A braquiterapia de alta taxa de dose é uma das modalidades mais utilizadas em braquiterapia para o tratamento de câncer. Os diversos avanços tecnológicos, bem como a evolução das técnicas de tratamento tornaram a braquiterapia de alta taxa de dose 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, introdução de aplicadores, dentre outros. Tais avanços demandam o controle de qualidade destas ferramentas, com objetivo de assegurar que todo o processo de tratamento seja satisfatório e acurado. Até o momento, a comunidade carece de um sistema experimental capaz de avaliar, considerando os níveis de incerteza, se os sistemas de planejamento computadorizados são aptos a considerar a heterogeneidade dos tratamentos. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de medidas experimentais em um objeto simulador, com capacidade de mensurar as diferenças introduzidas pela heterogeneidade por meio de três técnicas dosimétricas experimentais: termoluminescência, filmes radiocrômicos e ionométrica. Os resultados experimentais foram comparados com as simulações de Monte Carlo e com um sistema de planejamento computadorizado comercial, apto a realizar correções de heterogeneidade em braquiterapia. Discutimos as principais etapas de desenvolvimento deste objeto simulador, seus resultados experimentais e as comparações com os demais sistemas. As conclusões e as etapas futuras deste projeto também são apresentadas. / High dose rate brachytherapy is one of the most widely used modalities in brachytherapy for cancer treatment The various technological advances and the development of treatment techniques have made high dose rate brachytherapy as one of the state of the art methods for the treatment of some cancers. Part of this progress is credited to the improvement in the accuracy and absorbed dose prescription recommended to patients over the years. This advance currently allows the possibility of performing dosimetric calculations, by means of computerized planning systems, considering the heterogeneity of patients, such as: tissues and organs with different water compositions (reference medium in radiotherapy), individualized patient\'s contour and introduction of applicators, among others. Such advances require quality control of these tools, in order to ensure that the entire treatment process is satisfactory and accurate. Nowadays, the community needs an experimental system capable of evaluating, since the uncertainty levels if the computerized planning systems are able to consider the heterogeneity of treatments. In this project, we present the development of experimental measurements into a phantom, capable of measuring the differences introduced by heterogeneity through three experimental dosimetric techniques: thermoluminescence, radiochromic films and ionometric. The experimental results were compared with the Monte Carlo simulations and a commercial treatment planning system able to perform correction of heterogeneity in brachytherapy. We discuss the main stages of development of this phantom, their experimental results and comparisons with other systems. The conclusions and future steps to complete this project are also presented.

A braquiterapia é um tratamento clínico que consiste na aplicação de fontes radioativas seladas em certos tipos de tumores. Atualmente, está em fase de implantação o laboratório para produção de fontes de 125I a fim de nacionalizar a produção de fontes para reduzir os custos na sua aplicação e atender a demanda da população brasileira. A tese defendida neste trabalho é o desenvolvimento de um método para o gerenciamento de rejeitos radioativos que serão gerados ao longo da produção dessas fontes. A metodologia aplicada consistiu na criação de etapas de gerenciamento de rejeitos radioativos aplicadas ao 125I que contemplasse o gerenciamento na própria instalação produtora. Os rejeitos radioativos que serão gerados ao longo de todo processo de fabricação das fontes de 125I serão produzidos dentro de três células estanques, localizadas dentro do laboratório. Para cada um dos cenários foram relacionados os rejeitos sólidos, líquidos e gasosos gerados em cada uma das três células de produção. Para rejeitos sólidos e líquidos foram estimados: volume, massa, taxa de entrada no depósito inicial e tempo para liberação em meio ambiente. Para rejeitos gasosos foi estimado: taxa de volatilização do 125I e metodologia para medição dos filtros de carvão ativado. Os resultados apresentados permitem concluir que o laboratório tem condições de realizar o gerenciamento dos rejeitos que produzirá. Implantar um sistema de