Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-17T17:35:26Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-17T17:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A utilização da técnica de teleterapia para tratamento de câncer tem sido usada por anos com bons resultados clínicos. Em meados da década de 90, a remoção do filtro aplainador, item que compõe o cabeçote de um acelerador linear de uso clínico, tem sido objeto de estudos por demonstrar bons resultados no tratamento de alguns tipos de câncer. Técnicas utilizadas como Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT) e Radioterapia Estereotáxica (SRT), mostram-se mais eficazes quando não se utiliza o filtro aplainador. A empresa Varian Oncology lançou em 2012 um acelerador linear de uso clínico capaz de operar com o filtro aplainador (FF) e sem o filtro aplainador (FFF), o TrueBeam. Os objetivos desse trabalho são avaliar a homogeneidade de dois importantes parâmetros utilizados para o cálculo de dose nos pacientes submetidos ao tratamento com esse modelo de acelerador linear, a porcentagem de dose profunda (PDP) e índice de qualidade do feixe (TPR20/10). Os dados fornecidos para a análise foram cedidos pelo Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE), Real Hospital Português (RHP) e 3 instituições norte-americanas. Através de uma análise estatística dos dados das instituições citadas pode-se observar melhor o comportamento desses parâmetro que demonstraram-se muito homogêneos e com erros menores que 1% na maioria dos casos, confirmando desse modo que os aceleradores lineares do modelo TrueBeam mantém na maioria das vezes uma boa concordância dos parâmetros analisados. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

L’étude de la dynamique d’un faisceau d’ions de haute intensité dans les lignes de basse énergie (LBE)représente l’un des défis majeurs de la science des accélérateurs. basse énergie, cette dynamique est dominée par le champ de charge d’espace induit par le faisceau lui-même, qui en général est non linéaire et peut entrainer des phénomènes de halo, de grossissement d’émittance et de pertes de faisceau. Toutefois, un faisceau à basse énergie se propageant dans une LBE induit l’ionisation du gaz résiduel présent dans la chambre. Les particules (ions et électrons) issues de l’ionisation sont repoussées ou attirées radialement par le champ de charge d’espace en fonction du signe de leur charge. D’autres réactions physiques ont lieu dans la ligne basse énergie, jouant ainsi un rôle dans la dynamique du faisceau et sur l’établissement du temps et du taux de compensation de charge d’espace. Afin d’obtenir des résultats prédictifs et fiables quantitativement, des simulations de transport de faisceau en régime de compensation de charge d’espace avec le code de calcul warp ont été réalisées en prenant également compte les réactions physiques les plus probables. On discutera ensuite des résultats de ces simulations en lien avec ceux issus de différentes compagnes de mesure réalisées auprès des LBE des projets MYRRHA et IFMIF. / The study of intense ion beam dynamics in lowenergy beam transport line (LEBT) representsone of the most important challenges inaccelerating sciences. At low energy, it isdominated by the space-charge field created bythe beam itself, which is generally non-linearand can induce halo, emittance growth and beamlosses. But, a ion beam at low energypropagating in a LEBT ionises the residual gas.The particles (ions and electrons) fromionisation are repelled or confined radially bythe space charge field according to their chargesign.Other interactions take place in the LEBT,modifying the beam dynamics and the space chargecompensation time and the space-chargecompensation yield. In order to obtain predictiveand precise results quantitatively, numericalsimulations of beam transport in space-chargecompensation regime with WARP code havebeen realized taking account the most probablephysical interactions. Then, we will discuss theresults with comparisons with experimental dataobtained on the MYRRHA and IFMIF LEBT’s

<p>Poznavanje spektra x-zračenja kao i drugih osobina je od izuzetnog&nbsp; značaja&nbsp; kako za planiranje radijacione terapije tako i sa aspekta za&scaron;tite pacijenta i osoblja. Takođe, poznavanje svojstava&nbsp; neutrona&nbsp; nastalih&nbsp; u interakciji fotona sa materijalima<br />oko akceleratora, je od izuzetnog značaja sa dozimetrijskog aspekta. Poslednjih godina sve se vi&scaron;e upotrebljavaju linearni akceleratori bez homogenizacionog filtera tzv. FFF (<em>Flatteninig Filter Free</em>), a kako su karakteristike snopa u toma načinu rada akceleratora jo&scaron; uvek nedovoljno ispitane, njima smo posvetili posebnu pažnju. Urađena su i detaljna dozimetrijska merenja fotona kako u radu sa homogenizacionim filterom (FF) tako i bez njega (FFF), kao i dozimetrijsko merenje neutrona. Direktno merenje samog<br />spektra nekim od detektora (NaI ili HPGe) nije moguće zbog visokih intenziteta stoga smo u radu koristili indirektne metode i to aktivacionu analizu i atenuacionu analizu.<br />Urađena su detaljna dozimetrijska merenja ekvivalentne doze neutrona u terapijskoj sobi sa dva zaokreta hodnika i na osnovu rezultata predložena je korekcija metode za izračunavanje neutronske doze na ulaznim vratima.&nbsp; Fotoaktivacionimmerenjima, gde su se u oba načina rada terapijskog&nbsp; akceleratora pratile aktivnosti izomera ^115m In, ustanovljeno je da se kod dva tipa&nbsp; akceleratora&nbsp; (Elekta Versa HD, Varian TrueBeam)&nbsp; oblik spektra u visokoenergetskom delu znatno razlikuje, kao i da postoji razlika u obliku spektra na ivici polja i u njegovoj sredini.&nbsp; Atenuacionom analizom&nbsp; na osnovu&nbsp; standardnog metoda rekonstrukcije fotonskog spektra putem Laplasovih transforma, dobijene su izvesne razlike u oblicima spektara za dva režima rada. Takođe,&nbsp; rekonstrukcijom spektra putem odabira parametara korekcine funkcije koja bi teorijski oblik spektra (&Scaron;ifova funkcija) trebao da prevede u realan spektar za oba režima rada dobijene su izvesne razlike u oblicima spektra. Dozimetrijska merenja fotonske doze na ulaznim vratima terapijske sobe sa&nbsp; jednim zaokretom, sa i bez homogenizacionog filtera za različite veličine polja i sa i bez vodenog kanistera koji simulira pacijenta u snopu, pokazuju da je izmerena&nbsp; doza na ulaznim vratima u FFF modu rada uvek niža od izmerene doze u slučaju da se koristi homogenizacioni filter.