Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



Baixar 5.1 Kb.
Pdf preview
Página34/110
Encontro30.04.2021
Tamanho5.1 Kb.
1   ...   30   31   32   33   34   35   36   37   ...   110
bremsstrahlung  é  geralmente  ineficiente  (grande  percentual  da  energia  dos  elétrons 
primários que atinge o alvo é convertida em calor) há necessidade de se revestir o alvo 
com algum material que possa remover rapidamente o calor gerado no processo. Essa é 
a função primária do revestimento e suporte do alvo (target backing) que usualmente é 
feito  de  cobre.  Os  fótons  que  emergem  do  alvo,  embora  possam  ser  emitidos  em  4π, 
possuem  direções  mais  prováveis  de  emissão  em  função  da  direção  e  da  energia  dos 
elétrons  primários:  quanto  maior  a  energia  cinética  dos  elétrons  incidentes  no  alvo, 
maior  a  probabilidade  de  os  fótons  de  bremsstrahlung  serem  emitidos  em  direções  e 
sentido  próximos  daqueles.  Assim,  o  colimador  primário,  construído  de  forma  a 
envolver  o  alvo,  tem  por  finalidade  blindar  os  fótons  que  não  são  emitidos  na  direção 
desejada do feixe. A fluência de fótons de bremsstrahlung é muito maior no eixo central 
a) 
b) 
c) 


17 
 
do feixe do que nas bordas, o que geralmente é indesejado na técnica 3D-CRT. Com o 
intuito  de  uniformizar  essa  fluência  é  utilizado  o  flattening  filter,  já  mencionado 
anteriormente,  cuja  forma  aproximadamente  cônica,  conforme  se  vê  na  figura  2.4, 
atenua bem mais a radiação próximo ao eixo central do que nas bordas. O flatteing filter 
é  usualmente  construído  de  uma  liga  de  aço  ou  cobre,  mas  alguns  possuem  ainda  um 
núcleo de tântalo. O resultado é um perfil de fluência praticamente plano. Esses fótons 
então passam por uma câmara de ionização que tem por principal finalidade, uma vez 
calibrada,  aferir  a  qualidade  do  feixe  gerado  e  servir  como  “medidor”  da  taxa  de 
radiação  entregue  ao  paciente.  O  feixe  cônico  de  radiação  que  atravessa  a  câmara  de 
ionização é então novamente conformado por dois pares de blocos que se movimentam 
em direções distintas formando um campo de seção retangular ou quadrada, conforme a 
necessidade.  Esses  blocos  colimadores  são  chamados  de  jaws  (por  se  assemelharem  a 
mandíbulas) e são construídos em tungstênio. 
 
 
Figura  2.4  –  Flattening  filters  Varian.  a)  Alta  energia.  b)  baixa  energia.  Fonte: 
(PRAESTEGAARD, [no date]) 
 
Praticamente  todos  os  modernos  equipamentos  atuais  são  dotados  de 
colimadores  de  feixe  adicionais  chamados  de  colimadores  multifolhas  (MLC), 
mencionados previamente. Esses colimadores são compostos por dois bancos de folhas 
móveis independentes cujos posicionamentos permitem conformar o campo de radiação 
às complexas geometrias da anatomia do paciente, permitindo controle bastante preciso 
da  área  que  se  deseja  expor  à  radiação. A  figura  2.5  ilustra  algumas  configurações  de 
diferentes  modelos  de  MLC,  as  quais  são  denominadas  de  segmentos.  Os  colimadores 
multifolhas foram concebidos inicialmente para substituir de forma prática os blocos de 
chumbo  ou  cerrobend
11
  utilizados  na  radioterapia  conformacional  convencional.  A 
capacidade  de  reposicionamento  dinâmico  das  folhas  durante  a  irradiação,  combinada 
com a disponibilidade de técnicas de visualização da anatomia 3D dos pacientes e com 
o  advento  de  softwares  com  algoritmos  de  cálculo  de  dose  cada  vez  mais  realistas 
permitiram o advento da revolucionária técnica de IMRT. 
                                                     
11
 Cerrobend: liga composta de 50% Bi, 26,7% Pb, 13,3% Sn e 10% Cd (INCA, 2000) 
a) 
b) 


18 
 
  
 
Figura 2.5 – Visualização de segmentos produzidos pelas folhas de diferentes modelos 
de MLC. Fontes: a) (EGG, 2006). b) (VARIAN MEDICAL SYSTEMS, 2017a) 
 
