulatedradiotherapy) proporciona distribuições de dose bastante complexas, com regiões de alto gradiente de dose. Essa complexidade representa um desafio maior no controle de qualidade (CQ) quando se compara a IMRT com a radioterapia convencional. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver e avaliar um sistema de cálculo de dose independente, chamado SCI, para o controle de qualidade da IMRT do tipojawsonly. O software desenvolvido utiliza um algoritmo de cálculo de dose baseado em correções realizadas no fator de calibração do acelerador linear, por meio de fatores tabelados, derivados de medições e calculados a partir de simples modelagem. Os próprios dados gerados no comissionamento são usados para alimentar o algoritmo.Os cálculos são realizados em um plano de um fantoma retangular. Para validar o SCI, comparações entre as previsões dosimétricas do sistema e outras referências foram realizadas. Foram comparados: doses pontuais no centro de campos assimétricos medidos com câmara de ionização; perfis de campos medidos com filme radiocrômico e com câmara de ionização; distribuições planares de dose de cinco casos de câncer de próstata e cinco de cabeça e pescoço medidas com um arranjo bidimensional de câmaras de ionização e calculadas pelo sistema de planejamento de tratamento (SPT). A avaliação foi realizada utilizando diferenças percentuais de dose, a menor diferença de posição em que se encontra o mesmo valor de dose (DTA, do inglês distancetoagreement) e a avaliação gama com critérios: (i) diferença máxima de dose de 3%, DTA de 3 mm; (ii) diferença máxima de dose 5%, DTA de 3 mm; e (iii) diferença máxima de dose 5%, DTA de 5 mm. As diferenças encontradas nas comparações entre as doses obtidas no centro de campos assimétricos foram menores do que 2,5%.As diferenças nos perfis dos campos quadrados menores do que 30x30 cm2 foram menores do que 2% ou 2mm. Os campos menores, medidos com filme, apresentaram diferenças mais consideráveis (DTAs de até 5 mm foram observadas). Esse resultado já era esperado devido à maior resolução espacial do filme quando comparada à da câmara de ionização (volume sensível de 0,125 cc). As avaliações gama usando tanto as medições quanto o SPT como referência sugerem que o SCI representa a distribuição de dose real segundo o critério de 5% de diferença máxima de dose e 5 mm de DTA, uma vez que a média de pontos aprovados foi superior a 96,5% (p<0,001) em todos os casos quando esse critério foi utilizado. O sistema também apresenta um boa representação segundo o critério de 5% de diferença máxima de dose e 3 mm de DTA (média de pontos aprovados superior a 92,0%; p<0,01). As médias de pontos aprovados com esses dois critérios estão, portanto, de acordo com os valores tipicamente usados como referência por profissionais da área de radioterapia. Desta forma, o sistema desenvolvido no presente trabalho está pronto para ser utilizado para o CQ de IMRT do tipo jawsonly sem custo adicional em relação aos equipamentos já utilizados, reduzindo o fluxo de trabalho comparado a métodos mais tradicionais e sem ocupação adicional da máquina de tratamento.Intensity modulated radiation therapy (IMRT) provides complex dose distributions with high dose gradient regions. This complexity is a major challenge for quality assurance (QA), specially when comparing IMRT with conventional radiotherapy. In this research, I propose, develop, and evaluate an independent dose calculation system for QA of jaws only IMRT (JOIMRT). The developed software uses a dose calculation algorithm based on corrections performed over the linear accelerator (linac) calibration factor. In order to perform this corrections I used tabulated factors derived from measurements and calculated from simple modeling. Also, I used the linac's commissioning data as input to the algorithm.The developed system then performs the main computations over a rectangular phantom plan. To validate the proposed system, I compared the predictions of the dosimetric system with references that are commonly used in the literature. Specifically, I compared: point doses in the center of asymmetric field measured with an ionization chamber; dose profiles measured with radiochromic film and an ionization chamber; planar dose distributions of five of prostate and five head and neck cases measured with a two-dimensional array of ionization chambers and calculated by the treatment planning system (TPS). The evaluation was performed using percentage dose differences, distance to agreement (DTA) and gamma evaluation with tree criterions: (i) maximum difference dose of 3% and 3 mm DTA, (ii) maximum difference dose of 5% and 3 mm DTA, and (iii) maximum difference dose of 5% and 5 mm DTA. The differences in the comparisons between the doses obtained in the center of asymmetric fields were smaller than 2.5%. Differences in the profiles of square fields up to 30x30 cm2 were smaller than 2% or 2 mm. Smaller fields measured with film showed more significant differences (I measured DTAs up to 5 mm). This result was expected because of the higher spatial resolution of the film, as compared to the ionization chamber that provided the measurements used as inputs to the calculation algorithm (sensitive volume of 0.125 cc). The point approval ratings using both measurements and the TPS as a reference suggest that the independent dose calculation system represents the actual dose distribution according to the criterion of 5 % maximum dose difference and 5 mm DTA, since the average was approved points above 96.5% (<0,001) in all cases when this criterion was used. The system also features a good representation according to the criterion of 5% maximal dose difference and 3 mm DTA (average of approved points above 92.0%; p <0.01). Therefore, the average of approved points obtained with those two criteria satisfies the values typically used as references by radiotherapy professionals. In this way, the system I developed is ready to be used for the JOIMRT QA with no additional cost with respect to equipment already used, reducing the workload compared to more traditional methods and without additional treatment machine occupation.Faculdade UnB Gama (FGA)Programa de Pós-Graduação em Engenharia BiomédicaMendes, Cristiano Jacques Miosso RodriguesSilva, Luis Felipe Oliveira e2016-06-15T11:30:22Z2016-06-15T11:30:22Z2016-06-152015-10-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Luis Felipe Oliveira e. Desenvolvimento e avaliação de um sistema de cálculo de dose independente para controle de qualidade de IMRT do tipo jaws-only. 2015. xiv, 83 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2015.http://repositorio.unb.br/handle/10482/20724http://dx.doi.org/10.26512/2015.10.D.20724A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-08-17T20:34:27Zoai:repositorio.unb.br:10482/20724Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-08-17T20:34:27Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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