Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



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BENDING MAGNET 
ALVO 
FLATTENING 
FILTERS 
CÂMARA DE 
IONIZAÇÃO 
JAWS 
MLC 
CANHÃO DE 
ELÉTRONS 


86 
 
A  figura  3.5  ilustra  dois  flattening  filters  de  energias  diferentes.  Nota-se  que 
tanto  a  geometria  quando  os  materiais  construtivos  são  diferentes  de  acordo  com  a 
energia do feixe primário de elétrons. 
 
 
 
Figura 3.5 – Modelos computacionais de flattening filters para uso com os feixes de 18 
MV (a), feito de uma liga especial de aço com um núcleo de tântalo, e  6 MV (b), feito 
de uma liga de cobre.  
 
O colimador primário é fixo, ao passo que os colimadores secundários (jaws
são móveis de forma a permitir a regulagem da abertura do campo de irradiação. Tanto 
o  colimador  primário  quanto  o  secundário  são  feitos  de  tungstênio.  A  abertura  do 
colimador primário é construída de forma a permitir a passagem de um feixe cônico de 
fótons que atravessará o flattening filter e a câmara de ionização, o qual será novamente 
conformado  pelos  jaws  para  obtenção  de  um  campo  quadrado  ou  retangular.  Na 
extremidade inferior do colimador primário há também uma janela de berílio, utilizada 
para  filtrar  fótons  indesejados  de  baixa  energia  e  para  delimitar  a  região  de  vácuo 
mantida ao redor do alvo. 
Após  o  flattening  filter,  na  sequência  do  beam  line,  estão  a  câmara  de 
ionização, que serve para controlar parâmetros de qualidade e calibrar a taxa de dose do 
feixe,  e  o  espelho  de  mylar®  que  tem  por  finalidade  auxiliar  no  procedimento  de 
posicionamento do paciente. A câmara de ionização possui uma estrutura anelar externa 
em  cobre  e  sua  parte  central  é  composta  basicamente  de  finas  camadas  sucessivas 
alternadas de kapton® e cobre. A figura 3.6 (a) ilustra uma câmara de ionização de um 
linac em uma bancada de manutenção e a figura 3.6  (b) mostra a utilização do espelho 
de  mylar®  para  projetar  um  feixe  de  luz  conformada  sobre  o  paciente  para  pré-
visualização da área a ser irradiada. 
 
a) 
b) 


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Figura 3.6 – (a) Câmara de ionização de um  linac sobre uma bancada de manutenção. 
(b)  Projeção  luminosa  do  campo  de  irradiação  obtida com  o  uso  do espelho  de mylar. 
Fonte: a) arquivo pessoal; b) (PRAESTEGAARD, 2017) 
 
Devido ao pressuposto reduzido efeito sobre o feixe principal de fótons, tanto o 
filtro  de  berílio  quanto  a  câmara  de  ionização  e  o  espelho  de  mylar®  são  usualmente 
negligenciados  nas  modelagens  computacionais  de  aceleradores  lineares.  Neste 
trabalho,  contudo,  esses  três  componentes  foram  representados  com  medidas  e 
composições dos materiais fiéis aos dados disponíveis na documentação de referência, 
com o intuito de se obter uma representação o mais exata possível do equipamento real. 
Devido à escassez de informações detalhadas sobre a câmara de ionização, recorreu-se 
também  às  informações  contidas  na  patente  US3852610  (McINTYRE,  1973),  do 
mesmo fabricante, e a documentos técnicos acessados no setor de radioterapia do INCA
onde constam detalhes suficientes para sua modelagem no MCNP. 
Os  jaws  são  blocos  sólidos  de  tungstênio  que  se  movem  aos  pares,  em 
trajetórias ligeiramente diferentes. O par posicionado mais próximo do alvo realiza um 
movimento  rotacional  a  partir  do  alvo,  ao  passo  que  o  posicionado  mais  próximo  do 
isocentro  realiza,  além  do movimento  rotacional  semelhante  ao  outro  par,  também  um 
movimento  translacional,  cuja  direção  é  ortogonal  à  do  outro  conjunto.  A  trajetória 
percorrida  pelos  jaws  é  tal  que  suas  faces  internas  permanecem  direcionadas  para  o 
ponto  de  impacto  dos  elétrons  primários  no  alvo.  Além  de  transformarem  a  seção 
circular  do  feixe  cônico  em  uma  seção  retangular  ou  quadrada,  também  auxiliam  na 
blindagem radiológica dos componentes eletrônicos do colimador multifolhas que estão 
posicionados logo abaixo. Mais abaixo, o MLC conformará o feixe que passa pelos jaws 
à anatomia do paciente a ser tratado.  A figura 3.7 ilustra o posicionamento dos  jaws e 
MLC para conformação do feixe de fótons que passa pela câmara de ionização. 
 
