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Previous issue date: 2016-04-29 / CNEN / A incidência de câncer tem crescido no Brasil, assim como em todo mundo, acompanhando a
mudança do perfil etário da população. Uma das técnicas mais importantes e comumente
utilizadas no tratamento do câncer é a radioterapia. Em torno de 60% dos casos novos de
neoplasias malignas utiliza-se a radioterapia. O equipamento mais utilizado para radioterapia
é o acelerador linear (Linac) que produz feixes de elétrons ou raios-X na faixa energética de 5
a 30 MeV. A maneira mais apropriada de irradiar o paciente é determinada durante o
planejamento. Atualmente, o sistema computacional de planejamento radioterápico (TPS –
Treatment Planning System) é a principal e a mais importante ferramenta no processo de
planejamento em radioterapia. O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema
computacional baseado no código Monte Carlo (MC) Geant4 para avaliações dosimétricas em
radioterapia com feixe de fótons. Além de planejamentos, essas avaliações podem ser
realizadas para pesquisa e controle de qualidade de equipamentos e de TPSs. O sistema
computacional, denominado Quimera, é composto de uma interface gráfica de usuário (qGUI)
e três aplicativos MC (qLinacs, qMATphantoms e qNCTphantoms). A qGUI tem a função de
interface para os aplicativos MC, criando ou editando os arquivos de entrada, executando as
simulações e analisando os resultados. O qLinacs é usado para modelagem e geração de
feixes de irradiação (espaços de fase) de Linacs. O qMATphantoms e o qNCTphantoms são
usados para avaliações de dose em modelos virtuais de fantomas físicos e em imagens de
tomografia computadorizada (CT), respectivamente. A partir de dados do fabricante, foram
modelados no qLinacs um Linac e um colimador multifolhas (MLC) da Varian. As
modelagens do Linac e do MLC foram validadas utilizando dados experimentais. As
validações do qMATphantoms e do qNCTphantoms foram realizadas utilizando espaços de
fase da IAEA (International Atomic Energy Agency). Nessa primeira versão, o Quimera pode
ser usado para pesquisa, planejamentos radioterápicos de tratamentos simples e controle de
qualidade em radioterapia com feixes de fótons gerados por Linacs. Os aplicativos MC
funcionam independentes da qGUI e essa pode ser usada para manipulação de imagens CT e
análise de resultados de outros aplicativos MC. Devido à estrutura modular do Quimera, é
possível adicionar novos aplicativos MC, permitindo o desenvolvimento de novas pesquisas,
modelagem de Linacs e MLCs de diferentes fabricantes, o uso de outras técnicas (feixe de
elétrons, prótons, íons pesados, tomoterapia, etc.) e aplicações em áreas correlatas
(braquiterapia, radioproteção, etc.). Esse trabalho é uma iniciativa para desenvolvimento
colaborativo de um sistema computacional completo que possa ser usado em radioterapia,
tanto na prática clínica e técnica quanto na pesquisa. / The incidence of cancer has grown in Brazil, as well as around the world, following the
change in the age profile of the population. One of the most important techniques and
commonly used in cancer treatment is radiotherapy. Around 60% of new cases of cancer use
radiation in at least one phase of treatment. The most used equipment for radiotherapy is a
linear accelerator (Linac) which produces electron or X-ray beams in energy range from 5 to
30 MeV. The most appropriate way to irradiate a patient is determined during treatment
planning. Currently, treatment planning system (TPS) is the main and the most important tool
in the process of planning for radiotherapy. The main objective of this work is to develop a
computational system based on the MC code Geant4 for dose evaluations in photon beam
radiotherapy. In addition to treatment planning, these dose evaluations can be performed for
research and quality control of equipment and TPSs. The computer system, called Quimera,
consists of a graphical user interface (qGUI) and three MC applications (qLinacs,
qMATphantoms and qNCTphantoms). The qGUI has the function of interface for the MC
applications, by creating or editing the input files, running simulations and analyzing the
results. The qLinacs is used for modeling and generation of Linac beams (phase space). The
qMATphantoms and qNCTphantoms are used for dose calculations in virtual models of
physical phantoms and computed tomography (CT) images, respectively. From
manufacturer's data, models of a Varian Linac photon beam and a Varian multileaf collimator
(MLC) were simulated in the qLinacs. The Linac and MLC modelings were validated using
experimental data. qMATphamtoms and qNCTphantoms were validated using IAEA phase
spaces. In this first version, the Quimera can be used for research, radiotherapy planning of
simple treatments and quality control in photom beam radiotherapy. The MC applications
work independent of the qGUI and the qGUI can be used for handling CT images and
analysis of results from other MC applications. Due to the modular structure of the Quimera,
one can add new MC applications, allowing the development of new research for use of other
techniques (electron beam, protons, heavy ions, tomotherapy, etc.) and applications
(brachytherapy, radiation protection, etc.) in radiotherapy. Quimera is an initiative for
collaborative development of a complete computer system that can be used in radiotherapy,
for clinical and technical practice and research
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/18765 |
| Date | 29 April 2016 |
| Creators | OLIVEIRA, Alex Cristóvão Holanda de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/9870663748100803, LIMA, Fernando Roberto de Andrade, VIEIRA, José Wilson |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e Nuclear, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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