Análise de algoritmos computacionais utilizados em sistemas de planejamento de braquiterapia de alta taxa de dose: estudo comparativo com o Código MCNP-5C

Abstract

In radiotherapy, computational systems are used for radiation dose determination in the treatment’s volume and radiometric parameters quality analysis of equipment and field irradiated. Due to the increasing technological advancement, several research has been performed in brachytherapy for different computational algorithms development which may be incorporated to treatment planning systems, providing greater accuracy and confidence in the dose calculation. Informatics and information technology fields undergo constant updating and refinement, allowing the use Monte Carlo Method to simulate brachytherapy source dose distribution. The methodology formalization employed to dosimetric analysis is based mainly in the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) studies, by Task Group nº 43 (TG-43) and protocols aimed at dosimetry of these radiation sources types. This work aims to analyze the feasibility of using the MCNP-5C (Monte Carlo N-Particle) code to obtain radiometric parameters of brachytherapy sources and so to study the radiation dose variation in the treatment planning. Simulations were performed for the radiation dose variation in the source plan and determined the dosimetric parameters required by TG-43 formalism for the characterization of the two high dose rate iridium-192 sources. The calculated values were compared with the presents in the literature, which were obtained with different Monte Carlo simulations codes. The results showed excellent consistency with the compared codes, enhancing MCNP-5C code the capacity and viability in the sources dosimetry employed in HDR brachytherapy. The method employed may suggest a possible incorporation of this code in the treatment planning systems provided by manufactures together with the equipment, since besides reducing acquisition cost, it can also make the used computational routines more comprehensive, facilitating the brachytherapy ...

Na área da radioterapia, sistemas computacionais são amplamente utilizados para a determinação da dose de radiação no volume de tratamento e na análise da qualidade dos parâmetros radiométricos de equipamentos emissores e de campos irradiados. Em braquiterapia, em função do crescente avanço tecnológico, diversas pesquisas têm sido viabilizadas visando o desenvolvimento de diferentes algoritmos computacionais a serem incorporados a sistemas de planejamento de tratamento, proporcionando maior precisão e confiança em relação ao cálculo de dose. A área da informática e da tecnologia da informação passa por constante atualização e sofisticação, sendo hoje possível a utilização de algoritmos baseados no método de Monte Carlo para simular a distribuição de dose de fontes de braquiterapia. A formalização da metodologia empregada para análise dosimétrica dessas fontes fundamenta-se principalmente nos estudos da Associação Americana de Físicos na Medicina (AAPM), através dos trabalhos realizados pelo Task Group nº. 43 (TG-43) e seus protocolos dirigidos à dosimetria destes tipos de fontes de radiação. Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade de uso do Código MCNP-5C (Monte Carlo N-Particle) para obtenção dos parâmetros radiométricos das fontes de braquiterapia e assim estudar a variação da dose de radiação no plano de tratamento. Foram realizadas simulações da distribuição de dose no plano da fonte e determinados os parâmetros dosimétricos exigidos pelo protocolo TG-43 para a caracterização de duas fontes de irídio-192 de alta taxa de dose. Os valores calculados foram comparados com os ilustrados na literatura, os quais foram obtidos a partir de diferentes códigos de simulação de Monte Carlo. Os resultados apresentaram excelente coerência entre os códigos comparados, realçando a capacidade e a viabilidade do uso do Código MCNP-5C em simulações ...