gerenciamento dentro do próprio laboratório, aperfeiçoará as atividades rotineiras e o licenciamento junto a CNEN. / Brachytherapy is a clinical treatment that consists of the application of sealed radioactive sources in certain types of tumors. The laboratory for the production of 125I sources is currently being implemented in order to nationalize the production of sources to reduce the costs of its application and to meet the demand of the Brazilian population. The thesis defended in this work is the development of a method for the management of radioactive waste that will be generated during the production of these sources. The applied methodology consisted in the creation of steps of management of radioactive waste applied to 125I that contemplated the management in the own production facility. The radioactive wastes that will be generated throughout the manufacturing process of 125I sources will be produced within three sealed cells located inside the laboratory. For each of the scenarios the solid, liquid and gaseous wastes generated in each of the three production cells were related. For solid and liquid wastes were estimated: volume, mass, rate of entry into the initial deposit and time for release into the environment. For gaseous rejects it was estimated: 125I volatilization rate and methodology for the measurement of activated carbon filters. The results presented allow us to conclude that the laboratory is able to perform the management of the wastes it will produce. Implementing a management system within the laboratory, will improve routine activities and licensing with CNEN.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi a síntese e a caracterização físico-química e microestrutural de matrizes cerâmicas porosas à base de hidroxiapatita de cálcio, bem como a avaliação de um pó de hidroxiapatita comercial, com potencialidade para atuarem como matrizes para incorporação de radionuclídeos de fontes radioativas para uso em braquiterapia. Pós de hidroxiapatita de cálcio foram sintetizados por via co-precipitativa de soluções precursoras de cálcio e fosfato em meio básico. As matrizes correspondentes foram obtidas a partir da compactação axial dos pós à baixa pressão e sinterizadas ao ar. Difração de raios X, fluorescência de raios X, espectrofotometria de infravermelho, análise BET, análise térmica TG-DTA e microscópia eletrônica de varredura foram realizadas para caracterização dos pós e matrizes. O iodo foi incorporado nas matrizes através de um inpregnação de solução aquosa de iodeto de sódio. Foi realizada a quantificação de iodo (simulador de radionuclídeo) nas matrizes através da técnica de análise por ativação neutrônica. Verificou-se que as hidroxiapatitas sintetizada e comercial têm características de hidroxiapatitas bioabsorvíveis. As matrizes de hidroxiapatita apresentaram uma baixa densificação. A porosidade total é da ordem de 55%, e a porosidade aberta de 54%. Comparações feitas entre os resultados de incorporação de iodo e as atividades das fontes de braquiterapia comerciais mostram que a matrizes bioabsorvíveis à base de hidroxiapatita têm grande potencial, porque elas podem ser carregadas com uma ampla faixa de atividade. / The aim of this work was the synthesis and physico-chemical and microstructural characterization of pores ceramic matrices of calcium hydroxyapatites, and also the evaluation of a commercial hydroxyapatite powder, and both with the potency do in view of their possible use act as matrices for radionuclide incorporation of bioresorbable radioactive sources for the use of brachytherapy. Calcium hydroxyapatite powders were synthesized by co-precipitation of precursor solutions of calcium and phosphate in basic environment. The corresponding matrices were obtained for uniaxial compaction of powders at low pressure and sinterized in air. X-rays diffraction and fluorescence, infrared spectrphotometry, surface area (BET), thermal analysis (TG-DTA), and scanning electron microscopy were carried out to characterize the powders and the matrices. Iodine was incorporated in the matrices through impregnation of sodium iodine aqueous solution. The amount of incorporated iodine (radionuclide simulator) was done by neutron activation. Both hydroxyapatites have characteristics for bioabsorption. The matrices showed a low densification with total porosity of about 55%, and open porosity of about 54%. Through comparisons done between the results of incorporated iodine and the activities of the commercial brachytherapy sources show that the bioresorbable matrices of hydroxyapatites have great potential.

