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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2019.tde-12092018-190135
Document
Author
Full name
Jorge Homero Wilches Visbal
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Costa, Alessandro Martins da (President)
Gonçalves, Marcello Gomes
Menin, Olavo Henrique
Pavoni, Juliana Fernandes
Poletti, Martin Eduardo
Vencio, Ricardo Zorzetto Nicoliello
Title in Portuguese
Determinação de espectros de energia de elétrons clínicos do eixo central a partir de curvas de porcentagem de dose em profundidade de feixes largos
Keywords in Portuguese
Problema inverso ; Regularização ; Recozimento simulado ; Reconstrução espectral ; Índice gamma ; PENELOPE
Abstract in Portuguese
Em radioterapia, o espectro de energia é o componente mais importante dos feixes de elétrons. Espectros de energia de elétrons são relevântes para o cálculo acurado da dose, aplicações do sistema de planejamento e simulações realistas. Reconstrução inversa consiste na derivação do espectro de energia de elétrons a partir de curvas de porcentagem de dose em profundidade utilizando um apropiado modelo matemático. Reconstrução inversa é considerada a melhor dentre muitas abordagens porque: i) não requer nenhum equipamento suplementar ou do conhecimento detalhado da geometria e composição do cabeçote do acelerador; ii) equipamentos para a medição de curvas de porcentagem de dose em profundidade estão disponíveis em qualquer clínica e iii) é computacionalmente rápida. Neste trabalho, usou-se o método de reconstrução inversa baseado na sinergia recozimento simulado generalizado-regularização de Tikhonov. A validação da reconstrução foi realizada através do índice gama sob critérios clínicos de aceitação restritivos. Resultados mostraram que os espectros de energia reconstruídos reproduzem com precisão a porcentagem de dose em profundidade clínica bem como valores de dose fora do eixo central. Assim, concluí-se que o método empregado é ecaz para reconstruir espectros de energia que representam efetivamente espectros de energia do acelerador que atingem na supercie do fantoma. Consequentemente, sob certos limites, eles poderiam auxiliar em simulações realistas do tratamento.
Title in English
Determination of central axis energy spectra of clinical electron beam from percentage depth dose curves of broad beams
Keywords in English
Inverse problem ; Regularization ; Simulated annealing ; Spectral reconstruction ; Gamma index ; PENELOPE
Abstract in English
In radiotherapy, energy spectrum is the most critical component of any electron beam. Knowledge of energy spectrum is important for accurate dose calculation, treatment planning applications and realistic simulations. Inverse reconstruction derives energy spectrum from the measured percentage depth dose using an appropriate mathematical model. There are several advantages to using inverse reconstruction: i) it does not require any supplementary equipment or detailed knowledge of the geometry head and composition; ii) the equipment for measurement of the percentage depth dose is standard and already available in any clinic and iii) it is computationally fast. In this work, we used the inverse reconstruction method based on the synergy simulated annealing generalized-Tikhonov regularization. Validation of inverse reconstruction was done by comparing the measured and reconstructed percentage depth dose via the gamma index. Results show the reconstructed electron energy spectra accurately reproduce the clinical dose percentage as well as o-axis dose values. Therefore, it was concluded that the method employed is eective to reconstruct energy spectra that eectively represent accelerator energy spectra reaching the phantom surface. Consequently, under certain limits, they could aid in realistic simulations of treatment.
 
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TeseCorrigida.pdf (19.62 Mbytes)
Publishing Date
2019-01-25
 
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