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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3785-6641
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação dosimétrica de pacientes em terapia de próstata com braquiterapia e 3D-CRT utilizando o Método de Monte Carlo
Alternate title (s): Dosimetric assessment of a patient in prostate therapy with brachytherapy and 3D-CRT using the Monte Carlo Method
Author: Xavier, Douglas Ataniel Alves
First Advisor: Santos, Willian de Souza
First member of the Committee: Perini, Ana Paula
Second member of the Committee: Soares, Maria Rosangela
Third member of the Committee: Belinato, Walmir
Fourth member of the Committee: Silva, Rogério Matias Vidal da
Summary: A radioterapia é um dos tratamentos mais difundidos aplicados a pacientes que sofrem de certos tipos de câncer. No entanto, a eficácia deste tipo de tratamento na destruição de células cancerígenas está associada à possibilidade de sofrer os efeitos secundários da radiação nos tecidos saudáveis circundantes. Os avanços tecnológicos permitem otimizar tratamentos, reduzindo as doses administradas e os efeitos indesejáveis destes. Neste sentido, este estudo teve como principal objetivo desenvolver modelos computacionais para calcular com precisão as doses de radiação em órgãos e tecidos próximos e distantes do volume tumoral de paciente em terapia de câncer de próstata. Foram avaliados dois modos de tratamento, a braquiterapia de altas taxas de dose e a radioterapia convencional de feixe de fótons produzidos num acelerador linear médico. O paciente foi representado pelo o simulador antropomórfico adulto com base em voxel de referência da ICRP 110, que foi acoplado ao código de transporte de radiação, MCNPX2.7.0, que foi escolhido por ser um dos programas de cálculo mais utilizados e precisos na área de simulações de transporte de nêutrons, fótons e elétrons. Os principais resultados dosimétricos apresentados neste estudo estão em formato de FC. As análises mostraram que a terapia com 192Ir gerou doses menores no paciente, principalmente para órgãos distantes do volume tratado, devido à menor energia dos fótons em comparação com a 3D-CRT. Os altos valores de FCs para doses equivalentes em órgãos próximos à próstata, como gônadas, bexiga e cólon, contribuíram para aumentar as doses efetivas nas duas modalidades avaliadas. Os FCs de doses equivalentes de fótons variaram entre órgãos selecionados, apresentando diferenças atribuíveis a variações nos modelos computacionais do LINAC e nos simuladores antropomórficos. No que diz respeito às doses equivalentes de nêutrons, houve variação entre os órgãos. De maneira geral, os nêutrons contribuíram menos para a dose equivalente total do paciente na modalidade 3D-CRT, exceto para órgãos como estômago, fígado, pulmão, esôfago, baço e tireoide, que foram mais afetados devido à exposição a nêutrons moderados. Os resultados de dose efetiva para fótons utilizando a terapia com 192Ir e 3D-CRT foram, respectivamente, 8,4 e 12 mSv/Gy, que são semelhantes com dados da literatura, que é de12 mSv/Gy para terapia com prótons e 13 mSv/Gy para IMRT. Neste último caso, o FC para dose efetiva foi originado de órgãos localizados fora do FOV e, portanto, espera-se que na prática clínica os valores reais sejam mais altos.
Abstract: Radiation therapy is one of the most widely used treatments for patients suffering from certain types of cancer. However, the effectiveness of this treatment in destroying cancer cells is associated with the potential for experiencing effects of radiation in the surrounding healthy tissues. Technological advances allow for the optimization of treatments, reducing the administered doses and undesirable effects. In this context, the main objective of this study was to develop computational models to accurately calculate radiation doses in organs and tissues near and distant from the tumor volume in prostate cancer therapy patients. Two treatment modalities were evaluated: high dose rate brachytherapy and conventional photon beam radiotherapy produced in a medical linear accelerator. The patient was represented by an adult anthropomorphic phantom based on the ICRP 110 reference voxel, which was coupled with the radiation transport code, MCNPX2.7.0. This code was chosen for being one of the most widely used and accurate calculation programs in the field of neutron, photon, and electron transport simulations. The primary asymmetric results presented in this study are in the form of conversion factor. Analyses showed that therapy with 192Ir generated lower doses in the patient, especially for organs distant from the treated volume, due to the lower energy of photons compared to 3D-CRT. High conversion factor values for equivalent doses in organs near the prostate, such as testes, bladder, and colon, contributed to increasing effective doses in both evaluated modalities. Conversion factors for equivalent photon doses varied among selected organs, showing differences attributable to variations in LINAC computational models and anthropomorphic simulators. Regarding equivalent neutron doses, there was variation among organs. Generally, neutrons contributed less to the total patient equivalent dose in the 3D-CRT modality, except for organs such as the stomach, liver, lungs, esophagus, spleen, and thyroid, which were more affected due to exposure to moderate neutrons. Effective dose results for photons using 192Ir therapy and 3D-CRT were 8.4 and 12 mSv/Gy, respectively, which are similar to literature data, with 12 mSv/Gy for proton therapy and 13 mSv/Gy for IMRT. In the latter case, the conversion factor for effective dose originated from organs located outside the field of view, and therefore, real values are expected to be higher in clinical practice.
Keywords: Câncer de próstata
Dosimetria
Simulação Monte Carlo
Simuladores antropomórficos computacionais
Prostate cancer
Dosimetry
Monte Carlo Simulation
Computational anthropomorphic phantoms
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
Subject: Engenharia biomédica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Quote: XAVIER, Douglas Ataniel Alves. Avaliação Dosimétrica de pacientes em terapia de próstata com braquiterapia e 3D-CRT utilizando o método de monte carlo. 2024. 71 f. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.335.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.335
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44719
Date of defense: 29-Feb-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Biomédica

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