</p> / <p>Knoweledge of the x-ray spectrum as well as other characteristics of the beam is of&nbsp; great&nbsp; importance both for the planning of radiotherapy as well as for the protection of patients and staff. Also, the knowledge of the neutron properties generated&nbsp; in the interaction of photons with materials around the accelerator is of great importance from the dosimetric aspect. In recent years, linear accelerators are increasingly used without a flattening filter, so-called FFF (<em>Flatteninig Filter Free</em>), and as the characteristics of the&nbsp; beam in this mode of operation of the accelerator&nbsp; are still insufficiently&nbsp; investigated, we paid special attention to them. Detailed dosimetric measurements of photons were performed both with (FFF) and without the flattening&nbsp; filter (FF), as well as the dosimetric measurement of the neutron. Direct&nbsp; measurement of the spectrum itself by detectors (NaI or HPGe) is not possible due to&nbsp; high intensities, therefore, we used indirect methods in this work, both activation analysis and attenuation analysis. Detailed&nbsp; dosimetric measurements of the&nbsp; neutron&nbsp; equivalent dose in the therapeutic&nbsp; room with two band maze&nbsp; were made and based on the results, correction of the method for calculating the neutron dose at the entrance door was proposed. It was found by photoactivation measurements, where the activities of the isomer ^115mIn were investigated, that in the two types of accelerators (Elekta Versa HD, Varian TrueBeam) the spectrum shape in the high-energy part is significantly&nbsp; different, and that there is a spectrum difference in the edge of the field and in the middle of the field. Attenuation analysis, based on the standard method of reconstructing the photon spectrum through Laplace transforms, showed&nbsp; some differences in the spectra of&nbsp; the two working&nbsp; modes&nbsp; of accelerators. Also, by reconstructing the spectrum by correction function&nbsp; that&nbsp; should transform&nbsp; the&nbsp; theoretical spectrum&nbsp; form (the Schiff function)&nbsp; into a real spectrum for both modes of operation, certain differences&nbsp; in spectrum shapes were&nbsp; obtained. Dosimetric measurements of the photon dose at the entrance door of treatment room&nbsp; with a single maze with and without a homogenizing filter for different field sizes and with and without a water canister&nbsp; which simulates&nbsp; the patient in a beam showed&nbsp; that the measured dose at the entrance door in the FFF mode is always lower&nbsp; than the measured doses in FF mode.</p>

Neste trabalho, as doses absorvidas produzidas em água pelo feixe de radiação de um Acelerador Linear Clínico - CLINAC 600C TM (Varian), com feixes de fótons de 6MV, foram avaliadas teórica e experimentalmente em configurações de campos quadrados, em seguida, em configurações de campos estreitos e circulares, obtidos com um colimador micro multi-lâminas - mMLC m3TM (BrainLab). A avaliação teórica foi feita por meio de cálculos com o Método de Monte Carlo. As curvas de porcentagem de dose profunda PDP e respectivas razões tecido máximo TMRs derivadas, do CLINAC 600C, medidas experimentalmente, foram validadas por meio de comparações com valores de referência, bem como com medidas usando diferentes detectores. Os resultados indicam diferenças menores que 5% pontualmente e em média menores que 1,5% para cada campo avaliado, quando comparados aos valores do comissionamento anterior (realizado no ano de 1999) e aos valores da literatura. Na comparação das medidas feitas com câmara de ionização e com diodo, a média das diferenças pontuais das curvas de PDP foi de -0,6% e as diferenças entre os perfis laterais de dose ficaram dentro de 1%, na região plana. O diodo fornece medidas de perfil com melhor resolução espacial. Os fatores relativos de dose dos campos abertos, atualizados, concordam com os valores de referência anteriores dentro de 1,03% de discrepância. As curvas de distribuição de dose absorvida em água, atualizadas, são, agora, consideradas de referência e permitem caracterizar o feixe desse CLINAC para o cálculo de dose em pacientes. Os espectros de fótons resultantes das simulações por Monte Carlo com os códigos PENELOPE e MCNP concordam em aproximadamente 80% dos pontos amostrados, sendo que as energias médias de (1,6 ± 0,3)MeV, com o MCNP, e de (1,72 ± 0,08)MeV, com o PENELOPE, são coincidentes. O modelo de fonte simples do CLINAC 600C, criado com o código PENELOPE, permite calcular as distribuições de dose em água, de campos abertos, com discrepâncias da ordem de ±1,0% na dose e de ±0,1 cm na posição, se comparados a medidas experimentais. Esses valores de discrepância atingem os critérios propostos inicialmente para validar o modelo de simulação e garantir sua aplicabilidade nas avaliações dosimétricas da Radioterapia desse CLINAC. A descrição geométrica do mMLC m3 para fins de simulação pelo Método de Monte Carlo, utilizando o código PENELOPE, foi considerada satisfatória ao permitir avaliar a transmissão desse colimador dentro de uma incerteza de ±0,2% e calcular uma subdosagem média de (11,4±2,0)%, devida ao efeito lingüeta-vão, que coincide com o valor determinado experimentalmente de (12,5±2,7)%, específicos para esse projeto de colimador. Os programas de simulação por Monte Carlo, que fazem o uso de um modelo de fonte simples do CLINAC 600C, combinado com o modelo completo do mMLC m3, permitiram calcular PDPs em água, de campos conformados, dentro do intervalo de ±1% de discrepância, enquanto que os fatores relativos de dose de campos conformados pelo mMLC puderam ser calculados com incertezas que variam de 1 a 3% concordando com os valores experimentais. Esses campos avaliados representam campos próximos àqueles usados nos tratamentos. Os resultados do trabalho garantem um conhecimento dosimétrico maior do colimador micro multi-lâminas m3, utilizado nas técnicas de radioterapia e radiocirurgia estereotáxica tridimensionais, e fornece uma ferramenta útil na avaliação das doses produzidas em configurações de campos complexas. / In this work, absorbed dose to water produced by the radiation beam of a clinical linear accelerator - CLINAC 600C TM (Varian), with a photon beam of 6 MV, were evaluated both theoretically and experimentally. This determination includes square and circular field configurations, the last one obtained with a micro multileaf collimator - mMLC m3TM (BrainLab). Theoretical evaluation was performed throughout Monte Carlo method. Experimental measurements of Percentage Depht Dose - PDD and derived Tissue Maximum Ratio - TMR curves from CLINAC 600C were validated by comparison with reference values as well as with measurements using different detectors. The results indicate local differences smaller than 5% and average differences smaller than 1,5% for