Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



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TONGUE 
AND 
GROOVE 
a) 
b) 


98 
 
 
 
Figura 3.15 – layout das diferentes folhas do MLC Varian HD120 
 
 
Figura 3.16 – Vista lateral de uma folha típica. Nota-se as extremidades arredondadas e 
o furo para inserção do parafuso de movimentação da lâmina 
Quarter-Leaf 
Target 
Quarter-Leaf 
Isocenter 
Half-Leaf 
Target 
Half-Leaf 
Isocenter
 
 
Half-Leaf 
Target 
Outboard-Leaf 
#1 
Outboard-Leaf 
#60 
ABERTURA 
EXTREMIDADES 
ARREDONDADAS 
ABERTURAS 
TRILHO 
TRILHOS 


99 
 
Em  decorrência  de  todas  essas  características  mencionadas,  cada  uma  das 
sessenta  folhas  de  cada  banco  possui  geometria  única,  ou  seja,  não  há  duas  folhas  de 
iguais  dimensões  no  mesmo  banco.  Portanto,  a  representação  detalhada  das  lâminas 
demandou a criação de um arquivo INP à parte, o qual posteriormente foi integrado no 
restante do modelo contendo a sala e o cabeçote do acelerador linear. Antes da criação 
de  qualquer  linha  de  programação  no  MCNP,  contudo,  foi  necessária  a  elaboração  de 
um  desenho  em  CAD  que  contivesse  todos  os  detalhes  geométricos  descritos  na 
documentação técnica de referência. Esse desenho também serviu de referência para o 
posicionamento  correto  do  isocentro  do  linac  em  relação  ao  sistema  de  coordenadas 
previamente  adotado  para  a  sala  e  para  o  acelerador  linear.  A  fim  de  atender  às 
especificações  técnicas  disponíveis,  foram  utilizados  os  dados  básicos  de  cada  tipo  de 
folha  (dimensões  dos  seis  tipos  de  folhas  da  figura  3.15)  para  realizar  um  desenho 
inicial  das  lâminas,  o  qual  foi  ajustado  em  seguida  para  garantir  que:  a)  suas  faces 
laterais apontem para o alvo; b) o leaf gap informado seja respeitado; c) a inclinação das 
folhas não cause sobreposição de geometrias ou o comprometimento do conceito tongue 
and  groove  e;  d)  a  projeção  do  alvo  (ponto  de  impacto  dos  elétrons  primários)  sobre 
cada  uma  das  folhas  forneça  a  resolução  desejada  (2,5  ou  5,0  mm)  no  plano  do 
isocentro. O resultado está ilustrado na figura 3.17.  
 
 
Figura 3.17 – Representação em CAD de um banco de folhas. Em azul estão as folhas 
de isocentro (isocenter-leaves) e em vermelho as folhas de alvo (target-leaves
 
De posse do desenho da figura 3.17 e de outros cinco semelhantes ao da figura 
3.16  (um  para  cada  tipo  de  folha)  viu-se  a  necessidade  de  criação  de  um  modelo 
tridimensional  do  MLC  a  partir  do  qual  as  características  geométricas  pudessem  ser 


100 
 
extraídas pois, como mencionado anteriormente, não existem duas folhas iguais em um 
mesmo banco. Para tanto lançou-se mão do software Autodesk Inventor (AUTODESK, 
2017b).  Esse  software  é  uma  ferramenta  CAD  3D  com  uma  enorme  quantidade  de 
recursos  profissionais  para  projetos  mecânicos  e  simulação  de  produtos,  oferecendo 
grande flexibilidade para modelagem 3D e extração de cotas precisas de desenhos feitos 
no computador. Além disso, por ser desenvolvido pelo mesma empresa do AutoCAD, a 
exportação/importação  de  dados  entre  os  programas  é  mais  amigável.  Importante 
ressaltar que a empresa AutoDesk oferece licenças temporárias gratuitas para estudantes 
de  diversos  softwares,  incluindo  o  AutoCAD  e  o  Inventor,  sendo  essas  as  licenças 
utilizadas para o desenvolvimento deste trabalho. 
A  rotina  de  desenvolvimento  do  modelo  3D  consistiu  em  exportar  do 
AutoCAD  as  seções  transversais  e  longitudinais  das  folhas,  e  utilizar  esses  desenhos 
para criar os modelos tridimensionais no Inventor. Esse procedimento foi feito folha a 
folha  até  obter-se  um  banco  completo  (sessenta  lâminas),  que  finalmente  pôde  ser 
invertido  e  copiado  novamente  para  o  desenho  para  obtenção  do  MLC  completo.  A 
figura 3.18 a) ilustra a criação do modelo 3D de uma das lâminas no Inventor, onde se 
pode  notar  a  riqueza  de  detalhes  com  que  cada  lâmina  pôde  ser  reproduzida.  Vê-se 
claramente o conceito tongue and groove, as bordas arredondadas (anterior e posterior), 
a  abertura  destinada  ao  parafuso  de  movimentação  e  o  “trilho”  superior  que  serve  de 
apoio para a lâmina em seu respectivo banco. Já a figura 3.18 b) ilustra o modelo 3D de 
um banco de folhas completo. Um dos grandes benefícios de se trabalhar com projetos 
de  peças  em  3D  é  a  possibilidade  de  verificação  imediata  de  eventuais  incorreções 
geométricas e/ou interferências entre peças adjacentes, em especial quando se trabalha 
com distâncias muito reduzidas entre os componentes, como no caso do MLC. 
 
