Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



Baixar 5.1 Kb.
Pdf preview
Página42/110
Encontro30.04.2021
Tamanho5.1 Kb.
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   110
Autor 
Método de 
Dosimetria 
Radiação 
secundária 
Acelerador 
RAWLIMSON e JOHNS (1977) 
Medições 
Fótons 
nd 
McCALL et al. (1979) 
Medições e Monte Carlo 
Nêutrons 
Fonte de 
239
PuBe 
McCALL e SWANSON (1979) 
Medições e Monte Carlo 
Nêutrons 
nd 
TOCHILIN e LaRIVIERE (1979) 
Medições 
Fótons 
Varian Clinac 18 
DIXON (1980) 
Medições 
Fótons 
Varian Clinac 18 
SWANSON (1980) 
Medições e Monte Carlo 
Nêutrons 
nd 
HERMAN et al. (1980) 
Medições 
Fótons 
Siemens Mevatron XX 
ROGERS e VAN DYK (1981) 
Medições 
Nêutrons 
AECL Therac 20 
Sagittaire Thorac 40 
Varian Clinac 18,35 
Allis-Chalmers betatron 
Siemens MEvatron XX 
nd: informação não disponível 


35 
 
Muitos  dos  estudos  das  décadas  de  70  e  80  se  preocupavam  com  a 
“contaminação” de nêutrons no feixe de fótons ou fora do campo (D’ERRICO, NATH e 
SILVANO  et  al.,  1998,  D’ERRICO,  NATH  e  TANA  et  al.,  1998,  HERMAN  et  al., 
1980,  ING  et  al.,  1982,  ING  e  SHORE,  1982,  NATH  et  al.,  1984).  A  publicação  do 
relatório 50 da AAPM (STOVALL et al., 1995) facilitou os estudos sobre doses out-of-
field  ao  fornecer  um  abrangente  conjunto  de  dados  de  doses  devido  a  fótons  fora  do 
campo de tratamento em um fantoma de água, dados esses que continuam sendo usados 
para estimativa de doses nos pacientes submetidos à teleterapia (KRY et al., 2007). No 
entanto,  em  meados  dos  anos  90  o  advento  da  técnica  de  IMRT  causou  um  súbito 
aumento  no  interesse  por  pesquisas  relacionadas  ao  risco  de  tumores  secundários 
induzidos  pelo  tratamento  (FOLLOWILL  et  al.,  1997).  Como  os  dados  então 
disponíveis (AAPM report 36) referiam-se a equipamentos sem MLC, vários grupos de 
pesquisadores utilizaram técnicas de Monte Carlo para estudar doses fora do campo em 
fantomas  de  água  ou  tecido-equivalente  (CHIBANI  e  MA,  2003,  DIFILIPPO  et  al., 
2003, LEHMANN et al., 2006). Cabe destacar que estudos relacionadas a doses fora do 
campo  requerem  o  uso  de  modelagens  detalhadas  dos  componentes  do  cabeçote  do 
acelerador  (e  também  da  sala  de  tratamento)  especialmente  se  houver  o  interesse  em 
informações referentes a nêutrons. Os estudos de  HOWELL et al. (2005) e KIM et al.  
(2006) utilizaram modelagens detalhadas de  linacs para calcular doses no ar, devido a 
nêutrons, ao redor do acelerador. 
REBELLO et al. (2008) basearam-se no trabalho de MAO (1997) e utilizaram 
o  código  MCNP4B  para  propor  um  novo  sistema  de  blindagem  contra  nêutrons 
produzidos  no  próprio  cabeçote  do  linac  Varian  2100/2300  operando  a  18  MeV.  A 
validação  do  campo  de  fotonêutrons  gerado  pelo  cabeçote  foi  feita  por  meio  da 
comparação  de  resultados  calculados  da  grandeza  H*(10)
n
  –  equivalente  de  dose 
ambiente  devido  a  nêutrons  –  com  dados  disponíveis  na  literatura.  Aqueles 
pesquisadores  criaram  um  modelo  computacional  simplificado  que  incorporou  um 
sistema de folhas móveis de polietileno borado, enriquecido em 
10
B, denominado MLS 
(multileaf shielding) que acompanha a movimentação do MLC. Os cálculos realizados 
com o modelo proposto sugerem reduções significativas na grandeza  H*(10)
n
 tanto no 
isocentro quanto em pontos distribuídos ao redor do cabeçote. 
BEDNARZ  et  al.  (2009)  criaram  um  modelo computacional  detalhado  de  um 
acelerador Varian operando a 6 e 18 MV com o intuito de estudar doses fora do campo 
em diversos órgãos do paciente. Esse modelo foi baseado nas informações contidas no 
trabalho de MAO (1997), adicionado de um MLC de 80 folhas.  Foi utilizado o código 
MCNPX para simular protocolos de IMRT em diferentes fantomas antropomórficos e, 
assim,  calcular  a  dose  absorvida  e  dose  efetiva  no  paciente.  Aqueles  pesquisadores 
também calcularam os riscos associados a tumores secundários induzidos pela radiação 
recebida pelo paciente durante a radioterapia. 
BAUMGARTNER  et  al.  (2009)  utilizaram  o  código  PENELOPE-2006  para 
criar modelos simplificados dos cabeçotes dos linacs Varian 2100 e 2300 C/D e obter os 
correspondentes espectros de energia de fótons. Esses espectros foram então utilizados 


