Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00025.pdf: 1416886 bytes, checksum: 707fc9df397d0d3d2fb2ba9945199c80 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T11:06:37Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T11:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O estudo do efeito da colimação nos detectores de radiação sobre a qualidade de imagem do tomógrafo industrial de terceira geração desenvolvido no IPEN/CNEN-SP é descrito neste trabalho. Três conjuntos de colimadores de chumbo foram projetados e confeccionados, sendo um com janelas retangulares de 2 x 5 x 50 mm e outro com 4 x 10 x 50 mm (largura x comprimento x profundidade) e um terceiro com orifício circular de 5 mm de diâmetro x 40 mm de profundidade. Os colimadores foram projetados para poderem ser facilmente substituídos entre si nos detectores de radiação. Paralelamente, foram confeccionados e utilizadas a eletrônica associada, constituída de analisadores de sinais tipo multicanal de 8 bits contendo a unidade de alta tensão e o amplificador. Dentre as vantagens deste sistema destaca-se a sua capacidade de análise multicanal rápida e possuir uma eletrônica mais simples. Valores de resolução energética comparável com a da literatura foram encontrados utilizando a eletrônica desenvolvida acoplada ao detector de radiação de NaI(Tl). Os efeitos dos colimadores foram avaliados pelas medidas tomográficas em um fantom de polimetilmetacrilato contendo componentes multifásicos estáticos (ferro, alumínio e ar). Fontes de radiação com energias de das fontes de 75Se (97 keV, 121 keV, 136 keV, 265 keV, 279 keV e 400 keV), de 137Cs (662 keV) e de 192Ir (317 keV, 468 keV e 602 keV) observou-se que a melhor imagem do fantom foi obtida com os colimadores de janelas retangulares (fendas) de 2 x 5 x 50 mm. Na avaliação dinâmica da formação de bolhas em coluna simuladora de processos industriais, a melhor imagem foi obtida com a fonte de 192Ir. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A radioterapia de feixe de intensidade modulada (IMRT) no seu modo dinâmico é uma forma de radioterapia tri-dimensional (3D), na qual modula-se um feixe de forma a obter-se a irradiação com campos que possuem perfil variável. Os campos são gerados por um sistema de otimização matemático e transformado em seqüências de movimento ou abertura de lâminas dos colimadores terciários de múltiplas folhas (MLC) ou feixe colimado helicoidal, reproduzindo a fluência de radiação adequada. No processo o operador atribui valores limitantes de dose ao alvo e aos órgãos de risco circunvizinhos para que o sistema de planejamento inverso realize a otimização possível. Após a aprovação do plano de tratamento o mesmo deve ser conferido, através de um controle de qualidade (CQ), onde são verificadas as doses que deverão ser administradas ao paciente, comprovando-se as doses obtidas e aprovadas no plano do sistema de planejamento (SPC). Para este controle os mesmos feixes e campos são medidos em termos de dose absorvida e perfis, através de dosimetria na qual comprova-se que não há erro físico ou dosimétrico no plano que irá tratar o paciente com diferença aceitável de até 5%, também utilizada como tolerância para a aprovação dos 460 casos avaliados nesta tese. Foram apresentados as metodologias para a aceitação no primeiro serviço a utilizá-la no Brasil e os testes de controle de qualidade de dois serviços de radioterapia, desde agosto de 2001 à maio de 2006 e no outro serviço de outubro de 2007 a maio de 2008, com controle de qualidade que permitiram os respectivos tratamentos clínicos com dados de 4 anos, ou seja, 460 casos com 3935 campos de tratamento verificados individualmente por dosimetria. Isto possibilitou o aperfeiçoamento da metodologia e garantia da qualidade nos tratamentos de IMRT dinâmico destes pacientes. / The intensity modulated radiation therapy (IMRT) is a type of radiation therapy using dynamic sliding window which modulated the beamlets of each field which are thus obtained as a variable profile. The multiple fields are obtained by mathematic optimization in special treatment planning system. In this way, the resulted field is generated by leaf sequencing using the multi-leaf collimator (MLC) or helicoidally beam. The optimization is an interactive process with operator and planning system where the dose prescription to target and dose limit for organ of risk are inserted to obtain the acceptable beam fluence and this process is named as inverse planning. The planning approved by physician should checked by means of dosimetry in order to assure the correct dose delivery; this action is the main task of a quality control (QC) program. The QC is performed by measurements of total absorbed dose and profile for each field planned for the patient. The acceptance level is 5% for total dose and was used for all 460 cases and 3935 fields analyzed between August 2001 to May 2006 at Albert Einstein Hospital and October 2007 to May 2008 at the Centro Infantil Dr. Boldrini. This work performs an analysis of the QC of treatments plans for all patients treated with IMRT. During four years the methodologies were frequently improved and upgradated for each tumor site and could thus be assured for the required quality of all treatments with dynamic IMRT.