each evaluated field, if they are compared to the previous commissioning values (made in 1999) and to the values of literature. Comparisons of ionization chamber and diode result in an average local difference of -0,6% for PDD measurements, and within 1% for lateral dose profiles, at depth, in the flat region. Diode provides measurements with better spatial resolution. Current output factors of open fields agree with reference values within 1,03% of discrepancy level. Current absorbed dose distributions in water are, now, considered reference values and allow characterization of this CLINAC for patient dose calculation. The photon spectra resulting from simulations with PENELOPE and MCNP codes agree approximately in 80% of the sampled points, in what average energies of (1,6 ± 0,3)MeV, with MCNP, and of (1,72 ± 0,08)MeV, with PENELOPE, are coincident. The created simple source model of the CLINAC 600C, using the PENELOPE code, allows one to calculate dose distributions in water, for open fields, with discrepancies of the order of ±1,0% in dose and of ±0,1cm in position, if they are compared to experimental measurements. These values met the initial proposed criteria to validate the simulation model and guarantee its applicability in dosimetric evaluations of radiotherapy with this CLINAC. The geometrical description of the mMLC m3 for Monte Carlo purposes, using the PENELOPE code, was considered satisfactory, providing the characterization of relevant physical parameters such as the transmission of the mMLC, within an estimated uncertainty of ±0,2%, and the average underdose of (11,4±2,0)%, due the tongue and groove effect, which is coincident with the experimental value of (12,5±2,7)%, for this particular collimator design. The Monte Carlo simulation codes which combine a single source model of the CLINAC 600C with the full m3 model, allows to calculate dose distributions in water for conformal beams within the discrepancy level of ±1%. However, output factors of conformal beams with the mMLC can be calculated with uncertainties varying from 1 to 3%, when they are compared to experimental results. These evaluated fields represent, and come close to treatment fields. The results of this work guarantee a better dosimetric knowledge of the micro multileaf collimator m3, which is used in three-dimensional stereotactic radiotherapy and radiosurgery techniques. This provides a useful tool in the evaluation of the mMLC as well as the absorbed doses produced in complex field configurations.

No presente trabalho serão apresentadas as diretrizes e os testes necessários para a implantação de um programa de controle de qualidade para o Eclipse 7.3.10 da Varian no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, de acordo com a mais recente publicação da AIEA o TRS 430. Os testes recomendados pelo TRS 430 são basicamente divididos em testes de aceitação, comissionamento (testes dosimétricos e não dosimétricos), e testes rotineiros. O documento da AIEA está sendo implementado para o Eclipse no HC para os feixes de fótons de dois aceleradores lineares da Varian, Clinac 600C e Clinac 2100C. Os testes de aceitação verificaram parâmetros de \"hardware\"; integração do sistema \"network\"; transferência de dados, e \"softwares\". Os resultados obtidos mostraram boa concordância com as especificações do fabricante. Para os testes dosimétricos de comissionamento, foram realizadas medidas de dose absoluta para diversos arranjos experimentais. Esses valores foram comparados com os valores de dose gerados pelo SPTC. A grande maioria dos testes apresentou cerca de 90% a 80% dos pontos comparados, dentro dos níveis de tolerância, ou seja, uma boa concordância entre os valores experimentais e os valores gerados pelo SPTC. Somente arranjos de campos assimétricos apresentaram discordâncias grosseiras, mostrando a necessidade de uma investigação mais apurada para esses casos. Os testes de comissionamento não dosimétricos também apresentaram resultados excelentes, com praticamente todas as ferramentas e desempenho geral do sistema de acordo com as recomendações estipuladas no TRS 430. Foram aplicados também critérios de aceitabilidade para a comparação entre os valores de UMs gerados pelo sistema e os valores de UMs calculados manualmente. Os feixes no Eclipse foram caracterizados com dados transferidos do CadPlan e com dados provenientes do recomissionamento dos aceleradores, assim sendo, para esses testes encontrou- se uma diferença de até 3% para campos conformacionados para os dados de feixe provenientes do recomissionamento dos aceleradores, e de até 4% para os dados de feixe transferidos do CadPlan, sendo que o nível de tolerância estabelecido pelo TRS 430 para o arranjo era de 3%. / This work presents the guidelines and necessary tests tom implement a quality assurance program for Eclipse 7.3.10 from Varian at Hospital das Clinicas, Sao Paulo University School of Medicine - Brazil, in accordance with the new IAEA publication TRS 430. The recommended tests for the TRS 430 air mainly classified into acceptance tests, commissioning (dosimetric and non-dosimetric tests), and routine tests. The IAEA document\'s recommendations are being implemented at the hospital for two Varian linear accelerators - Clinac 600C e Clinac 2100C. The acceptance tests verified \'hardware\', integration of network systems, data transfer and \'software\' parameters. The results obtained are in a good agreement with the manufacturer\'s specifications. Measurements of absolute dose in several set-ups were made for the commissioning dosimetric tests. These data were compared to the absolute doses determined by the TPS. The great majority of the tests showed 90% to 80% of the analyzed data in acceptance levels, with a good agreement between the experimental data and the data determined by the TPS. Only settings with asymmetric fields presented significant discords, showing the need for a more detailed inquiry for these settings. The non-dosimetric commissioning tests have also presented excellent results, with virtually all the system tools and general performance in compliance with TRS 430. The acceptance criteria have been applied for a comparison between the values of MUs generated by TPS and the calculated manually ones. The beams have been characterized for Eclipse with data transferred from CadPlan and with data from recommissioning of accelerators, so for these tests it was found a difference of at least 3% for the conformal field shape for the data originated in the beams of recommissioning and at least 4% for the data proceeded from CadPlan. The tolerance level established by TRS 430 for this setting was 3%.

Neste trabalho é apresentada uma intercomparaçào das características dosimétricas entre três sistemas de colimadores multi-lâminas: Varian Millenium com 120 lâminas, mMLC m3 Brainlab e Varian Mark II ambos com 52 lâminas. A largura da projeção das lâminas no isocentro e na região central do campo é de 0,5 cm; 0,35 cm e 1,0 cm respectivamente. Foram comparadas características dosimétricas comuns aos três sistemas em modo estático e, no modo dinâmico, o trabalho limitou-se aos dois primeiros. Em modo dinâmico, foram realizados testes que avaliam o funcionamento através da irradiação em filme de figuras padrão, como a reprodutibilidade e estabilidade do MLC. Foi testada a linearidade das UM, sensibilidade â interrupção de tratamentos, a constância na velocidade das lâminas encontrando-se em todos os casos dentro do ±3%. Na linearidade da taxa de dose existem diferenças quando este parâmetro diminui. Encontrou-se que o desvio médio da dose é inversamente proporcional à abertura média dos campos dinâmicos. O fator de rendimento em modo dinâmico apresentou variações de até 1% quando o sistema suporte funcional se encontrava em posições laterais. Para os três sistemas de MLC, nos perfis para um mesmo tamanho de campo foi observada uma inclinação maior na região de penumbra para o mMLC; nos fatores de rendimento existem também pequenas diferenças de um sistema para outro. A abertura dosi métrica entre pares de lâminas foi determinado para o MLC 120, mMLC e MLC 52, os valores obtidos para 6 MV foram: (0,202 ± 0,054) cm; (0,157 ± 0,070) cm e (0,189 ± 0,081) cm respectivamente. A transmissão apresentou um comportamento crescente com a profundidade e o tamanho de campo para 6 MV nos três sistemas. Os valores médios determinados com câmara de ionização para 6 MV foram os seguintes: (1,630 ± 0,018)% para o MLC 120; (1,291 ± 0,029)% para o mMLC e (1,638 ± 0,010)% para o MLC 52. Quando testada com filme, a transmissão entre as lâminas e intralâminas apresentou dependência com a posição fora do eixo central tanto no MLC 120 quanto no mMLC. A porcentagem de espalhamento produzido pelo MLC, com relação a um campo aberto de referência de 6 MV foi: (0,297 ± 0,024)% para o MLC 120; (0,239 ± 0,052)% para o mMLC e (0,202 ± 0,028)% para o MLC 52. A penumbra (80-20%) em função do deslocamento fora do eixo não apresentou variações significativas nos três sistemas. Para todos os MLCs, a penumbra apresentou um comportamento crescente em função do tamanho de campo definido pelas lâminas. Em função da profundidade em 6 MV, a penumbra apresentou o menor valor para o mMLC em d max: 2,59 mm e o maior é 6,74 mm para o MLC Mark II a 10 cm de profundidade. A penumbra em função do ângulo que as lâminas formam com o seu eixo de movimento, para o ângulo de 10° no mMLC apresentou um valor 3,74 mm; já para os ângulos maiores, os maiores valores foram os obtidos para o Mark II. A série de testes descrita no presente trabalho permite estabelecer uma rotina no comissionamento de sistemas de MLC que pode ser aplicada nos serviços de Radioterapia que vão comissionar sistemas de MLC para IMRT em modo dinâmico. Os resultados descritos permitem caracterizar cada um dos sistemas de MLC estudados. Não é possível dizer que um sistema é melhor que outro, mas é possível, a partir da escolha de um deles, identificar as possíveis vantagens e desvantagens que cada um vai apresentar. / In this work a dosimetric comparison between three multileaf collimator systems is presented: a Varian Millennium with 120 leaves, Brainlab mMLC m3 and Varian Mark II both with 52 leaves. The width projection at isocenter level in field\'s central region are: 0,5 cm; 0,35 cm and 1,0 cm respectively. Common dosimetric characteristics for the three systems in static mode and dynamic capabilities for the two first were compared. In dynamic mode, tests validating proper MLC function through film irradiation were done, such MLC stability, MU linearity, treatment interruptions sensitivity, stability of MLC in dynamic mode, leaf speed stability, were found within ±3% deviation in all cases. Dose rate linearity showed differences when this parameter decreases in dynamic mode. Average dose errors for fixed width gaps moving at constant speed were found to be proportional to gap errors and inversely proportional to the gap width. Output factors differences delivered through a sweeping gap were found less than ±1% when the gantry was in a lateral position. For the three MLC systems, when comparing beam profiles for the same field was observed that for mMLC presents the sharpest dose gradient region. In the output factors small differences where observed in every MLC system. Dosimetric leaf gap was determined for MLC 120, mMLC and MLC 52, obtained values for a 6 MV beam are: (0,202 ± 0,054) cm; (0,157 ± 0,070) cm and (0,189 ± 0,081) cm respectively. The transmission showed an increase with depth and field width for 6 MV in all the three systems. Average values obtained with ionization chamber for this energy were: (1,630 ± 0,018)% for MLC 120; (1,291 ± 0,029)% for mMLC and (1,638 ± 0,010)% for MLC 52. When obtained through film irradiation, inter and intra leaf transmission showed an off axis dependent behavior for MLC 120 and mMLC. Scatter produced by MLC as a 6 MV open reference field ratio was: (0,297 ± 0,024)% for MLC 120; (0,239 ± 0,052)% for mMLC and (0,202 ± 0,028)% for MLC 52. It was verified that penumbra width (80-20%) as a function of off axis leaf position do not showed significant differences in all systems. As a function of field width defined by MLC leaves, penumbra width presented an increasing behavior. When tests as a depth function in a 6 MV field, penumbra showed the smallest value for the mMLC at dmax: 2,59 mm and the biggest was 6,74 mm for the MLC Mark II AT 10 cm depth. Penumbra dependence with leaf movement axis showed that for 10 deg, the mMLC presented a 3,74 mm value, for larger angles, the higher values were obtained for MLC Mark 11. Described series of tests described in the present investigation allows to establish a commissioning routine for MLC systems, that could be applied in a Radiotherapy Department that will commission those systems for dynamic IMRT. Obtained results allow to characterize every MLC studied system. It is not possible to establish which system is better, but when one is chosen it is feasible to identify vantages and disadvantages that everyone will present.