 
a) 


101 
 
 
Figura  3.18  –  Modelo  tridimensional  do  MLC  Varian  HD120  criado  no  software 
Autodesk  Inventor.  a)  uma  lâmina  modelada  individualmente.  b)  um  banco  de  folhas 
completo 
 
A etapa seguinte à criação do modelo 3D completo no Inventor foi a extração e 
organização  das  informações  geométricas  necessárias  à  definição  das  superfícies  e 
células  no  MCNP.  Devido  à  geometria  complexa  de  cada  uma  das  folhas,  um  grande 
número  de  superfícies  de  referência  precisou  ser  utilizado  para  caracterização  das 
células  (no  MCNP)  correspondentes  a  cada  uma  das  lâminas  do  MLC.  A  maneira 
encontrada  para  realizar  essa  tarefa  foi  extrair  os  dados  necessários  de  cada  um  dos 
cento  e  vinte  arquivos  criados  no  Inventor  e  organizá-los  em  uma  planilha  eletrônica 
para,  a  partir  daí,  manejá-los  adequadamente  para  criação  das  superfícies  no  MCNP. 
Com  isso  tornou-se  possível  iniciar  a  construção  do  arquivo  INP  do  MLC,  a  qual  foi 
feita  folha  a  folha.  Tomou-se  o  cuidado  de,  a  cada  nova  célula  inserida,  testar  a 
execução  do  MCNP  para  certificar-se  de  que  nenhuma  parte  da  geometria  estaria 
inadequadamente definida. 
Ao redor de cada banco de folhas também foi definido um carriage, composto 
de alumínio, o qual inclusive pode ser deslocado independentemente das lâminas. Todo 
o espaço não ocupado pelas folhas ou pelo carriage foi preenchido com ar. As figuras a 
seguir,  todas  obtidas  utilizando-se  o  código  Vised,  ilustram  o  processo  de  criação  da 
geometria das lâminas. As figuras 3.19 a) e b) apresentam dois tipos básicos de folhas, 
onde se nota que foi possível modelá-las no MCNP de forma realista, com praticamente 
a mesma precisão nos detalhes utilizada nos desenhos em CAD e na modelagem em 3D 
feita no AutoDesk Inventor. Analogamente, as figuras 3.20 a) e b) mostram duas folhas 
adjacentes, de diferentes tipos e sob diferentes direções de visualização. As figuras 3.21 
a) e b) ilustram a montagem de metade das folhas de um dos bancos. Por fim, as figuras 
3.22 a) e b) representam o modelo final, configurado de maneira a exibir a capacidade 
de movimentação individual das folhas para formar segmentos irregulares, comumente 
utilizados na teleterapia. 
b) 


102 
 
 
 
Figura  3.19  –  Representação  das  lâminas  do  MLC  no  modelo  computacional  criado 
neste  trabalho.  Nota-se  os  detalhes  da  ponta  e  cantos  arredondados,  o  trilho  superior, 
bem  como  a abertura correspondente  ao parafuso  de movimentação  da  folha.  Imagens 
geradas utilizando-se o código Vised. a) Quarter-leaf. b) Half-leaf
 
 
 
 
Figura  3.20  –  Duas  folhas  justapostas  no  MLC  HD120.  a)  half-leaf  de  isocentro  em 
primeiro plano. b) quarter-leaf de alvo em primeiro plano. Imagens geradas através do 
código Vised 
 
a) 
b) 
a) 
b) 

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