Mesmo não estando entre os casos de câncer com maior incidência, os tumores oculares têm acometido a população brasileira. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP), juntamente à Escola Paulista de Medicina (UNIFESP), criou um projeto que visa o desenvolvimento e implementação de um tratamento de câncer oftálmico alternativo que consiste na utilização de sementes de irídio-192 em braquiterapia. O Projeto surgiu pelo motivo da Escola Paulista tratar muitos casos oncológicos no âmbito do Sistema Único de Saúde (SUS) e pela experiência em pesquisas de fontes radioativas seladas do grupo de braquiterapia do IPEN. A metodologia foi desenvolvida a partir da infraestrutura disponível e pela experiência dos pesquisadores. O protótipo desenvolvido da semente se apresenta com um núcleo (irídio em liga de irídio-platina) de 3,0mm de comprimento selado por uma cápsula de titânio de 0,8mm de diâmetro externo, 0,05mm de espessura de parede e 4,5mm de comprimento. Nenhum estudo sobre a confecção destas sementes foi encontrado em literatura disponível. Criou-se uma metodologia que envolveu: caracterização do fio, criação do dispositivo para ativação neutrônica dos núcleos e testes de estanqueidade da fonte produzida. A análise dos resultados comprovaram a viabilidade do método. Como sugestão para trabalhos futuros, estudos quanto à metrologia e dosimetria destas fontes e aprimoramento da metodologia devem ser realizados, para uma futura implementação em caráter nacional. / Even ocular tumors are not among the cases with a higher incidence, they affect the population, especially children. The Institute of Energy and Nuclear Research (IPEN-CNEN/SP) in partnership with Escola Paulista de Medicina (UNIFESP), created a project to develop and implement a alternative treatment for ophthalmic cancer that use brachytherapy iridium-192 seeds. The project arose by reason of the Escola Paulista treat many cancer cases within the Unified Health System (SUS) and the research experience of sealed radioactive sources group at IPEN. The methodology was developed from the available infrastructure and the experience of researchers. The prototype seed presents with a core (192-iridium alloy of iridium-platinum) of 3.0 mm long sealed by a capsule of titanium of 0.8 mm outside diameter, 0.05 mm wall thickness and 4,5mm long. This work aims to study and develop a seed of iridium-192 from a platinum-iridium alloy. No study on the fabrication of these seeds was found in available literature. It was created a methodology that involved: characterization of the material used in the core, creation of device for neutron activation irradiationand ans seed sealing tests. As a result, proved the feasibility of the method. As a suggestion for future work, studies regarding metrology and dosimetry of these sources and improvement of the methodology should be carried out, for future implementation in national scope.

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. / This work presents a calculational methodology for dose determination in human eye structures, such as: sclera, choroid, retina, lens, vitreous body, optic nerve and disc, and cornea, as well as tumor due to treatment to the eye plaques. A human eye model was constructed taking into consideration its main structural and dimension characteristics. Beyond that a mathematical model for the Co-60 and I-125 plaques with all geometric details were built employing the MCNP-4C code. This model is able to calculate the axial and radial doses in any point of the eye and for each of its structures. An acrylic eye simulator was also built with the aim to obtain experimental results for the both model validations. This simulator is made of an acrylic sphere split into foils of 1 mm thickness which allow the introduction a radiographic film to measure the axial and radial doses. The experimental data were used to validate the MCNP-4C results. The data from the mathematical model will serve as the basis to build a data bank for all the eye structures allowing different position and sizes of tumor as well as the replacement of all ophthalmic plaques used in the treatment. This data bank will be the principal part for the construction of a national software for the dose calculation and can be of great help for a reliable treatment system planning in radiotherapy/brachytherapy.

