Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-05-20T17:36:43Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-05-20T17:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radioterapia é uma das três principais modalidades utilizadas no tratamento de doenças malignas como o câncer; as outras duas são a quimioterapia e a radiocirurgia. Em contraste com outras especialidades médicas que necessitam principalmente do conhecimento clínico e da experiência de especialistas, a radioterapia, com a utilização da radiação ionizante no tratamento do câncer, depende do investimento pesado em tecnologias modernas e dos esforços colaborativos de diversos profissionais, cuja equipe coordenada influencia, sobremaneira, o resultado do tratamento. A Radioterapia de intensidade modulada (IMRT) com o uso de colimadores multilâminas (multileaf collimators MLCs) tem o potencial para alcançar um alto grau de conformidade da dose no alvo (tumor a ser tratado) e ainda promover a proteção de tecidos normais do que a maioria de outras técnicas de tratamento, especialmente para volumes-alvo ou órgãos de risco com formatos complexos. Entretanto, estudos recentes mostraram que baixas doses de radiação podem causar tumores secundários. Esse trabalho tem como objetivo a determinação da distribuição de dose de radiação absorvida em diversas simulações de tratamentos radioterápicos com o uso de dosímetros compostos de LiF:Mg,Ti; CaSO4:Dy e Al2O3:C, utilizando um objeto simulador de polimetilmetacrilato (PMMA) empregando as seguintes técnicas dosimétricas: termoluminescência (TL), luminescência opticamente estimulada (OSL) e detectores semicondutores (diodos). / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Αντικείμενο αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της δυναμικής σύμμορφης ακτινοθεραπείας με χρήση φυσικών διαμορφωτών δέσμης. Η δυναμική διαμόρφωση δέσμης επιτυγχάνεται με δύο ειδών φυσικούς διαμορφωτές δέσμης: τους προστατευτές, που είναι αντίγραφα σε σμίκρυνση του υπό προστασία οργάνου, κατασκευασμένα από υλικό μεγάλου ατομικού αριθμού, και διατηρούν διεύθυνση παράλληλη σε αυτό κατά την περιστροφή, και τους διαμορφωτές, που τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του προστατευτή εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη δόση στην περιοχή του όγκου. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχθηκε μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει τις βέλτιστες διαστάσεις και τις ακριβείς θέσεις των διαμορφωτών κατά τη διάρκεια της περιστροφής της ακτινογραφικής κεφαλής με βάση τις αρχές που διέπουν την κίνησή τους. Παράλληλα αναπτύχθηκε ένα εργαλείο λογισμικού, που ενσωματώνει το μαθηματικό υπόβαθρο και διευκολύνει την εισαγωγή των παραμέτρων θέσης και σύστασης των διαμορφωτών δέσμης. Το εργαλείο λογισμικού ενσωματώθηκε στον προσομοιωτή θεραπείας ακτινοβολίας Monte Carlo (MCRTS), που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της διάδοσης της ακτινοβολίας στη γεωμετρία του σχεδιασμένου συστήματος. Πραγματοποιήθηκαν μελέτες προσομοίωσης για την αποτελεσματικότητα της φυσικής διαμόρφωσης δέσμης στην περίπτωση όγκων στη περιοχή της κεφαλής και του αυχένα, βασισμένες σε γεωμετρική περιγραφή είτε με αναλυτικά αντικείμενα, είτε με στοιχειώδεις όγκους. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση των διαμορφωτών στην τροποποίηση της κατανομής δόσης στις περιοχές που περιβάλλουν την προστατευμένη περιοχή. Οι μελέτες αυτές έδειξαν ότι η περιστροφική θεραπεία με διαμόρφωση δέσμης προσφέρει την επαρκή προστασία και ομοιόμορφη κατανομή δόσεων έξω από την προστατευμένη περιοχή. Προσομοιώσεις που χρησιμοποίησαν διαμορφωτές διαφορετικών υλικών οδήγησαν σε παρόμοιες κατανομές δόσεων. Επιπλέον μελετήθηκε η επίδραση των παραμέτρων του προστατευτή στη κατανομή δόσης στην περιστροφική θεραπεία. Εξετάστηκε η επίδραση μιας σειράς υλικών, που συνήθως χρησιμοποιούνται για προστασία στην ακτινοθεραπεία, καθώς επίσης και η επίδραση μερικών νέων μέταλλο-πολυμερών σύνθετων υλικών. Τα μέταλλο-πολυμερή σύνθετα παρέχουν προστασία στα ζωτικής σημασίας όργανα, συγκρίσιμη με αυτή του μολύβδου, εάν η πυκνότητα τους είναι υψηλή. Η τεχνική που μελετήθηκε έδωσε πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα από άποψη κατανομής δόσης και σχέσης κόστους-αποτελέσματος. / This doctoral thesis addresses dynamic intensity modulation by means of physical beam modifiers. The principles of gravity-oriented devices were generalized and extended, preserving principles of a beam shaping, but introducing motor-driven “patient-oriented” beam modifying devices. Beam modifying devices were divided in two categories: protectors and shapers. The protectors are diminished copies of the Organs At Risk (OARs) and stay parallel to them during gantry rotation, keeping them in the attenuated field for every gantry angle. Shapers are placed at the both sides of the protector to ensure uniform dose in the Planning Target Volume (PTV). Mathematical formalism for calculations of the dimensions and the initial coordinates of the beam modifying devices was developed as well as the laws of their motion during gantry rotation were derived. A software tool, incorporating the mathematical background, with user interface to facilitate the introduction of the input parameters was created. The software module was subsequently integrated into a Monte Carlo Radiation Therapy Simulator (MCRTS), used to simulate particle transport through the designed system. Simulation studies of field shaping in rotational therapy by means of beam modifying devices were carried out. Dose distributions in solid-geometry and voxel-based neck models were evaluated. Furthermore, the effectiveness of the shapers to modify the dose distribution outside the protected area was studied. The results of simulation studies showed that rotational therapy with beam modifying devices offers adequate protection of the OAR and a uniform dose distribution outside the protected region. Studies using shapers of different materials were also carried out and resulted in similar dose distributions. Additionally, the effect of protector’s parameters on the dose distribution in rotational therapy was studied in the thesis. A range of materials, consisting of commonly used for protection in radiotherapy, as well as by some new metal-polymer composites was under investigation. The metal-polymer composites can rival the lead in the protection of vital organs if the density provided is high. The presented technique has showed promising results in terms of conformal dose delivery and can be a preferred choice in radiotherapy departments due to comprehensive and adequate protection of the OAR and uniform dose in PTV ensured as well as of its cost effectiveness.