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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.85.2008.tde-03052012-100016
Documento
Autor
Nombre completo
André Mozart de Miranda Vieira
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2008
Director
Tribunal
Rodrigues, Laura Natal (Presidente)
Almeida, Carlos Eduardo Veloso de
Poli, Maria Esmeralda Ramos
Yoriyaz, Hélio
Yoshimura, Elisabeth Mateus
Título en portugués
Dosimetria dos sistemas de radiocirurgia estereotáxica com aceleradores lineares equipados com colimadores micro multi-lâminas
Palabras clave en portugués
controle de qualidade
radiocirurgia
radioterapia
Resumen en portugués
Neste trabalho, as doses absorvidas produzidas em água pelo feixe de radiação de um Acelerador Linear Clínico - CLINAC 600C TM (Varian), com feixes de fótons de 6MV, foram avaliadas teórica e experimentalmente em configurações de campos quadrados, em seguida, em configurações de campos estreitos e circulares, obtidos com um colimador micro multi-lâminas - mMLC m3TM (BrainLab). A avaliação teórica foi feita por meio de cálculos com o Método de Monte Carlo. As curvas de porcentagem de dose profunda PDP e respectivas razões tecido máximo TMRs derivadas, do CLINAC 600C, medidas experimentalmente, foram validadas por meio de comparações com valores de referência, bem como com medidas usando diferentes detectores. Os resultados indicam diferenças menores que 5% pontualmente e em média menores que 1,5% para cada campo avaliado, quando comparados aos valores do comissionamento anterior (realizado no ano de 1999) e aos valores da literatura. Na comparação das medidas feitas com câmara de ionização e com diodo, a média das diferenças pontuais das curvas de PDP foi de -0,6% e as diferenças entre os perfis laterais de dose ficaram dentro de 1%, na região plana. O diodo fornece medidas de perfil com melhor resolução espacial. Os fatores relativos de dose dos campos abertos, atualizados, concordam com os valores de referência anteriores dentro de 1,03% de discrepância. As curvas de distribuição de dose absorvida em água, atualizadas, são, agora, consideradas de referência e permitem caracterizar o feixe desse CLINAC para o cálculo de dose em pacientes. Os espectros de fótons resultantes das simulações por Monte Carlo com os códigos PENELOPE e MCNP concordam em aproximadamente 80% dos pontos amostrados, sendo que as energias médias de (1,6 ± 0,3)MeV, com o MCNP, e de (1,72 ± 0,08)MeV, com o PENELOPE, são coincidentes. O modelo de fonte simples do CLINAC 600C, criado com o código PENELOPE, permite calcular as distribuições de dose em água, de campos abertos, com discrepâncias da ordem de ±1,0% na dose e de ±0,1 cm na posição, se comparados a medidas experimentais. Esses valores de discrepância atingem os critérios propostos inicialmente para validar o modelo de simulação e garantir sua aplicabilidade nas avaliações dosimétricas da Radioterapia desse CLINAC. A descrição geométrica do mMLC m3 para fins de simulação pelo Método de Monte Carlo, utilizando o código PENELOPE, foi considerada satisfatória ao permitir avaliar a transmissão desse colimador dentro de uma incerteza de ±0,2% e calcular uma subdosagem média de (11,4±2,0)%, devida ao efeito lingüeta-vão, que coincide com o valor determinado experimentalmente de (12,5±2,7)%, específicos para esse projeto de colimador. Os programas de simulação por Monte Carlo, que fazem o uso de um modelo de fonte simples do CLINAC 600C, combinado com o modelo completo do mMLC m3, permitiram calcular PDPs em água, de campos conformados, dentro do intervalo de ±1% de discrepância, enquanto que os fatores relativos de dose de campos conformados pelo mMLC puderam ser calculados com incertezas que variam de 1 a 3% concordando com os valores experimentais. Esses campos avaliados representam campos próximos àqueles usados nos tratamentos. Os resultados do trabalho garantem um conhecimento dosimétrico maior do colimador micro multi-lâminas m3, utilizado nas técnicas de radioterapia e radiocirurgia estereotáxica tridimensionais, e fornece uma ferramenta útil na avaliação das doses produzidas em configurações de campos complexas.
Palabras clave en inglés
control quality
dosimetry
linear accelerators
Monte Carlo method
P codes
photon beams
radiation doses
radiotherapy
simulation
surgery
Resumen en inglés
In this work, absorbed dose to water produced by the radiation beam of a clinical linear accelerator - CLINAC 600C TM (Varian), with a photon beam of 6 MV, were evaluated both theoretically and experimentally. This determination includes square and circular field configurations, the last one obtained with a micro multileaf collimator - mMLC m3TM (BrainLab). Theoretical evaluation was performed throughout Monte Carlo method. Experimental measurements of Percentage Depht Dose - PDD and derived Tissue Maximum Ratio - TMR curves from CLINAC 600C were validated by comparison with reference values as well as with measurements using different detectors. The results indicate local differences smaller than 5% and average differences smaller than 1,5% for each evaluated field, if they are compared to the previous commissioning values (made in 1999) and to the values of literature. Comparisons of ionization chamber and diode result in an average local difference of -0,6% for PDD measurements, and within 1% for lateral dose profiles, at depth, in the flat region. Diode provides measurements with better spatial resolution. Current output factors of open fields agree with reference values within 1,03% of discrepancy level. Current absorbed dose distributions in water are, now, considered reference values and allow characterization of this CLINAC for patient dose calculation. The photon spectra resulting from simulations with PENELOPE and MCNP codes agree approximately in 80% of the sampled points, in what average energies of (1,6 ± 0,3)MeV, with MCNP, and of (1,72 ± 0,08)MeV, with PENELOPE, are coincident. The created simple source model of the CLINAC 600C, using the PENELOPE code, allows one to calculate dose distributions in water, for open fields, with discrepancies of the order of ±1,0% in dose and of ±0,1cm in position, if they are compared to experimental measurements. These values met the initial proposed criteria to validate the simulation model and guarantee its applicability in dosimetric evaluations of radiotherapy with this CLINAC. The geometrical description of the mMLC m3 for Monte Carlo purposes, using the PENELOPE code, was considered satisfactory, providing the characterization of relevant physical parameters such as the transmission of the mMLC, within an estimated uncertainty of ±0,2%, and the average underdose of (11,4±2,0)%, due the tongue and groove effect, which is coincident with the experimental value of (12,5±2,7)%, for this particular collimator design. The Monte Carlo simulation codes which combine a single source model of the CLINAC 600C with the full m3 model, allows to calculate dose distributions in water for conformal beams within the discrepancy level of ±1%. However, output factors of conformal beams with the mMLC can be calculated with uncertainties varying from 1 to 3%, when they are compared to experimental results. These evaluated fields represent, and come close to treatment fields. The results of this work guarantee a better dosimetric knowledge of the micro multileaf collimator m3, which is used in three-dimensional stereotactic radiotherapy and radiosurgery techniques. This provides a useful tool in the evaluation of the mMLC as well as the absorbed doses produced in complex field configurations.
 
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Fecha de Publicación
2013-06-06
 
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