Dissertação de Mestrado

A protonterapia é uma forma avançada de radioterapia que utiliza prótons para tratar o câncer. Sua principal vantagem reside na capacidade de depositar a maior energia diretamente no tumor, minimizando danos aos tecidos saudáveis. Esse acontecimento é conhecido como pico de Bragg, onde os prótons depositam a dose máxima de energia em uma região específica (Dmax), o que permite um tratamento com maior precisão e eficácia. A crescente aplicação da protonterapia e o aumento do número de pacientes fizeram com que surgisse um interesse em considerações microdosimétricas para otimizar a eficácia e minimizar os efeitos adversos do tratamento. Este trabalho apresentou a determinação do Dmax para feixes de prótons de baixa energia, empregando simulações de Monte Carlo com os códigos TOPAS e MCNP. O objetivo principal foi comparar os resultados obtidos por esses códigos com dados experimentais para avaliar a consistência e precisão das simulações. A metodologia incluiu simulações com alterações de parâmetros no MCNP, comparação de materiais tecido-equilaventes e alteração no modelo de poder freamento no MCNP, e irradiações de amostras de Polimetilmetacrilato (PMMA) no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI), seguidas de caracterização no Laboratório de Microscopia e Microanálise (LMM). Os resultados mostraram que as simulações de Dmax revelam variações significativas entre TOPAS e MCNP, influenciadas pela energia dos prótons, parâmetros de simulação, densidade dos materiais e modelos de poder de freamento. Essas discrepâncias ressaltam a complexidade das simulações e a necessidade de validação experimental para garantir a precisão dos resultados.

Proton therapy is an advanced form of radiotherapy that uses protons to treat cancer. Its main advantage lies in its ability to deposit the highest energy directly into the tumor, minimizing damage to healthy tissues. This phenomenon is known as the Bragg peak, where protons deposit the maximum dose of energy at a specific region (Dmax), allowing for more precise and effective treatment. The growing application of proton therapy and the increasing number of patients have sparked interest in microdosimetric considerations to optimize efficacy and minimize adverse effects of the treatment. This work presented the determination of Dmax for low-energy proton beams using Monte Carlo simulations with TOPAS and MCNP codes. The main objective was to compare the results obtained by these codes with experimental data to evaluate the consistency and accuracy of the simulations. The methodology included simulations with parameter changes in MCNP, comparison of tissue-equivalent materials, alterations in the stopping power model in MCNP, and irradiation of polymethyl methacrylate (PMMA) samples at the Ion Beam Materials Analysis Laboratory (LAMFI), followed by characterization at the Microscopy and Microanalysis Laboratory (LMM). The results showed that Dmax simulations reveal significant variations between TOPAS and MCNP, influenced by proton energy, simulation parameters, material density, and stopping power models. These discrepancies highlight the complexity of simulations and the need for experimental validation to ensure the accuracy of the results.