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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-9033-0051
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Simulação Monte Carlo para avaliação dosimétrica da influência de próteses metálicas no quadril em radioterapia de próstata
Alternate title (s): Monte Carlo simulation for dosimetric evaluation of the influence of metal prostheses in the hip in prostate radiotherapy
Author: Maschio, Alessa
First Advisor: Perini, Ana Paula
First member of the Committee: Santos, William de Souza
Second member of the Committee: Souza, Divanizia do Nascimento
Summary: O câncer de próstata é o tipo mais comum entre os homens, com a maioria dos casos registrados em indivíduos acima de 65 anos. A radioterapia é uma das formas de tratamento para a doença, visando tratar o tumor com a menor dose possível nos órgãos e tecidos adjacentes. No entanto, é possível que os pacientes submetidos à radioterapia para câncer de próstata tenham uma prótese de quadril, implantada para substituir a articulação em decorrência de comorbidades como osteoartrite ou artrite reumatoide, que são comuns na população mais velha. Essas próteses podem afetar a distribuição da dose do tratamento, reduzindo a dose no volume-alvo e aumentando a dose na interface prótese-tecido. Este trabalho utilizou o código de transporte de radiação MCNP6.3 para simular diferentes cenários de tratamentos com um acelerador linear Versa HD de 6 MV. As próteses de quadril foram modeladas no software Blender 4.1 e implantadas no objeto simulador do tipo malha MRCP masculino. Foram avaliadas as influências de próteses de aço inoxidável, liga de CoCrMo e liga de titânio, situadas unilateral e bilateralmente, em duas configurações de campos diferentes para o tratamento radioterápico, por meio da determinação dos coeficientes de conversão de dose equivalente (CC[HT]). Quando comparadas às simulações sem próteses, as próteses de aço inoxidável e liga de CoCrMo acarretaram as maiores reduções nos valores de 𝐶𝐶[𝐻𝑝𝑟ó𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎]. As próteses bilaterais provocaram maiores reduções nos valores de 𝐶𝐶[𝐻𝑝𝑟ó𝑠𝑡𝑎𝑡𝑎], sendo de 8,76% (aço inoxidável), 8,65% (liga de CoCrMo) e 3,92% (liga de titânio), enquanto as próteses unilaterais geraram reduções de 4,62% (aço inoxidável), 4,52% (liga de CoCrMo) e 2,21% (liga de titânio). Quando um arranjo de campos que não passa pelas próteses foi utilizado, a entrega de dose à próstata foi mantida em 100%, com acréscimos médios de 8,36% (prótese unilateral) e 11,06% (próteses bilaterais) para o 𝐶𝐶[𝐻𝑏𝑒𝑥𝑖𝑔𝑎], e de 4,47% (prótese unilateral) e 4,28% (próteses bilaterais) para 𝐶𝐶[𝐻𝑟𝑒𝑡𝑜]. A análise das trilhas dos elétrons gerados durante o tratamento com um feixe lateral de 6 MV revelou maior presença de elétrons na simulação com a prótese unilateral de aço inoxidável, o que pode ser explicado pelo retroespalhamento provocado pelo material de alto número atômico. Os resultados destacam a importância de se adotar estratégias para mitigar o impacto das próteses metálicas na radioterapia, de forma a garantir a eficácia do tratamento.
Abstract: Prostate cancer is the most common type of cancer among men, with the majority of cases being reported in individuals over 65 years of age. Radiotherapy is one of the treatment methods for this disease, aiming to treat the tumor with the lowest possible dose to the surrounding organs and tissues. However, patients undergoing radiotherapy for prostate cancer may have a hip prosthesis, implanted to replace the joint due to comorbidities such as osteoarthritis or rheumatoid arthritis, which are common in the elderly population. These prostheses may affect the dose distribution of the treatment, reducing the dose in the target volume and increasing the dose at the prosthesis-tissue interface. This study used the MCNP6.3 radiation transport code to simulate different treatment scenarios with a Versa HD linear accelerator at 6 MV. The hip prostheses were modeled using Blender 4.1 software and implanted into the male MRCP mesh phantom. The influences of stainless steel, CoCrMo alloy, and titanium alloy prostheses, placed unilaterally and bilaterally, were evaluated in two different field configurations for radiotherapy, through the determination of equivalent dose conversion coefficients (CC[HT]). Compared to simulations without prostheses, the stainless steel and CoCrMo alloy prostheses caused the greatest reductions in the 𝐶𝐶[𝐻𝑝𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑒] values. Bilateral prostheses resulted in greater reductions in the 𝐶𝐶[𝐻𝑝𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑒] values, with reductions of 8.76% (stainless steel), 8.65% (CoCrMo alloy), and 3.92% (titanium alloy), while unilateral prostheses caused reductions of 4.62% (stainless steel), 4.52% (CoCrMo alloy), and 2.21% (titanium alloy). When a field arrangement that does not pass through the prostheses was used, the dose delivered to the prostate was maintained at 100%, with average increases of 8.36% (unilateral prosthesis) and 11.06% (bilateral prostheses) for the 𝐶𝐶[𝐻𝑏𝑙𝑎𝑑𝑑𝑒𝑟], and 4.47% (unilateral prosthesis) and 4.28% (bilateral prostheses) for the 𝐶𝐶[𝐻𝑟𝑒𝑐𝑡𝑢𝑚]. Analysis of the electron tracks generated during treatment with a lateral 6 MV beam revealed a higher presence of electrons in the simulation with the unilateral stainless steel prosthesis, which can be explained by the backscatter produced by the high atomic number material. The results highlight the importance of adopting strategies to mitigate the impact of metallic prostheses in radiotherapy, ensuring the effectiveness of the treatment.
Keywords: Câncer de próstata
Prostate cancer
Próteses metálicas
Metallic prostheses
Artroplastia de quadril
Hip arthroplasty
Radioterapia
Radiotherapy
Método de Monte Carlo
Monte Carlo method
Objetos simuladores de referência do tipo malha
Mesh-type Reference Computational Phantom
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::TECNOLOGIA DE PROTESES
Subject: Engenharia biomédica
Radiação infravermelha - Tecnologia
Inteligência artificial - Aplicações médicas
Próstata - Câncer
Artroplastia
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Quote: MASCHIO, Alessa. Simulação Monte Carlo para avaliação dosimétrica da influência de próteses metálicas no quadril em radioterapia de próstata. 2025. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.142
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.142
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45130
Date of defense: 27-Feb-2025
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:DISSERTAÇÃO - Engenharia Biomédica

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