INTRODUÇÃO: A razão para a radioterapia parcial da mama em comparação ao tratamento convencional da mama inteira baseia-se em 3 pontos: a) cerca de 90% das recidivas locais ocorre na adjacência do tumor primário; b) é possível estabelecer a equivalência de efetividade entre a dose única e o tratamento fracionado convencional; e c) existem dificuldades logísticas, financeiras e emocionais no tratamento fracionado convencional (falta da disponibilidade do aparelho de radioterapia em muitos municípios e desistência de tratamento das mulheres que iniciam a radioterapia convencional). Em maio de 2004 iniciou-se um estudo prospectivo com a eletronterapia intraoperatória adjuvante no carcinoma inicial invasor de mama, porém com sistemática de tratamento diferente de outras técnicas: ao invés de se usar um acelerador linear portátil e dedicado, utilizou-se o acelerador linear estático convencional. Neste trabalho, buscou-se analisar a frequência de complicações imediatas e tardias; o grau de satisfação estética das pacientes com as mamas após o tratamento; e as taxas de sobrevida livre de doença e sobrevida livre de falha local. MÉTODOS: Coletaram-se dados dos prontuários, buscando informações demográficas, do estadiamento inicial, da avaliação histopatológica intraoperatória (margens cirúrgicas e linfonodo sentinela), dados técnicos da eletronterapia e os achados finais em exame de parafina. Além disso, a frequência de complicações imediatas (até um mês de cirurgia) e tardias (depois de um mês), a estética (um ano da cirurgia, usando a escala de Harvard/NSABP/RTOG) e finalmente os índices de sobrevida global e livre de evento. RESULTADOS: Foram incluídas 169 pacientes e destas 35 foram excluídas devido a critérios intraoperatórios (linfonodo sentinela positivo ou margens positivas). Assim, 134 foram analisadas com idade mediana de 57,9 (40-85,4) anos, em um seguimento mediano de 50,6 (1-97,2) meses. Quatro pacientes desenvolveram recidiva local e três tiveram recorrência regional. As estimativas actuariais em 5 anos de sobrevida global, livre de eventos e livre de falha local foram respectivamente 97, 90,5 e 93,6%. A incidência cumulativa de falha local em 5 anos foi de 3,7%. A incidência global de toxicidade aguda foi de 8,2% e tardia de 26,2%. Os resultados estéticos excelentes, bons, regulares e ruins observados foram respectivamente 70,9%, 14,2%, 3,7% e 3,0%. Os tamanhos de colimador utilizados foram 4 cm em 18,7%, 5 cm em 80,6% e 7 cm de 0,7% dos casos. A energia de elétrons escolhida para tratamento foi de 6 MeV em 7,4%, 9 MeV em 52,2%, 12 MeV em 35,8%, 15 MeV em 3,7%, e 18 MeV em 0,7%. Os aceleradores lineares dedicados apresentam opção de energia de elétron variando até 9 MeV. Sendo assim, 40,29% dessa amostra provavelmente seria sub-tratada em equipamentos dedicados, pois foram necessários valores maiores de energia de elétrons para um tratamento adequado. Todas as pacientes fizeram portal-filme para checagem antes do tratamento e em 72,4% o alinhamento entre o disco de proteção e o colimador foi suficiente. No entanto, 27,6% das pacientes tiveram que ter os discos reposicionados. Nenhum caso de infecção no período perihospitalar fora observado. CONCLUSÕES: A eletronterapia intraoperatória com acelerador linear convencional apresentou baixa frequência de complicações e resultados estéticos desfavoráveis, e foi oncologicamente efetiva / INTRODUCTION: The rationale for partial breast radiation therapy when compared to conventional whole breast treatment is based on three points: a) about 90% of local recurrences occur in the adjacent area of the primary tumor, b) it is possible to establish equivalence between the effectiveness of single dose and fractionated conventional treatment, and c) there are logistical, financial and emotional difficulties related to conventional fractionated treatment (lack of availability of radiotherapy facilities in many cities and the high dropout rate of women who start conventional radiotherapy). In May 2004 we started a prospective trial using adjuvant intraoperative electron-beam therapy in early invasive breast cancer, but instead of a dedicated linear accelerator, we used the static conventional linear accelerator. In this study, we aimed to analyze the frequency of early and late complications, the cosmetic satisfaction of patients after treatment, and freedom from disease and local recurrence rates. METHODS: Data were collected from medical records, looking for demographic information, the initial stage, intraoperative and definitive histopathological evaluation of surgical margins and sentinel lymph node, technical data and pathologic staging, and follow-up data. In addition, the frequency of immediate (up to one month of surgery) and late (after one month) complications, aesthetics (one year of surgery, using the scale of Harvard/NSABP/RTOG), and finally the event-free and overal survival were obtained. RESULTS: We included 169 patients and 35 of these were excluded due to intraoperative criteria (positive sentinel lymph nodes or margins). Thus, 134 were analyzed. The median age was 57.9 (40 to 85.4) years and the median follow-up was 50.6 (1 to 97.2) months. Four patients developed local recurrence and three had regional recurrence. The actuarial estimates for overall, event-free, and local failure-free survivals were respectively 97, 90.5, and 93.6%. The crude incidence of local failure at 5 years was 3.7%. The overall incidences of acute and late toxicities were respectively 8.2% and 26.2%. The cosmetic results as excellent, good, fair and bad respectively were observed in 70.9%, 14.2%, 3.7% and 3.0%. Collimator sizes were 4 cm in 18.7%, 5 cm in 80.6%, and 7 cm in 0.7% of cases. The electron energy chosen for treatment was 6 MeV in 7.4%, 9 MeV in 52.2%, 12 MeV in 35.8%, 15 MeV in 3.7% and 18 MeV in 0.7%. The dedicated linear accelerators have electron beam energy ranging up to 9 MeV. Thus, 40.29% of these patients probably would not be treated adequately in dedicated equipment due to the need for higher values of electron energy. All patients underwent portal-film and in 72.4% the alignment between the shielding disc and the collimator was enough. However, in 27.6% of patients it had to be repositioned. No case of infection was observed during perihospitalar time. CONCLUSIONS: Intraoperative electrontherapy using conventional linear accelerator has shown low complications and worsening aesthetics rates, and oncologic efficacy

