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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.85.2016.tde-07102016-123047
Documento
Autor
Nome completo
Lucas Verdi Angelocci
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Yoriyaz, Hélio (Presidente)
Hormaza, Joel Mesa
Siqueira, Paulo de Tarso Dalledone
Título em português
Estudo de casos clínicos em radioterapia através do sistema de planejamento AMIGOBrachy
Palavras-chave em português
braquiterapia
dosimetria
MCNP6
Monte Carlo
simulação computacional
Resumo em português
O sucesso de uma radioterapia depende do correto planejamento da dose a ser entregue ao volume alvo. Na braquiterapia, modalidade da radioterapia onde um radioisótopo selado é implantado intracavitariamente ou intersticialmente no paciente, há menos avanços em sistemas de planejamento de tratamento computacionais do que na teleterapia, amplamente mais utilizada nos serviços típicos. Porém, a braquiterapia, quando aplicável, é preferível por poupar tecidos sadios vizinhos de uma dose desnecessária. O AMIGOBrachy, um sistema de planejamento para braquiterapia de interface amigável, compatibilidade com outros sistemas comerciais em uso e integrado ao código MCNP6 (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 6) foi desenvolvido no Centro de Engenharia Nuclear do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CEN-IPEN) e atualmente está em processo de validação. Este trabalho contribuiu para este processo, avaliando três diferentes casos clínicos através do AMIGOBrachy com o formalismo do TG43 da AAPM (Associação Americana de Física Médica), protocolo que rege a dosimetria em braquiterapia, e comparando seus resultados com as distribuições de dose calculadas por outros sistemas comerciais consagrados: Varian BrachyVision TM (Varian Medical Systems; Palo Alto, CA, EUA) e Nucletron Oncentra® (Elekta; Estocolmo, Suécia). Os resultados obtidos estão dentro de uma faixa de concordância de ±10%, estando mais discrepantes em regiões muito próximas do aplicador, onde os sistemas de planejamento comerciais e o AMIGOBrachy divergem devido aos diferentes métodos de cálculo. Em pelo menos dois terços da região de interesse, porém, a dose concordou em uma faixa de ±3% para os três casos. Também foram realizadas simulações utilizando o formalismo do TG186 da AAPM, que considera heterogeneidades no tecido, para avaliar o impacto dos mesmos na dose. Em adição ao processo de validação, também foi realizado um estudo em braquiterapia oftálmica para posterior inserção de um módulo adicional ao AMIGOBrachy; para isso, um modelo de olho humano foi desenvolvido utilizando geometria UM (Unstructured Mesh), para validação com o código MCNP6, que apenas nesta versão demonstra um novo recurso capaz de simular uma geometria híbrida: parcialmente analítica, parcialmente UM. O modelo considera dez diferentes estruturas no olho humano: esclera, coroide, retina, corpo vítreo, córnea, câmara anterior, lente, nervo óptico, parede do nervo óptico, e um tumor definido de forma arbitrária crescendo da superfície externa do globo ocular em direção ao seu centro. Os resultados foram comparados com um modelo de olho puramente analítico modelado com o MCNP6 e tomado como referência. Os resultados foram satisfatórios em todas as simulações desenvolvidas, exceto para as estruturas do nervo óptico e sua parede, que devido ao seu pequeno tamanho e distância da fonte, mostraram erros relativos maiores, mas ainda menores que 10%, e não representam problema de preocupação clínica uma vez que recebem doses muito pequenas. Discutiu-se também a eficácia e problemas encontrados nessa nova capacidade do código MCNP de simular geometrias híbridas, uma vez que é recente e ainda apresenta deficiências, que tiveram que ser contornadas no presente trabalho.
Título em inglês
Clinical cases study on radiotherapy using treatment planning system AMIGOBrachy
Palavras-chave em inglês
brachytherapy
computer simulation
dosimetry
MCNP6
Monte Carlo
Resumo em inglês
The success of a radiotherapy depends on the correct planning of the dose to be delivered to the target volume. In brachytherapy which is a radiotherapy mode where intracavitary or interstitial implants of a sealed radioisotope are used, there are less computational advances in treatment planning systems than in teletherapy, more widely used in typical medical services. However, brachytherapy, where applicable, is preferable for sparing neighboring healthy tissues from unnecessary dose. The AMIGOBrachy is a treatment planning system (TPS) with an user-friendly interface for brachytherapy, compatible with other commercial systems, and integrated with MCNP6 code (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 6). It was developed in the Nuclear Engineering Center of the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CEN-IPEN), São Paulo, Brasil, and is currently in a validation process. This work contributed to this process, evaluating three different clinical cases with the TG43 formalism by AAPM (American Association of Medical Physics), a protocol for dosimetry in brachytherapy, and comparing their results with the dose distributions calculated by other well-known commercial systems: Varian BrachyVision TM (Varian Medical Systems; Palo Alto, CA, USA) and Nucletron Oncentra® (Elekta; Stockholm, Sweden). The results obtained are within a ±10% range of agreement, being more discrepant in regions very near to the applicator, where commercial planning systems and AMIGOBrachy differ due to different calculation methods. However, the dose agreed in a range of ±3% for at least two thirds of the region of interest, for all three cases. Also, simulations were performed using the TG186 formalism of AAPM, which considers heterogeneities in the tissue, to assess their impact on the dose. In addition to the validation process, a study in ophthalmic brachytherapy for future insertion of an additional module to AMIGOBrachy was performed; for this, a human eye model was developed using UM (Unstructured Mesh) geometry, for validation with MCNP6 code, that only in this version shows a new resource capable of simulating a hybrid geometry: partly analytical, partly UM. Ten different structures of the human eye were modeled: sclera, choroid, retina, vitreous body, cornea, anterior chamber, lens, optic nerve, optic nerve wall, and a tumor defined arbitrarily growing from the external surface of the eyeball toward its center. The results were compared with a purely analytical model eye modeled with MCNP6 and used as a reference. The results were satisfactory in all performed simulations, except for the optic nerve and its wall, mainly because of their small size and distance from the source, showing larger relative errors, but still lower than 10%, which, however, does not represent clinical concern problem since they receive very small doses. The problems encountered in this new resource of MCNP code to simulate hybrid geometries were also discussed, since it was implemented recently and still display deficiencies that were overcome in the present work.
 
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Data de Publicação
2016-12-09
 
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