Orientador: Luis Otavio Zanatta Sarian / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-11-07T13:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AntonioCarlosZulianide_D.pdf: 2312185 bytes, checksum: 6a45c1be8238c13c3a584fdc2ef426e4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Introdução: Ensaios clínicos das últimas duas décadas do século XX demonstraram a superioridade da radioterapia associada à quimioterapia na abordagem do carcinoma espinocelular do colo do útero (CEC). Contudo, tais estudos abordaram todos os estádios clínicos e para o subgrupo de mulheres com CEC estádio IIIB e os benefícios da quimioterapia não foram totalmente comprovados. Objetivos: Esta tese divide-se em dois estudos: 1) uma comparação histórica de sobrevida livre de doença (SLD), sobrevida total (ST) e toxicidade de tratamento em mulheres com CEC IIIB submetidas à braquiterapia de baixa taxa de dose (BBTD) versus braquiterapia de alta taxa de dose exclusiva (BATD) versus braquiterapia de alta taxa de dose associada à quimioterapia (BATD-QT) e 2) um ensaio clínico aleatorizado comparando esses mesmos parâmetros em mulheres submetidas à BATD versus BATD-QT. Métodos: Na comparação histórica de tratamentos, foram levantados os dados de evolução de pacientes admitidas entre 1985 e 2005 no CAISM-UNICAMP e seguidas até 2007, totalizando 230 pacientes com CEC IIIB que receberam BBTD (42 pacientes), BATD (155 pacientes) ou BATD-QT (33 pacientes). As SLD e ST das mulheres nos três grupos foram comparadas usando curvas de sobrevida tipo Kaplan-Meyer e testes de log-rank. Já o ensaio clínico aleatorizado foi realizado entre setembro de 2003 e julho de 2010. Foram incluídas no estudo 147 mulheres com CEC IIIB. Após aceitarem participar e assinarem o termo de consentimento, as mulheres foram randomizadas para BATD ou BATD-QT através de planilha de aleatorização criada pelo programa SAS e trazida ao conhecimento de pacientes e médicos através de envelopes opacos. Todas as mulheres receberam teleterapia com dose de 45Gy para a região pélvica em 25 frações, 14,4Gy de reforço no(s) paramétrio(s) comprometido(s) e BATD em quatro frações semanais de 7Gy, prescritos no ponto A. O grupo BATD-QT recebeu cisplatina concomitante semanal (40mg/m2) durante a teleterapia pélvica. O follow-up durou até janeiro de 2013, (72 pacientes do grupo com cisplatina e 75 no grupo-controle), com o seguimento médio de 54,9 meses (intervalo interquartil = 55,4 meses). Comparações de SLD e ST foram realizadas usando curvas de Kaplan-Meyer, testes de log-rank e modelos multivariados de Riscos Proporcionais de Cox, os quais englobaram características clínicas das mulheres como variáveis de controle. Resultados: Na comparação histórica, a SLD média para o grupo BATD foi de 60%, para BBTD 45% e para BATD-QT foi de 65% (p = 0,02). Já a ST foi de 65% para o grupo BATD, 49% para BBTD e a ST em dois anos para o grupo BATD-QT foi de 86% (p = 0,02). A toxicidade retal de grau II foi de 7% para o grupo que recebeu BBTD, de 4% para BATD e 7% para o grupo BATD-QT, que teve um caso de toxicidade retal grau IV. No ensaio clínico aleatorizado, mulheres alocadas no grupo BATD-QT tiveram SLD significativamente melhor (RR = 0,52, 95% CI 0,28-0,98, p = 0,04), porém não houve diferença em relação a ST (RR = 0,67, 95% CI 0,37-1,183, p = 0,16). Mulheres com Karnofsky <90 tiveram uma SLD significativamente pior (RR = 2,52, 95% CI 1,23-4,78, p = 0,01). O mesmo ocorreu para as mulheres com invasão parametrial bilateral até a parede óssea (RR = 2,93, 95% CI 1,21-7,13, p = 0,02), e a hemoglobina média durante o tratamento <10mg/dL (RR = 2,22, 95% CI 1,01-4,93, p = 0,04). A ST também foi menor em mulheres com Karnofsky <90 (RR = 2,75, 95% CI 1,29-5,87, p <0,01), e hemoglobina média durante o tratamento <10mg/dL (RR = 2,82, 95% CI 1,27-6,29, p = 0,01). Conclusões: Na revisão da série histórica, as pacientes que receberam braquiterapia de alta taxa de dose tiveram melhores SLD e ST, e as taxas de toxicidade não foram diferentes entre os três grupos. O ensaio clínico, que é o único estudo controlado randomizado comparando a BATD-QT e BATD para CEC IIIB, sugere que há um pequeno, mas significativo, benefício na SLD com a adição de cisplatina à BATD, com uma toxicidade aceitável / Abstract: Introduction: Clinical trials of the last two decades of the twentieth century demonstrated the superiority of radiotherapy combined with chemotherapy in the management of squamous cell carcinoma of the cervix (SCC). However, such studies have addressed all clinical stages and for the subgroup of women with stage IIIB SCC the benefits of chemotherapy have not been fully proven. Objectives: This thesis is divided into two studies: 1) a historical comparison of disease-free survival (DFS), overall survival (OS) and toxicity of treatment in women with SCC IIIB undergoing low-dose rate brachytherapy (LDR) brachytherapy versus high dose rate exclusive (HDR) brachytherapy versus high dose rate associated with chemotherapy (CHT) and 2) a randomized clinical trial comparing these parameters in women undergoing HDR versus CHT. Methods: In the historical comparison of treatments, data on the outcomes of patients admitted between 1985 and 2005 in CAISM-Unicamp and followed until 2007 were collected, totaling 230 patients with SCC stage IIIB who received either LDR (42 patients), HDR (155 patients) or CHT (33 patients). The DFS and OS of women in the three groups were compared using Kaplan-Meyer survival curves and the "log-rank" test. The randomized clinical trial was conducted between September 2003 and July 2010. A total of 147 with SCC stage IIIB were included. After accepting to participate and signing the consent form, women were randomized to HDR or CHT through a randomization spreadsheet created by SAS program and concealment allocation of patients through opaque envelopes. Patients of either the CHT or HDR groups received external-beam radiation (45 Gy) to the entire pelvic region in 25 fractions over a 5-week period. Compromised parametria were treated with 14.4 Gy boost. High-dose rate brachytherapy consisted of four weekly fractions of 7 Gy prescribed to point A. Patients in the CHT group also received concomitant weekly cisplatin (40mg/m2) during the pelvic external beam radiotherapy. The follow-up lasted until January 2013 (72 patients in the cisplatin group and 75 in the control group), with a mean follow-up of 54.9 months (interquartile range = 55.4 months). Comparisons of DFS and OS were performed using Kaplan-Meyer log-rank tests and multivariate models of Cox proportional hazards model, which encompassed the clinical characteristics of women as control variables. Results: In the historical comparison, the DFS for the group HDR was 60% , 45% for LDR and 65% for CHT (p = 0.02). The OS was 65% for the HDR group, 49% for LDR and 86% for CHT (p = 0.02). The Grade II rectal toxicity was 7% for LDR, 4% in HDR patients and 7% in CHT group, which had a case of rectal toxicity grade IV. In the randomized clinical trial, women in the CHT group had significantly better DFS (RR = 0.52, 95% CI from 0.28 to 0.98, p = 0.04), but there was no difference in OS (RR = 0.67, 95% CI 0.37 to 1.183, p = 0.16). Women with Karnofsky <90 had a significantly worse DFS (RR = 2.52, 95% CI 1.23 to 4.78, p = 0.01). The same was true for women with bilateral parametrial invasion to the bone wall (RR = 2.93, 95% CI 1.21 to 7.13, p = 0.02), and mean hemoglobin during treatment <10mg/dL (RR = 2.22, 95% CI 1.01 to 4.93, p = 0.04). The OS was also lower in women with Karnofsky <90 (RR = 2.75, 95% CI 1.29 to 5.87, p <0.01), and mean hemoglobin during treatment <10mg/dL (RR = 2, 82, 95% CI 1.27 to 6.29, p = 0.01). Conclusions: Patients who received HDR had better DFS and OS, and toxicity rates were not different among the three groups. The randomized trial, which is the only randomized controlled study comparing HDR and CHT for CEC IIIB, suggests that there is a small but significant DFS benefit with the addition of cisplatin to HDR, with acceptable toxicity / Doutorado / Oncologia Ginecológica e Mamária / Doutor em Ciências da Saúde

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. / This work presents a calculational methodology for dose determination in human eye structures, such as: sclera, choroid, retina, lens, vitreous body, optic nerve and disc, and cornea, as well as tumor due to treatment to the eye plaques. A human eye model was constructed taking into consideration its main structural and dimension characteristics. Beyond that a mathematical model for the Co-60 and I-125 plaques with all geometric details were built employing the MCNP-4C code. This model is able to calculate the axial and radial doses in any point of the eye and for each of its structures. An acrylic eye simulator was also built with the aim to obtain experimental results for the both model validations. This simulator is made of an acrylic sphere split into foils of 1 mm thickness which allow the introduction a radiographic film to measure the axial and radial doses. The experimental data were used to validate the MCNP-4C results. The data from the mathematical model will serve as the basis to build a data bank for all the eye structures allowing different position and sizes of tumor as well as the replacement of all ophthalmic plaques used in the treatment. This data bank will be the principal part for the construction of a national software for the dose calculation and can be of great help for a reliable treatment system planning in radiotherapy/brachytherapy.