36 
 
para o cálculo de fatores de correção de dose absorvida na água para o padrão primário 
austríaco. A validação do feixe de fótons foi feita por meio de comparação de medições 
feitas  com  uma  câmara  de  ionização  com  PDDs  e  fatores  de  qualidade  TPR(20,10) 
calculados  através  do  código  PENELOPE.  O  parâmetro  TPR(20,10)  –  tissue-phantom 
ratio  –  é  definido  como  a  razão  entre  as  doses  no  eixo  central  do  feixe  nas 
profundidades  de  20  cm  e  10  cm  na  água,  obtidas  com  uma  distância  da  fonte  ao 
detector de 100 cm e um campo de 10 x 10 cm
2
 na posição do detector (PODGORSAK, 
2005). 
VAZQUEZ-QUINO et al. (2012) utilizaram o código BEAMnrc para criar um 
modelo  computacional  do  linac  Varian  Novalis  TX  operando  a  6  MV,  junto  com  um 
MLC  Varian  HD120™.  O  modelo  foi  validado apenas  para  medidas  in-field e  lançou 
mão  da  criação  de  arquivos  de  espaço  de  fase  (phase-space  files)  para  executar  as 
simulações. Trata-se de uma possível abordagem oferecida pela maioria dos códigos de 
MC em que se define uma superfície do problema onde deverão ser registradas todas as 
partículas que por ela passam, gravando-se suas características (tipo, energia e direção). 
Em seguida, este arquivo contendo as informações das partículas registradas é utilizado 
como  “fonte”  em  uma  segunda  execução  do  problema,  reduzindo-se  sobremaneira  o 
tempo  computacional.  Arquivos  de  espaço  de  fase  podem  ser  gerados  localmente  ou 
podem  ser  disponibilizados  pelo  fabricante  de  forma  a  permitir  o  desenvolvimento  de 
estudos  sobre  seus  equipamentos  sem  comprometimento  de  informações  proprietárias 
dos componentes internos. 
Arquivos  de  espaço  de  fase  também  foram  utilizados  por  BERGMAN  et  al. 
(2014) para criação de um modelo computacional do linac Varian Trubeam operando a 
6  MeV,  com  e  sem  o  uso  do  flattening  filter,  em  conjunto  com  um  MLC  Varian 
HD120™. Os pesquisadores adaptaram parte do trabalho de SIEBERS (2002) e KEALL 
et al. (2001), utilizaram o código BEAMnrc e foram capazes de validar seu modelo para 
o uso  da técnica chamada VMAT (volumetric-modulated arc therapy). Trata-se de uma 
técnica  que  permite  modulação  temporal  e  espacial  do  feixe  de  fótons  através  da 
modificação  do  posicionamento  das  folhas  do  MLC  e  rotação  do  gantry
simultaneamente. 
EZZATI  (2015)  utilizou  o  código  MCNPX  para  criar  um  modelo  de  fonte 
baseado  em  um  mesh  espacial  e  múltiplos  pontos.  Trata-se  de  uma  técnica  de 
abordagem  mais  complexa  onde  cada  componente  do  acelerador  (alvo,  colimador 
primário, flattening filter,  etc)  é tratado  como  uma  fonte  virtual individual.  O  referido 
pesquisador utilizou informações do fabricante e do estudo de  BEDNARZ (2008) para 
criação do modelo computacional do cabeçote do linac Varian 2100 C/D operando a 18 
MeV.  A  validação  da  modelagem  foi  feita  por  comparação  dos  resultados  calculado 
para  PDD  e  perfis  laterais  de  dose,  para  os  campos  de  5  x  5  e  20  x  20  cm
2
,  com 
medições feitas utilizando uma câmara de ionização e também com cálculos realizados 
utilizando arquivos de espaço de fase. 