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04227.pdf: 2788884 bytes, checksum: 6ec206a76d3d65dff926c39d252535e5 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T11:34:19Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04227.pdf: 2788884 bytes, checksum: 6ec206a76d3d65dff926c39d252535e5 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta uma metodologia de cálculo para a obtenção de doses em estruturas do olho humano, como: esclera, coróide, retina, nervo óptico, corpo vítreo, câmara anterior, lente, além do tumor devido ao tratamento com placas oftálmicas. Construiu-se um modelo de olho humano com suas principais estruturas e dimensões fieis, além de um modelo matemático para uma placa de Co-60 e uma placa de sementes de I-125, levando-se em conta tamanho e disposição geométrica das fontes reais, com o código de Monte Carlo MCNP-4C. Esse modelo é capaz de calcular as distribuições de dose axiais e radiais para qualquer ponto do olho e para cada uma de suas estruturas. Construiu-se, também, um simulador de acrílico para o olho. Esse simulador é formado por uma esfera de acrílico fatiada em lâminas de 1 mm de espessura para simular as mesmas condições de simulação realizada pelos código MCNP-4C, fornecendo as doses axiais e radiais em filmes radiográficos. O simulador foi utilizado para validar os cálculos realizados com o código MCNP-4C. Os dados obtidos desse modelo matemático servirão para montar um banco de dados de doses para todas as estruturas do olho, posições e tamanhos de tumores e quaisquer placas oftálmicas utilizadas para tratamento. Esse banco de dados será a parte principal para a construção de um “software” nacional para cálculos de dose, que poderá fazer parte de um sistema de planejamento confiável para ser utilizado em radioterapia/braquiterapia. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T11:34:19Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T11:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A Radioterapia em arco modulado volumétrico (VMAT) é uma das modalidades mais avançadas em teleterapia para o tratamento de câncer. Os diversos avanços tecnológicos, bem como a evolução das técnicas de tratamento tornaram o VMAT como uma das modalidades de estado da arte para o tratamento de alguns cânceres. Parte deste avanço é creditada à melhoria na acurácia e na prescrição de dose absorvida recomendada ao paciente ao longo dos anos. Este avanço permite que atualmente seja possível realizar os cálculos dosimétricos, por meio de sistemas de planejamento computadorizado, considerando as heterogeneidades dos pacientes, tais como: tecidos e órgãos com composições diferentes da água (meio de referência em radioterapia), contorno do paciente individualizado e o movimento dos tumores com a respiração. Tais avanços demandam o controle de qualidade destas ferramentas, com objetivo de assegurar que todo o processo de tratamento seja satisfatório e acurado. A comunidade dispõe poucos sistemas experimentais capazes de avaliar, considerando os níveis de incerteza, se os sistemas de planejamento computadorizados são aptos a considerar a movimentação dos alvos nos tratamentos com VMAT. Neste trabalho serão apresentados os resultados obtidos empregando um objeto simulador Fricke Xylenol Gel, com capacidade de mensurar as diferenças introduzidas pela movimentação, utilizando Imagem por Ressonância Magnética - MRI e comparando qualitativamente e quantitativamente os resultados. São discutidas as principais etapas de desenvolvimento deste objeto simulador, seus resultados experimentais, conclusões. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-08-26T12:45:07Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-08-26T12:45:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Medidas de espectroscopia gama de alta resolução têm diversas aplicações. Aplicações envolvendo medidas de radioisótopos de meia-vida curta podem apresentar problemas de baixa precisão nas contagens quando a fonte radioativa está distante do detector e de perda de acurácia por efeitos de tempo morto e empilhamento de pulsos em situação de altas taxas de contagens. Um modo de minimizar esses problemas é alterando a posição da fonte radioativa durante o processo de medição, aproximando-a do detector conforme sua atividade diminui e assim maximizando o número de contagens medidas. Neste trabalho, foi desenvolvido o Movimentador de Amostras Radioativas Automatizado (MARA), um aparato de baixo custo, feito com materiais de baixo número atômico e leve, projetado e construído para auxiliar nas medidas de espectroscopia gama, capaz de controlar a distância entre a fonte e o detector, permitindo inclusive que ocorra alteração dessa distância durante o processo de medição. Por ser automatizado ele otimiza o tempo do operador, que tem total liberdade para criar suas rotinas de medidas no dispositivo, além de evitar que o mesmo tome uma parcela da dose radioativa. Foi também feita uma interface que permite controle do MARA e a programação do sistema de aquisição de dados. Foram realizados testes para otimização da operação do sistema MARA e foi verificada a segurança de operação do MARA, não apresentando nenhuma falha durante seus testes. Foi aplicado o teste de repetitividade, por meio de medições com uma fonte calibrada de 60Co, e verificou-se que o sistema de movimentação de prateleiras automatizado reproduziu os resultados do sistema estático com confiabilidade de 95%. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-21T11:30:16Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-21T11:30:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / 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. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP