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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.59.2023.tde-09052023-100357
Document
Author
Full name
Diego da Cunha Silveira Alves da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2023
Supervisor
Committee
Pavoni, Juliana Fernandes (President)
Arruda, Gustavo Viani
Salata, Camila
Title in Portuguese
Métodos de cálculo de blindagem considerando IMRT e VMAT para radioterapia moderna
Keywords in Portuguese
Barreira secundária
Custo-efetividade
Proteção radiológica
Radiação de fuga
Radioterapia de intensidade modulada
Abstract in Portuguese
A radioterapia tem evoluído significativamente nos últimos 10 anos, as novas tecnologias dos Aceleradores Lineares (AL) e os modernos sistemas de planejamento do tratamento, dentre estes, a Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT) e a Radioterapia de Intensidade Modulada em Arco (VMAT) tem sido predominante. No entanto, a utilização das técnicas de IMRT e VMAT requer um aumento do número de Unidades Monitoras (UM) para entregar a dose de radiação prescrita quando comparada à radioterapia tridimensional conformacional (3DCRT). O cálculo de blindagem para salas de radioterapia é mandatório para garantir a segurança e proteção radiológica dos pacientes, colaboradores e indivíduos do público. Contudo, as principais referências utilizadas apesar de abordarem a dependência da técnica de IMRT nos cálculos de blindagens, são de quase 2 décadas atrás. O objetivo do trabalho é encontrar os fatores C de IMRT e VMAT para o cálculo de blindagem na radioterapia moderna e comparar as espessuras das blindagens secundárias com o fator C de IMRT e VMAT encontradas no trabalho e os utilizados atualmente, bem como os custos envolvidos. Por fim, realizar medidas da radiação espalhada e de fuga do cabeçote dos 4 AL incluídos no trabalho. O estudo incluiu 187 pacientes dos seguintes sítios anatômicos: 77 mamas, 41 cabeça e pescoço, 41 próstatas e 28 pulmões que foram planejados para 4 diferentes AL e 3 técnicas de entregas de dose: 3DCRT, IMRT e VMAT totalizando 2244 planejamentos. Cálculos de blindagens para comparação das espessuras das barreiras secundárias foram realizadas para cada parede definidos para uma sala padrão usando o método descrito em protocolos internacionais e com as recomendações deste estudo. Medidas da radiação de fuga e radiação espalhada nos 4 AL foram feitas utilizando 3 diferentes dosímetros comparando os valores encontrados com os protocolos. O fator C encontrado para VMAT foi 19% menor quando comparado com IMRT (p < 0, 001) evidenciando a necessidade que seja diferenciado para o cálculo de blindagens as técnicas IMRT e VMAT. Quando individualizado a análise do fator C por AL e por técnica, o TrueBeam apresentou maior valor, que foi, 3,00 para a técnica IMRT e o Halcyon o menor valor para a técnica VMAT que foi 0,94. Para VMAT encontrou-se redução nas espessuras de concreto necessários para barreira secundária quando comparado com o utilizado atualmente de até 20% e para técnica de IMRT de 11%. O trabalho identificou uma redução de pelo menos 8 m3 de concreto quando utilizados os fatores C encontrados e uma economia de até 66 mil dólares nas barreiras secundárias. As medidas de radiação de fuga dos 4 AL não tiveram valores maiores que 0,9 mSv, evidenciando um excesso de conservadorismo quando comparado ao recomendado que é 2,5 mSv.
Title in English
Shielding calculation methods considering IMRT and VMAT for modern radiotherapy
Keywords in English
Cost-effectiveness
Intensity modulated radiotherapy
Leakage radiation
Radiation protection
Secondary barrier
Abstract in English
Radiotherapy has advanced significantly in the last 10 years, the new technologies of Linear Accelerators (AL) and modern treatment planning systems, among them, Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) and Intensity Modulated Arc Radiotherapy (VMAT) have been predominant. Use of IMRT and VMAT techniques requires an increase in the number of Monitor Units (UM) to deliver the prescribed radiation dose when compared to three-dimensional conformational radiotherapy (3DCRT). The shielding calculation for radiotherapy rooms is mandatory to safety and radiological protection of patients, employees and individuals from the public. However, the main references used, despite addressing the dependence of the IMRT technique in shielding calculations, are from almost 2 decades ago. The objective of the work is to find the C factors of IMRT and VMAT for the calculation of shielding in modern radiotherapy, to compare the thickness of the secondary barriers with the C factor of IMRT and VMAT found in the work and those currently used, as well as the costs involved. Finally, carry out measurements of scattered radiation and head leakage of the 4 AL included in the work. The study included 187 patients following anatomical sites: 77 breasts, 41 head and neck, 41 prostates and 28 lungs that were planned for 4 different AL and 3 dose delivery techniques: 3DCRT, IMRT and VMAT totaling 2244 planning. Shielding calculations to compare the thickness of secondary barriers were performed for each wall defined for a standard room using the method according to international protocols and with the recommendations of this study. Leakage and scattered radiation measurements in the 4 AL were made using 3 different dosimeters comparing the values found with the protocols. The C factor found for VMAT was 19% lower when compared to IMRT (p < 0.001) evidencing the need to differentiate between the IMRT and VMAT techniques. When individualized the analysis of C factor by AL and by technique, the TrueBeam presented the highest value, which was 3.00 for the IMRT technique and the Halcyon the lowest value for the VMAT technique, which was 0.94. For VMAT, a reduction of up to 20% in the thickness of concrete required for the secondary barrier was found when compared to the one currently used and for the IMRT technique of 11%. The work identified a reduction of at least 7 m3 of concrete when using the C factors found and savings of up to 66 thousand dollars in secondary barriers. The leakage radiation measurements of the 4 AL did not have values greater than 0.9 mSv, an excess of conservatism is evident when compared to the recommended one, which is 2.5 mSv.
 
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Publishing Date
2023-05-26
 
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