A radioterapia de feixe de intensidade modulada (IMRT) no seu modo dinâmico é uma forma de radioterapia tri-dimensional (3D), na qual modula-se um feixe de forma a obter-se a irradiação com campos que possuem perfil variável. Os campos são gerados por um sistema de otimização matemático e transformado em seqüências de movimento ou abertura de lâminas dos colimadores terciários de múltiplas folhas (MLC) ou feixe colimado helicoidal, reproduzindo a fluência de radiação adequada. No processo o operador atribui valores limitantes de dose ao alvo e aos órgãos de risco circunvizinhos para que o sistema de planejamento inverso realize a otimização possível. Após a aprovação do plano de tratamento o mesmo deve ser conferido, através de um controle de qualidade (CQ), onde são verificadas as doses que deverão ser administradas ao paciente, comprovando-se as doses obtidas e aprovadas no plano do sistema de planejamento (SPC). Para este controle os mesmos feixes e campos são medidos em termos de dose absorvida e perfis, através de dosimetria na qual comprova-se que não há erro físico ou dosimétrico no plano que irá tratar o paciente com diferença aceitável de até 5%, também utilizada como tolerância para a aprovação dos 460 casos avaliados nesta tese. Foram apresentados as metodologias para a aceitação no primeiro serviço a utilizá-la no Brasil e os testes de controle de qualidade de dois serviços de radioterapia, desde agosto de 2001 à maio de 2006 e no outro serviço de outubro de 2007 a maio de 2008, com controle de qualidade que permitiram os respectivos tratamentos clínicos com dados de 4 anos, ou seja, 460 casos com 3935 campos de tratamento verificados individualmente por dosimetria. Isto possibilitou o aperfeiçoamento da metodologia e garantia da qualidade nos tratamentos de IMRT dinâmico destes pacientes. / The intensity modulated radiation therapy (IMRT) is a type of radiation therapy using dynamic sliding window which modulated the beamlets of each field which are thus obtained as a variable profile. The multiple fields are obtained by mathematic optimization in special treatment planning system. In this way, the resulted field is generated by leaf sequencing using the multi-leaf collimator (MLC) or helicoidally beam. The optimization is an interactive process with operator and planning system where the dose prescription to target and dose limit for organ of risk are inserted to obtain the acceptable beam fluence and this process is named as inverse planning. The planning approved by physician should checked by means of dosimetry in order to assure the correct dose delivery; this action is the main task of a quality control (QC) program. The QC is performed by measurements of total absorbed dose and profile for each field planned for the patient. The acceptance level is 5% for total dose and was used for all 460 cases and 3935 fields analyzed between August 2001 to May 2006 at Albert Einstein Hospital and October 2007 to May 2008 at the Centro Infantil Dr. Boldrini. This work performs an analysis of the QC of treatments plans for all patients treated with IMRT. During four years the methodologies were frequently improved and upgradated for each tumor site and could thus be assured for the required quality of all treatments with dynamic IMRT.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A Radiocirurgia Estereotática é a técnica de tratamento que usa feixes estreitos de radiação focalizados com grande exatidão em uma lesão pequena. A introdução dos colimadores micro multi-lâminas (mMLC) permite que essa técnica alcance um maior grau de conformação de dose na lesão alvo, possibilitando uma menor irradiação das estruturas críticas e dos tecidos normais. Este trabalho visa apresentar os resultados dos testes de aceite e do comissionamento de um acelerador linear Varian ® 6EX dedicado à Radiocirurgia, associado com o colimador multi-lâminas da BrainLab ® instalado no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP (HC-FMUSP) e estabelecer um Programa de Garantia de Qualidade que seja exequível para os serviços que pretendem implantar essa técnica especial. Os resultados dos testes de aceitação mostraram-se coerentes e satisfatórios com as especificações definidas pelo fabricante e os testes de comissionamento ficaram dentro das recomendações internacionais. Os testes e as medidas que compõem o processo de controle de qualidade devem ser específicos para cada unidade de tratamento, assim como a necessidade, a frequência e os níveis de tolerância. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radioterapia de feixe de intensidade modulada (IMRT) no seu modo dinâmico é uma forma de radioterapia tri-dimensional (3D), na qual modula-se um feixe de forma a obter-se a irradiação com campos que possuem perfil variável. Os campos são gerados por um sistema de otimização matemático e transformado em seqüências de movimento ou abertura de lâminas dos colimadores terciários de múltiplas folhas (MLC) ou feixe colimado helicoidal, reproduzindo a fluência de radiação adequada. No processo o operador atribui valores limitantes de dose ao alvo e aos órgãos de risco circunvizinhos para que o sistema de planejamento inverso realize a otimização possível. Após a aprovação do plano de tratamento o mesmo deve ser conferido, através de um controle de qualidade (CQ), onde são verificadas as doses que deverão ser administradas ao paciente, comprovando-se as doses obtidas e aprovadas no plano do sistema de planejamento (SPC). Para este controle os mesmos feixes e campos são medidos em termos de dose absorvida e perfis, através de dosimetria na qual comprova-se que não há erro físico ou dosimétrico no plano que irá tratar o paciente com diferença aceitável de até 5%, também utilizada como tolerância para a aprovação dos 460 casos avaliados nesta tese. Foram apresentados as metodologias para a aceitação no primeiro serviço a utilizá-la no Brasil e os testes de controle de qualidade de dois serviços de radioterapia, desde agosto de 2001 à maio de 2006 e no outro serviço de outubro de 2007 a maio de 2008, com controle de qualidade que permitiram os respectivos tratamentos clínicos com dados de 4 anos, ou seja, 460 casos com 3935 campos de tratamento verificados individualmente por dosimetria. Isto possibilitou o aperfeiçoamento da metodologia e garantia da qualidade nos tratamentos de IMRT dinâmico destes pacientes. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Wakefields and the corresponding frequency-domain phenomenon beam coupling impedance have been well studied for a number of years as a source of beam instabilities within particle accelerators. With the development of the Large Hadron Collider (LHC) and the large beam currents stored in the LHC during fills for physics production, wakefield driven instabilities and strong beam induced heating have become a limiting factors in luminosity production due to both instantaneous luminousity and the available time for collisions.In this thesis is presented an in depth study of the beam coupling impedance of two important (from an impedance and operational point of view) devices in the LHC; the collimation system and the injection kicker magnets (MKIs). These systems have both been sources of concern for the beam impedance of the LHC, the collimators due to their large transverse impedance and the MKIs due to the strong heating observed during the increased of beam current during operation in 2011 and 2012. The source of the heating for the MKIs is studied in depth, found to be power lost by the beam to wakefields in the MKIs. Simulations and measurements are used to characterise the impedance and localise the areas responsible for the high impedance, here the beam screen and ferrite yoke of the magnet; improvements are proposed to better screen the ferrite yoke and verified. A new RF damping system using ferrite for the collimation system is studied and compared to the existing RF damping system, focusing on the heating of the damping system. Highlights include a new method for measuring the quadrupolar and constant transverse impedances of an asymmetric structure using a coaxial wire technique is proposed and verified using computational simulations, and a study of the heat loss in a ferrite damped cavity, focusing on the location of the power loss for cavities being damped to varying degrees.