Neste trabalho, as doses absorvidas produzidas em água pelo feixe de radiação de um Acelerador Linear Clínico - CLINAC 600C TM (Varian), com feixes de fótons de 6MV, foram avaliadas teórica e experimentalmente em configurações de campos quadrados, em seguida, em configurações de campos estreitos e circulares, obtidos com um colimador micro multi-lâminas - mMLC m3TM (BrainLab). A avaliação teórica foi feita por meio de cálculos com o Método de Monte Carlo. As curvas de porcentagem de dose profunda PDP e respectivas razões tecido máximo TMRs derivadas, do CLINAC 600C, medidas experimentalmente, foram validadas por meio de comparações com valores de referência, bem como com medidas usando diferentes detectores. Os resultados indicam diferenças menores que 5% pontualmente e em média menores que 1,5% para cada campo avaliado, quando comparados aos valores do comissionamento anterior (realizado no ano de 1999) e aos valores da literatura. Na comparação das medidas feitas com câmara de ionização e com diodo, a média das diferenças pontuais das curvas de PDP foi de -0,6% e as diferenças entre os perfis laterais de dose ficaram dentro de 1%, na região plana. O diodo fornece medidas de perfil com melhor resolução espacial. Os fatores relativos de dose dos campos abertos, atualizados, concordam com os valores de referência anteriores dentro de 1,03% de discrepância. As curvas de distribuição de dose absorvida em água, atualizadas, são, agora, consideradas de referência e permitem caracterizar o feixe desse CLINAC para o cálculo de dose em pacientes. Os espectros de fótons resultantes das simulações por Monte Carlo com os códigos PENELOPE e MCNP concordam em aproximadamente 80% dos pontos amostrados, sendo que as energias médias de (1,6 ± 0,3)MeV, com o MCNP, e de (1,72 ± 0,08)MeV, com o PENELOPE, são coincidentes. O modelo de fonte simples do CLINAC 600C, criado com o código PENELOPE, permite calcular as distribuições de dose em água, de campos abertos, com discrepâncias da ordem de ±1,0% na dose e de ±0,1 cm na posição, se comparados a medidas experimentais. Esses valores de discrepância atingem os critérios propostos inicialmente para validar o modelo de simulação e garantir sua aplicabilidade nas avaliações dosimétricas da Radioterapia desse CLINAC. A descrição geométrica do mMLC m3 para fins de simulação pelo Método de Monte Carlo, utilizando o código PENELOPE, foi considerada satisfatória ao permitir avaliar a transmissão desse colimador dentro de uma incerteza de ±0,2% e calcular uma subdosagem média de (11,4±2,0)%, devida ao efeito lingüeta-vão, que coincide com o valor determinado experimentalmente de (12,5±2,7)%, específicos para esse projeto de colimador. Os programas de simulação por Monte Carlo, que fazem o uso de um modelo de fonte simples do CLINAC 600C, combinado com o modelo completo do mMLC m3, permitiram calcular PDPs em água, de campos conformados, dentro do intervalo de ±1% de discrepância, enquanto que os fatores relativos de dose de campos conformados pelo mMLC puderam ser calculados com incertezas que variam de 1 a 3% concordando com os valores experimentais. Esses campos avaliados representam campos próximos àqueles usados nos tratamentos. Os resultados do trabalho garantem um conhecimento dosimétrico maior do colimador micro multi-lâminas m3, utilizado nas técnicas de radioterapia e radiocirurgia estereotáxica tridimensionais, e fornece uma ferramenta útil na avaliação das doses produzidas em configurações de campos complexas. / In this work, absorbed dose to water produced by the radiation beam of a clinical linear accelerator - CLINAC 600C TM (Varian), with a photon beam of 6 MV, were evaluated both theoretically and experimentally. This determination includes square and circular field configurations, the last one obtained with a micro multileaf collimator - mMLC m3TM (BrainLab). Theoretical evaluation was performed throughout Monte Carlo method. Experimental measurements of Percentage Depht Dose - PDD and derived Tissue Maximum Ratio - TMR curves from CLINAC 600C were validated by comparison with reference values as well as with measurements using different detectors. The results indicate local differences smaller than 5% and average differences smaller than 1,5% for each evaluated field, if they are compared to the previous commissioning values (made in 1999) and to the values of literature. Comparisons of ionization chamber and diode result in an average local difference of -0,6% for PDD measurements, and within 1% for lateral dose profiles, at depth, in the flat region. Diode provides measurements with better spatial resolution. Current output factors of open fields agree with reference values within 1,03% of discrepancy level. Current absorbed dose distributions in water are, now, considered reference values and allow characterization of this CLINAC for patient dose calculation. The photon spectra resulting from simulations with PENELOPE and MCNP codes agree approximately in 80% of the sampled points, in what average energies of (1,6 ± 0,3)MeV, with MCNP, and of (1,72 ± 0,08)MeV, with PENELOPE, are coincident. The created