A braquiterapia de alta taxa de dose é uma das modalidades mais utilizadas em braquiterapia para o tratamento de câncer. Os diversos avanços tecnológicos, bem como a evolução das técnicas de tratamento tornaram a braquiterapia de alta taxa de dose 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, introdução de aplicadores, dentre outros. Tais avanços demandam o controle de qualidade destas ferramentas, com objetivo de assegurar que todo o processo de tratamento seja satisfatório e acurado. Até o momento, a comunidade carece de um sistema experimental capaz de avaliar, considerando os níveis de incerteza, se os sistemas de planejamento computadorizados são aptos a considerar a heterogeneidade dos tratamentos. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de medidas experimentais em um objeto simulador, com capacidade de mensurar as diferenças introduzidas pela heterogeneidade por meio de três técnicas dosimétricas experimentais: termoluminescência, filmes radiocrômicos e ionométrica. Os resultados experimentais foram comparados com as simulações de Monte Carlo e com um sistema de planejamento computadorizado comercial, apto a realizar correções de heterogeneidade em braquiterapia. Discutimos as principais etapas de desenvolvimento deste objeto simulador, seus resultados experimentais e as comparações com os demais sistemas. As conclusões e as etapas futuras deste projeto também são apresentadas. / High dose rate brachytherapy is one of the most widely used modalities in brachytherapy for cancer treatment The various technological advances and the development of treatment techniques have made high dose rate brachytherapy as one of the state of the art methods for the treatment of some cancers. Part of this progress is credited to the improvement in the accuracy and absorbed dose prescription recommended to patients over the years. This advance currently allows the possibility of performing dosimetric calculations, by means of computerized planning systems, considering the heterogeneity of patients, such as: tissues and organs with different water compositions (reference medium in radiotherapy), individualized patient\'s contour and introduction of applicators, among others. Such advances require quality control of these tools, in order to ensure that the entire treatment process is satisfactory and accurate. Nowadays, the community needs an experimental system capable of evaluating, since the uncertainty levels if the computerized planning systems are able to consider the heterogeneity of treatments. In this project, we present the development of experimental measurements into a phantom, capable of measuring the differences introduced by heterogeneity through three experimental dosimetric techniques: thermoluminescence, radiochromic films and ionometric. The experimental results were compared with the Monte Carlo simulations and a commercial treatment planning system able to perform correction of heterogeneity in brachytherapy. We discuss the main stages of development of this phantom, their experimental results and comparisons with other systems. The conclusions and future steps to complete this project are also presented.

A braquiterapia de baixas taxas de dose realizada com sementes de 125I tem sido amplamente usada por décadas em variados sítios anatômicos, com bons resultados clínicos. O advento de algoritmos para cálculo de dose baseados em modelos (MBDCAs) permitiu aprimorar oestudo de deposição da dose considerando heterogeneidades como diferentes tecidos, órgãos,aplicadores com composições diferentes da água, proporcionando a análise em geometriascomplexas. As simulações matemáticas realizadas através destes algoritmos possibilitam odesenvolvimento de modelos fisicamente mais acurados que estendem sua aplicabilidade àverificação de sistemas de planejamento em braquiterapia. Neste trabalho foram estudadasconfigurações de objetos simuladores confeccionados para medidas experimentais e simuladosatravés do código MCNP de Monte Carlo a fim de observar as diferenças ocasionadas pelaintrodução de heterogeneidades quando presentes fontes de 125I de baixa taxa de dose. Para estepropósito, distintas as vertentes do tema foram abordadas, entre elas o estudo da influênciaexercida pelos parâmetros de densidade e composição dos materiais tecido equivalentes. Osresultados obtidos demonstraram que, o efeito que a