This work establishes a framework for Monte Carlo simulations of complex, modulated electron fields produced by Varian's TrueBeam medical linear accelerator for investigations into modulated electron radiation therapy (MERT) and combined modulated photon and electron radiation therapy (MPERT). Both MERT and MPERT have shown potential for reduced low dose to normal tissue without compromising target coverage in the external beam radiation therapy of some breast, chest wall, head and neck, and scalp cancers. This reduction in low dose could translate into the reduction of immediate radiation side effects as well as long term morbidities and incidence of secondary cancers. Monte Carlo dose calculations are widely accepted as the gold standard for complex radiation therapy dose modelling, and are used almost exclusively for modelling the complex electron fields involved in MERT and MPERT. The introduction of Varian's newest linear accelerator, the TrueBeam, necessitated the development of new Monte Carlo models in order to further research into the potential role of MERT and MPERT in radiation therapy. This was complicated by the fact that the field independent internal schematics of TrueBeam were kept proprietary, unlike in previous generations of Varian accelerators. Two approaches are presented for performing Monte Carlo simulations of complex electron fields produced by TrueBeam. In the first approach, the dosimetric characteristics of electron fields produced by the TrueBeam were first compared with those produced by an older Varian accelerator, the Clinac 21EX. Differences in depth and profile characteristics of fields produced by the TrueBeam and those produced by the Clianc 21EX were found to be within 3%/3 mm. Given this information, complete accelerator models of the Clinac 21EX, based on its known internal geometry, were then successfully modified in order to simulate 12 and 20 MeV electron fields produced by the TrueBeam to within 2%/2 mm of measured depth and profile curves and to within 3.7% of measured relative output. While the 6 MeV TrueBeam model agreed with measured depth and profile data to within 3%/3 mm, the modified Clinac 21EX model was unable to reproduce trends in relative output as a function of field size with acceptable accuracy. The second approach to modelling TrueBeam electron fields used phase-space source files provided by Varian that were scored below the field-independent portions of the accelerator head geometry. These phase-spaces were first validated for use in MERT and MPERT applications, in which simulations using the phase-space source files were shown to model depth dose curves that agreed with measurement within 2%/2 mm and profile curves that agreed with measurement within 3%/3 mm. Simulated changes in output as a function of field size fell within 2.7%, for the most part. In order to inform the positioning of jaws in MLC-shaped electron field delivery, the change in output as a function of jaw position for fixed MLC-apertures was investigated using the phase-space source files. In order to achieve maximum output and minimize treatment time, a jaw setting between 5 and 10 cm beyond the MLC- field setting is recommended at 6 MeV, while 5 cm or closer is recommended for 12 and 20 MeV with the caveat that output is most sensitive to jaw position when the jaws are very close to the MLC-field periphery. Additionally, output was found to be highly sensitive to jaw model. A change in divergence of the jaw faces from a point on the source plane to a 3x3 mm^2 square in the source plane changed the shape of the output curve dramatically. Finally, electron backscatter from the jaws into the monitor ionization chamber of the TrueBeam was measured and simulated to enable accurate absolute dose calculations. Two approaches were presented for measuring backscatter into the monitor ionization chamber without specialized electronics by turning o the dose and pulse forming network servos. Next, a technique was applied for simulating backscatter factors for the TrueBeam phase-space source models without the exact specifications of the monitor ionization chamber. By using measured backscatter factors, the forward dose component in a virtual chamber was determined and then used to calculate backscatter factors for arbitrary fields to within 0.21%. Backscatter from the jaws was found to contribute up to 2.6% of the overall monitor chamber signal. The measurement techniques employed were not sensitive enough to quantify backscatter from the MLC, however, Monte Carlo simulations predicted this contribution to be 0.3%, at most, verifying that this component can be neglected. / Graduate / 0756 / lloyd.samantha@gmail.com