simple source model of the CLINAC 600C, using the PENELOPE code, allows one to calculate dose distributions in water, for open fields, with discrepancies of the order of ±1,0% in dose and of ±0,1cm in position, if they are compared to experimental measurements. These values met the initial proposed criteria to validate the simulation model and guarantee its applicability in dosimetric evaluations of radiotherapy with this CLINAC. The geometrical description of the mMLC m3 for Monte Carlo purposes, using the PENELOPE code, was considered satisfactory, providing the characterization of relevant physical parameters such as the transmission of the mMLC, within an estimated uncertainty of ±0,2%, and the average underdose of (11,4±2,0)%, due the tongue and groove effect, which is coincident with the experimental value of (12,5±2,7)%, for this particular collimator design. The Monte Carlo simulation codes which combine a single source model of the CLINAC 600C with the full m3 model, allows to calculate dose distributions in water for conformal beams within the discrepancy level of ±1%. However, output factors of conformal beams with the mMLC can be calculated with uncertainties varying from 1 to 3%, when they are compared to experimental results. These evaluated fields represent, and come close to treatment fields. The results of this work guarantee a better dosimetric knowledge of the micro multileaf collimator m3, which is used in three-dimensional stereotactic radiotherapy and radiosurgery techniques. This provides a useful tool in the evaluation of the mMLC as well as the absorbed doses produced in complex field configurations.

No presente trabalho serão apresentadas as diretrizes e os testes necessários para a implantação de um programa de controle de qualidade para o Eclipse 7.3.10 da Varian no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, de acordo com a mais recente publicação da AIEA o TRS 430. Os testes recomendados pelo TRS 430 são basicamente divididos em testes de aceitação, comissionamento (testes dosimétricos e não dosimétricos), e testes rotineiros. O documento da AIEA está sendo implementado para o Eclipse no HC para os feixes de fótons de dois aceleradores lineares da Varian, Clinac 600C e Clinac 2100C. Os testes de aceitação verificaram parâmetros de \"hardware\"; integração do sistema \"network\"; transferência de dados, e \"softwares\". Os resultados obtidos mostraram boa concordância com as especificações do fabricante. Para os testes dosimétricos de comissionamento, foram realizadas medidas de dose absoluta para diversos arranjos experimentais. Esses valores foram comparados com os valores de dose gerados pelo SPTC. A grande maioria dos testes apresentou cerca de 90% a 80% dos pontos comparados, dentro dos níveis de tolerância, ou seja, uma boa concordância entre os valores experimentais e os valores gerados pelo SPTC. Somente arranjos de campos assimétricos apresentaram discordâncias grosseiras, mostrando a necessidade de uma investigação mais apurada para esses casos. Os testes de comissionamento não dosimétricos também apresentaram resultados excelentes, com praticamente todas as ferramentas e desempenho geral do sistema de acordo com as recomendações estipuladas no TRS 430. Foram aplicados também critérios de aceitabilidade para a comparação entre os valores de UMs gerados pelo sistema e os valores de UMs calculados manualmente. Os feixes no Eclipse foram caracterizados com dados transferidos do CadPlan e com dados provenientes do recomissionamento dos aceleradores, assim sendo, para esses testes encontrou- se uma diferença de até 3% para campos conformacionados para os dados de feixe provenientes do recomissionamento dos aceleradores, e de até 4% para os dados de feixe transferidos do CadPlan, sendo que o nível de tolerância estabelecido pelo TRS 430 para o arranjo era de 3%. / This work presents the guidelines and necessary tests tom implement a quality assurance program for Eclipse 7.3.10 from Varian at Hospital das Clinicas, Sao Paulo University School of Medicine - Brazil, in accordance with the new IAEA publication TRS 430. The recommended tests for the TRS 430 air mainly classified into acceptance tests, commissioning (dosimetric and non-dosimetric tests), and routine tests. The IAEA document\'s recommendations are being implemented at the hospital for two Varian linear accelerators - Clinac 600C e Clinac 2100C. The acceptance tests verified \'hardware\', integration of network systems, data transfer and \'software\' parameters. The results obtained are in a good agreement with the manufacturer\'s specifications. Measurements of absolute dose in several set-ups were made for the commissioning dosimetric tests. These data were compared to the absolute doses determined by the TPS. The great majority of the tests showed 90% to 80% of the analyzed data in acceptance levels, with a good agreement between the experimental data and the data determined by the TPS. Only settings with asymmetric fields presented significant discords, showing the need for a more detailed inquiry for these settings. The non-dosimetric commissioning tests have also presented excellent results, with virtually all the system tools and general performance in compliance with TRS 430. The acceptance criteria have been applied for a comparison between the values of MUs generated by TPS and the calculated manually ones. The beams have been characterized for Eclipse with data transferred from CadPlan and with data from recommissioning of accelerators, so for these tests it was found a difference of at least 3% for the conformal field shape for the data originated in the beams of recommissioning and at least 4% for the data proceeded from CadPlan. The tolerance level established by TRS 430 for this setting was 3%.