composição de cada um dos materiaisexerce sobre a deposição de dose é mais expressivo que o efeito de sua densidade. Em outroestudo, foi estabelecida uma relação para estimar, de maneira simples, a dose de atenuação detecidos heterogêneos a partir da aferição ou simulação da dose obtida num objeto simuladorconstituído por PMMA, metodologia que pode ser desenvolvida e implementada na rotina clínica.Para complementação das análises dos estudos dosimétricos com a presença deheterogeneidades, foi realizada a validação da geometria simulada da semente de 125I, onde sereproduziu a metodologia de cálculo dosimétrico presente no TG-43 da AAPM. Além disto, foirealizado o estudo teórico da dependência energética dos dosímetros termoluminescentes paraanalisar a variação de sua resposta conforme a energia. A metodologia desenvolvida para oestudo dos efeitos da heterogeneidade na deposição de dose é recomendada na avaliação desistemas de planejamento computadorizados que possuem algoritmos de cálculo de dosebaseados em modelos, quando utilizadas fontes de 125I com baixa taxa de dose, de forma acontribuir na incorporação de novas estimativas de doses com maior acurácia. / The low dose rate brachytherapy performed with 125I seeds has been widely used for decades in various anatomical sites with good clinical results. The advent of model-based dose calculation algorithms (MBDCAs) allowed improving the study of dose deposition considering patients heterogeneities such as tissues and organs with different compositions, patient contouring, and influence of applicators, providing the analysis in complex geometries. The mathematical simulations performed through algorithms enable the development of models physically much more accurate, extending its applicability to verify brachytherapy planning systems. In this work, different configurations of phantoms were confectioned for experimental studies and simulations using the Monte Carlo MCNP code to observe the differences caused by the introduction of heterogeneities for low dose rate brachytherapy using 125I sources. For this purpose, different aspects of the theme were discussed, among them the influence exerted by the density and composition parameters of the tissue equivalent materials. The results showed that each material composition effect in the dose deposition is more expressive than its density effect. In another study, a ratio was established to estimate the heterogeneous tissues attenuation from the dose measurement or simulation obtained using a PMMA phantom, this methodology can be developed and implemented in the clinical routine. In order to complement the analysis of the dosimetric studies with heterogeneities presence, the 125I seed simulated geometry was validated, showing the reproduction of the calculation methodology present in TG-43 of the AAPM. In addition, the theoretical study of the energy dependence of the thermoluminescent dosimeters was performed to analyze the variation its response according to energy. The methodology developed for the heterogeneity effects study on dose deposition is recommended for the evaluation of planning systems that use model-based dose calculation algorithms for low dose rate 125I sources, in order to contribute to the incorporation of dose estimates with greater accuracy.

Orientador: Gustavo Antonio de Souza / Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Fculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AntonioCarlosZulianide.pdf: 598859 bytes, checksum: cc2009c372f59acce1e8c3e3f2c0778d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Objetivos: Comparar os índices de sobrevida global, intervalo livre de doença e toxicidade nas diferentes técnicas de radioterapia pós-operatória para câncer do endométrio estádio IB, graus histológicos 1 e 2. Métodos: Conduziu-se uma comparação histórica entre tratamentos, em que foram incluídas 133 mulheres com adenocarcinoma endometrióide do endométrio estádio IB, graus histológicos 1 e 2, com seguimento mínimo de cinco anos, tratadas no CAISM/UNICAMP de 1988 a 2004. A teleterapia (grupo Tele) foi realizada em 22 pacientes, de 1988 a 1996, no aparelho de megavoltagem acelerador linear 10MV, utilizando a técnica de quatro campos. A dose total média em pelve foi de 46,2 Gy, em frações diárias de 1,8 a 2,0 Gy, cinco vezes por semana. A braquiterapia de baixa taxa de dose (grupo LDRB) foi