Os  MLC  podem  ser  classificados  quanto  à  sua  resolução,  que  é  a  medida  da 
largura  da  projeção  de  suas  folhas  no  plano  do  isocentro
12
,  partindo-se  do  ponto  de 
impacto  dos  elétrons  no  alvo.  Via  de  regra  quanto  menor  a  resolução,  maior  a 
capacidade  do  equipamento  em  conformar  o  feixe  à  anatomia  do  paciente.  Neste 
trabalho  simulou-se  um  MLC  de  alta  resolução  denominado  Varian  HD120™,  o  qual 
possui uma região central de 8 cm com resolução de 2,5 mm e duas regiões laterais de 7 
cm  de  largura  com  resolução  de  5,0  mm,  perfazendo  uma  largura  total  de  22  cm.  A 
figura  2.6  ilustra  diferentes  segmentos  obtidos  com  o  MLC  Varian  HD120™,  cujas 
características e especificações detalhadas são apresentadas em seções posteriores deste 
trabalho. 
 
 
 
Figura  2.6  –  Varian  HD  120  MLC.  As  figuras  a)  e  b)  destacam  as  regiões  com 
diferentes resoluções. Fonte: (VARIAN MEDICAL SYSTEMS, 2013, 2017c) 
                                                     
12
 O plano do isocentro é normal ao eixo do feixe e  está posicionado a 100 cm da superfície de impacto 
dos elétrons no alvo 
a) 
b) 
a) 
b) 


19 
 
Ao conjunto de componentes diretamente relacionados à geração dos elétrons 
primários, seu direcionamento contra o alvo e posterior conformação do feixe de fótons 
de  bremsstrahlung  dá-se  o  nome  de  linha  do  feixe  (beam  line).  Alguns  fabricantes 
utilizam um mesmo tipo de beam line para mais de uma família de produtos, variando 
apenas  as  demais  tecnologias  referentes  à  blindagem,  acessórios,  sistemas  de 
posicionamento e/ou planejamento. Dessa forma é possível que diferentes aceleradores 
possam  produzir  feixes  de  fótons  similares  dado  que  compartilhem  do  mesmo  tipo  de 
beam  line.  Assim,  neste  trabalho  buscou-se  criar  um  modelo  computacional  do 
acelerador Varian Trilogy, ilustrado na figura  2.7, operando a 10 MeV, porém sabe-se 
que  esse  equipamento  possui  o  mesmo  beam  line  que  os  equipamentos  das  famílias 
Novalis  TX,  Clinac  iX,  DX,  C/D,  EX  e  cX,  todos  do  mesmo  fabricante  (VARIAN 
MEDICAL  SYSTEMS,  2008).  Portanto,  feitas  as  devidas  ressalvas,  é  possível  que 
dados  disponíveis  na literatura  referentes  a  feixes  de  fótons  gerados  por  equipamentos 
de diferentes famílias, mas como o mesmo beam line, sejam intercomparáveis. Esse fato 
é  relevante  para  fins  de  validação  dos  modelos  computacionais  concebidos  neste 
trabalho  haja  vista  a  relativa  escassez  de  dados  disponíveis  específicos  do  modelo 
Trilogy operando a 10 MeV na literatura. A figura 2.8 ilustra os componentes do beam 
line  e  a  trajetória  dos  elétrons  até  atingirem  o  alvo  dentro  do  cabeçote.  Como  uma 
parcela da radiação produzida termina por não seguir na direção pretendida (a região a 
ser  tratada),  adicionam-se  outros  componentes  para  blindar  a  radiação  espalhada.  O 
conjunto  formado  pelo  beam  line  e  blindagens  adicionais  caracteriza  o  cabeçote  do 
acelerador. A figura 2.9 a) ilustra um cabeçote de linac sem a carcaça exterior onde se 
vê parte dos componentes da blindagem interna. A figura  2.9 b) ilustra a instalação de  
um linac Varian Trilogy no South Jersey Healthcare, em 2012 (INSPIRA, 2012).  
 
 
Figura  2.7  –  Acelerador  Varian  Trilogy.  Fonte:  (VARIAN  MEDICAL  SYSTEMS, 
2017d) 

1   ...   30   31   32   33   34   35   36   37   ...   110


©historiapt.info 2019
enviar mensagem

    Página principal