37 
 
FRANKL e JUAN (2016) utilizaram diversas técnicas de redução de variância 
do  código  MCNPX  para  calcular  doses  equivalentes  devido  a  fótons  e  nêutrons 
secundários (fotonêutrons) em um fantoma antropomórfico sujeito ao feixe de fótons de 
um  linac  Varian  2100C  operando  a  18  MeV.  Com  o  uso  de  técnicas  de  redução  de 
variância aqueles pesquisadores relataram a obtenção de incertezas relativas calculadas 
em  cada  voxel  abaixo  de  5%  em  praticamente  todo  o  fantoma  ZUBAL,  que  é  uma 
representação detalhada da cabeça de um paciente. Resultados calculados para curvas de 
PDD e perfis de dose para os campos de 4 x 4 cm
2
, 10 x 10 cm
2
 e 20 x 20 cm
2
 foram 
comparados  com  os  apresentados  por  KRY  (2006,  2007)  e  BEDNARZ  e  XU  (2009), 
considerados  por  FRANKL  e  JUAN  como  referência  para  validação  de  seu  próprio 
modelo. 
Do  exposto,  pode-se  verificar  que  há  diversas  abordagens  possíveis  para  o 
mesmo problema de simulação de linacs, utilizando-se diferentes códigos com os mais 
diversos  propósitos.  Não  se  conhece  até  hoje  uma  abordagem  de  estudo  considerada 
definitiva  e,  além  disso,  cada  diferente  configuração  de  um  mesmo  linac,  operando  a 
uma determinada energia, ensejaria todo um conjunto de simulações e validações antes 
que um modelo computacional pudesse ser julgado representativo do equipamento real. 
Além  disso,  vê-se  a  constante  atenção  devotada  pela  comunidade  científica  à 
caracterização dos feixes de fótons e nêutrons produzidos nos diferentes equipamentos 
com  o  intuito  de  avaliar  os  efeitos  dessas  radiações  nos  pacientes.  Resultados  de 
simulações  de  protocolos  reais  de  radioterapia  aplicados  a  fantomas  antropomórficos 
realistas  vêm  sendo  comparados  com  sistemas  de  planejamento  (BEDNARZ,  et  al., 
2009,  BEDNARZ,  2008,  BERRIS  et  al.,  2013,  THALHOFER,  et  al.,  2013, 
THALHOFER,  2016,  FRANKL  e  MACIÁN-JUAN,  2016)  e  a  influência  das 
características  da  blindagem  radiológica  do  bunker  dos  linacs  sobre  a  radiação 
espalhada  no  paciente  já  vem  sendo  objeto  de  estudos  como  o  de  MESBAHI  et  al. 
(2012), que investiga, para um linac com feixe de 18 MeV, o efeito de diferentes tipos 
de concreto sobre as doses devido a fotonêutrons em diferentes pontos de uma sala de 
radioterapia, e o de BRAGA (2016) que estuda, para um linac Varian 2100C operando a 
6  e  18  MeV,  os  efeitos  da  radiação  espalhada  e  produzida  pelas  paredes  da  sala  de 
radioterapia  sobre  as  doses  equivalentes  e  doses  efetivas  em  diversos  órgãos  de  um 
fantoma  antropomórfico,  bem  como  sobre  os  fatores  de  risco  para  carcinogênese 
radioinduzida nos pacientes. 
 



Compartilhe com seus amigos:
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   110


©historiapt.info 2019
enviar mensagem

    Página principal