realizada entre 1992 e 1995, em 19 mulheres, com uma inserção de Césio 137 de 60 Gy. Quatorze mulheres não receberam tratamento adjuvante com radioterapia (grupo Sem RT), tendo sido operadas entre 1990 e 1996. A braquiterapia de alta taxa de dose foi realizada em 78 pacientes (grupo HDRB), de 1996 a 2004, em cinco inserções semanais de 7Gy cada, prescritos a 0,5cm do cilindro vaginal, com 4 cm de extensão. As toxicidades aguda e tardia foram avaliadas de acordo com a escala Common Toxicity Criteria and the Radiation Therapy Oncology Group Toxicity Criteria. O tempo de sobrevida foi descrito por curvas de sobrevida, gerados pelo método de Kaplan-Meier, onde os tempos associados aos grupos de tratamento foram comparados. Foi considerado o nível de significância estatística de 5%. Resultados: A Sobrevida livre de doença aos 5 anos foi 94,6% para o grupo HDRB, 94,1% para o grupo LDRB, 100% para o grupo Tele e 100% para o grupo Sem RT (p=0,681). A Sobrevida global aos 5 anos foi de 86,6% para o grupo HDRB, 89,5% para o grupo LDRB, 90% para o grupo Tele e 90% para o grupo Sem RT (p=0,962). A toxicidade tardia à radioterapia graus 1 e 2 foi de 18% para o grupo HDRB, de 10,5% para o grupo LDRB e de 1% para o grupo Tele. A toxicidade tardia graus 3 a 5 não ocorreu no grupo HDRB, mas foi de 5,3% no grupo LDRB e de 27,3% para o grupo Tele (p<0,001). A piora da toxicidade severa teve relação com a dose de radioterapia maior que 45Gy (p<0,001). Conclusões: As pacientes submetidas à teleterapia adjuvante apresentaram toxicidade muito alta, o que contra-indica esse tratamento para essas pacientes, principalmente com doses maiores que 45Gy. Pode ainda haver um papel para a braquiterapia de alta taxa de dose na adjuvância desses casos, mas ainda há a necessidade de ensaios controlados aleatorizados / Abstract: Objectives: To compare the rates of overall survival, disease-free survival and toxicity in different techniques of postoperative radiotherapy for stage IB, histologic grades 1 and 2 endometrial cancer. Methods: A historical comparison between treatments was made, including 133 women diagnosed with stage IB, histologic grades 1 and 3 endometrial endometrioid adenocarcinoma. Minimum follow-up was 5 years. Treatment was provided from 1988 to 2004 in our institution. From 1988 to 1996, teletherapy (Tele group) was administered by a 10 MV linear accelerator to 22 patients using a four-field technique. Mean pelvic dose was 46.2 Gy in 1.8-2 Gy daily fractions, five times a week. Between 1992 and 1995, low-dose-rate brachytherapy (LDRB group) was given to 19 women with insertion of cesium-137, at a dose of 60 Gy. Between 1990 and 1996, fourteen women underwent surgery and received no adjuvant radiotherapy (NO RT group). From 1996 to 2004, high-dose-rate brachytherapy was given to 78 patients (HDRB group), at a dose of 7Gy in five fractions per week. Prescription dose was delivered at 0.5 cm depth from the surface of the vaginal cylinder, which was 4 cm in length. Acute and late toxicities were scored according to the Common Toxicity Criteria scale and the Radiation Therapy Oncology Group Toxicity Criteria. Survival time was described by survival curves, generated by the Kaplan-Meier method, comparing time periods associated with treatment groups. A statistical significance level was set at 5%. Results: The 5 yeardisease- free survival was 94.6% for the HDRB group, 94.1% for the LDRB group, 100% for the Tele group and 100% for the NO RT group (p=0.681). The 5-year overall survival was 86.6% for the HDRB group, 89.5% for the LDRB group, 90% for the Tele group and 90% for the NO RT group (p = 0.962). Late grade 1 and 2 radiotherapy-related toxicity occurred in 18% of the HDRB group, 10.5% of the LDRB group, and 1% of the Tele group. Late grade 3-5 toxicity did not occur in the HDRB group, but occurred in 5.3% of the LDRB group and 27.3% of the Tele group (p <0.001). Worsening of severe toxicity was related to a radiation dose higher than 45Gy (p<0.001). Conclusion: Patients undergoing adjuvant teletherapy had more severe toxicity, contraindicating this treatment for these patients, especially at doses above 45Gy. There may be a role for adjuvant HDRB in the treatment of these women. However, further randomized controlled trials are still needed to clarify these points / Universidade Estadual de Campi / Ciencias Medicas / Mestre em Tocoginecologia