Neste trabalho é apresentada uma intercomparaçào das características dosimétricas entre três sistemas de colimadores multi-lâminas: Varian Millenium com 120 lâminas, mMLC m3 Brainlab e Varian Mark II ambos com 52 lâminas. A largura da projeção das lâminas no isocentro e na região central do campo é de 0,5 cm; 0,35 cm e 1,0 cm respectivamente. Foram comparadas características dosimétricas comuns aos três sistemas em modo estático e, no modo dinâmico, o trabalho limitou-se aos dois primeiros. Em modo dinâmico, foram realizados testes que avaliam o funcionamento através da irradiação em filme de figuras padrão, como a reprodutibilidade e estabilidade do MLC. Foi testada a linearidade das UM, sensibilidade â interrupção de tratamentos, a constância na velocidade das lâminas encontrando-se em todos os casos dentro do ±3%. Na linearidade da taxa de dose existem diferenças quando este parâmetro diminui. Encontrou-se que o desvio médio da dose é inversamente proporcional à abertura média dos campos dinâmicos. O fator de rendimento em modo dinâmico apresentou variações de até 1% quando o sistema suporte funcional se encontrava em posições laterais. Para os três sistemas de MLC, nos perfis para um mesmo tamanho de campo foi observada uma inclinação maior na região de penumbra para o mMLC; nos fatores de rendimento existem também pequenas diferenças de um sistema para outro. A abertura dosi métrica entre pares de lâminas foi determinado para o MLC 120, mMLC e MLC 52, os valores obtidos para 6 MV foram: (0,202 ± 0,054) cm; (0,157 ± 0,070) cm e (0,189 ± 0,081) cm respectivamente. A transmissão apresentou um comportamento crescente com a profundidade e o tamanho de campo para 6 MV nos três sistemas. Os valores médios determinados com câmara de ionização para 6 MV foram os seguintes: (1,630 ± 0,018)% para o MLC 120; (1,291 ± 0,029)% para o mMLC e (1,638 ± 0,010)% para o MLC 52. Quando testada com filme, a transmissão entre as lâminas e intralâminas apresentou dependência com a posição fora do eixo central tanto no MLC 120 quanto no mMLC. A porcentagem de espalhamento produzido pelo MLC, com relação a um campo aberto de referência de 6 MV foi: (0,297 ± 0,024)% para o MLC 120; (0,239 ± 0,052)% para o mMLC e (0,202 ± 0,028)% para o MLC 52. A penumbra (80-20%) em função do deslocamento fora do eixo não apresentou variações significativas nos três sistemas. Para todos os MLCs, a penumbra apresentou um comportamento crescente em função do tamanho de campo definido pelas lâminas. Em função da profundidade em 6 MV, a penumbra apresentou o menor valor para o mMLC em d max: 2,59 mm e o maior é 6,74 mm para o MLC Mark II a 10 cm de profundidade. A penumbra em função do ângulo que as lâminas formam com o seu eixo de movimento, para o ângulo de 10° no mMLC apresentou um valor 3,74 mm; já para os ângulos maiores, os maiores valores foram os obtidos para o Mark II. A série de testes descrita no presente trabalho permite estabelecer uma rotina no comissionamento de sistemas de MLC que pode ser aplicada nos serviços de Radioterapia que vão comissionar sistemas de MLC para IMRT em modo dinâmico. Os resultados descritos permitem caracterizar cada um dos sistemas de MLC estudados. Não é possível dizer que um sistema é melhor que outro, mas é possível, a partir da escolha de um deles, identificar as possíveis vantagens e desvantagens que cada um vai apresentar. / In this work a dosimetric comparison between three multileaf collimator systems is presented: a Varian Millennium with 120 leaves, Brainlab mMLC m3 and Varian Mark II both with 52 leaves. The width projection at isocenter level in field\'s central region are: 0,5 cm; 0,35 cm and 1,0 cm respectively. Common dosimetric characteristics for the three systems in static mode and dynamic capabilities for the two first were compared. In dynamic mode, tests validating proper MLC function through film irradiation were done, such MLC stability, MU linearity, treatment interruptions sensitivity, stability of MLC in dynamic mode, leaf speed stability, were found within ±3% deviation in all cases. Dose rate linearity showed differences when this parameter decreases in dynamic mode. Average dose errors for fixed width gaps moving at constant speed were found to be proportional to gap errors and inversely proportional to the gap width. Output factors differences delivered through a sweeping gap were found less than ±1% when the gantry was in a lateral position. For the three MLC systems, when comparing beam profiles for the same field was observed that for mMLC presents the sharpest dose gradient region. In the output factors small differences where observed in every MLC system. Dosimetric leaf gap was determined for MLC 120, mMLC and MLC 52, obtained values for a 6 MV beam are: (0,202 ± 0,054) cm; (0,157 ± 0,070) cm and (0,189 ± 0,081) cm respectively. The transmission showed an increase with depth and field width for 6 MV in all the three systems. Average values obtained with ionization chamber for this energy were: (1,630 ± 0,018)% for MLC 120; (1,291 ± 0,029)% for mMLC and (1,638 ± 0,010)% for MLC 52. When obtained through film irradiation, inter and intra leaf transmission showed an off axis dependent behavior for MLC 120 and mMLC. Scatter produced by MLC as a 6 MV open reference field ratio was: (0,297 ± 0,024)% for MLC 120; (0,239 ± 0,052)% for mMLC and (0,202 ± 0,028)% for MLC 52. It was verified that penumbra width (80-20%) as a function of off axis leaf position do not showed significant differences in all systems. As a function of field width defined by MLC leaves, penumbra width presented an increasing behavior. When tests as a depth function in a 6 MV field, penumbra showed the smallest value for the mMLC at dmax: 2,59 mm and the biggest was 6,74 mm for the MLC Mark II AT 10 cm depth. Penumbra dependence with leaf movement axis showed that for 10 deg, the mMLC presented a 3,74 mm value, for larger angles, the higher values were obtained for MLC Mark 11. Described series of tests described in the present investigation allows to establish a commissioning routine for MLC systems, that could be applied in a Radiotherapy Department that will commission those systems for dynamic IMRT. Obtained results allow to characterize every MLC studied system. It is not possible to establish which system is better, but when one is chosen it is feasible to identify vantages and disadvantages that everyone will present.