 


88 
 
 
Figura  3.7  –Movimentação  dos  jaws  e  MLC  para  conformação  do  feixe  de  fótons. 
Adaptado de VARIAN (2017) 
 
3.1.2. Modelagem Computacional do cabeçote do Linac 
 
A modelagem computacional do cabeçote do linac demandou o uso de diversas 
fontes  de  informação.  A  principal  foi  um  documento  técnico  do  fabricante  (VARIAN 
MEDICAL  SYSTEMS,  2008)  contendo  desenhos  e  especificações  técnicas  dos 
componentes  do  beam  line  (alvo,  colimador  primário,  flattening  filter,  câmara  de 
ionização, espelho de mylar, jaws e MLC), cujo acesso ao seu conteúdo só foi possível 
graças  à  colaboração  do  Dr  Juraci  Passos,  físico  médico  (atualmente  trabalhando  na 
clínica de radioterapia Ingá, em Niterói, RJ). Outra fonte relevante de informações foi o 
próprio site do fabricante onde foi obtido um arquivo (.pdf) contendo grande quantidade 
de  dados  técnicos  do  sistema  Trilogy  e  do  MLC  HD120  (VARIAN  MEDICAL 
SYSTEMS,  2014).  No  entanto,  nenhum  outro  documento  oficial  foi  encontrado 
contendo informações detalhadas referentes aos componentes adicionais que circundam 
o  beam  line  e  constituem  o  cabeçote  pois,  ao  que  parece,  essas  informações  seriam 
proprietárias  e  reservadas.  A  solução  encontrada  foi  buscar  estudos  publicados  que 
pudessem completar essa lacuna. Novamente os trabalhos de MAO et al. e KASE et al. 
(KASE  et  al..,  1998;  MAO  et  al..,  1997)  foram  as  únicas  fontes  de  informações 
geométricas  sobre  os  componentes  ao  redor  do  beam  line.  Ao  final  de  seu  estudo, 
KASE  et  al.  apresentam  um conjunto  de  desenhos  e  inputs  do  código  de  monte Carlo 
EGS  que  foram  utilizados  em  seu  trabalho,  os  quais  contém  a  geometria  de  todos  os 
componentes  simulados.  A  figura  3.8  foi  obtida  desse  estudo,  onde  se  pode  notar  que 
COMPONENTES 
ELETRÔNICOS 
MLC 
MOVIMENTO 
JAWS X 
MOVIMENTO 
JAWS Y 
MOVIMENTO 
MLC 


89 
 
aqueles  pesquisadores  foram  capazes  de  representar  o  beam  line  (destacado  pelos 
autores) e todos os grandes componentes do cabeçote, bem como indicaram os materiais 
empregados. 
 
 
Figura  3.8  –  Ilustração  do  modelo  computacional  concebido  por  KASE  et  al  .(1998). 
Nota-se  que  os  principais  componentes  do  cabeçote  foram  representados  e  seus 
materiais  definidos.  Aqueles  pesquisadores  destacaram  ainda  as  posições  do  alvo,  do 
colimador primário, do flattening-filter e dos jaws
 
Segundo  BEDNARZ  (2008),  o  código  de  Monte  Carlo  EGS  utiliza  um 
conjunto de algoritmos para definição de geometrias denominado CG  – Combinatorial 



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