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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-4698-9980
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estimativa do risco de câncer radioinduzido em pacientes pediátricos submetidos a radiografias de tórax via Simulacão Monte Carlo
Alternate title (s): Estimation of radiation-induced cancer risk in pediatric patients undergoing chest radiography via Monte Carlo Simulation
Author: Alves, Arthur de Souza Borges Zuchetti
First Advisor: Perini, Ana Paula
First member of the Committee: Santos, William de Souza
Second member of the Committee: Galeano, Diego Castanon
Summary: Radiografias de tórax são uma ferramenta diagnóstica fundamental em qualquer ser- viço que conte com um setor de radiologia. Por ser um procedimento eficiente, rápido, barato e não invasivo, ele é frequentemente usado como um exame inicial que vai indicar, e muitas vezes finalizar, o diagnóstico do paciente. O nível de exposição ao qual o paciente que faz uma radiografia de tórax é submetido é da ordem de poucos μGy, essa quantidade não é o suficiente para gerar qualquer tipo de reação tecidual, apenas estocásticas. No entanto, para o caso de pacientes pediátricos, devido a sua alta radiossensibilidade, a probabilidade desses efeitos estocásticos é consideravelmente maior. A partir deste cenário, o objetivo principal deste trabalho é utilizar simulações de Monte Carlo para determinar quantitativamente esses riscos de rádio indução de câncer, no formato de risco relativo excessivo, para exposições durante a infância. Para concretizar esse objetivo, o código de transporte de radiações MCNPX2.7.0 foi escolhido. Foram utilizados objetos simula- dores virtuais disponibilizados na ICRP 143, incorporados em um cenário de exposição que replica uma sala de procedimentos padrão. Os valores de tensão foram escolhidos conforme a idade, variando de 60 kV para recém-nascidos até 77 kV para jovens de 15 anos. Os resultados de Monte Carlo foram normalizados pela dose de entrada na pele medida experimentalmente no Hospital Universitário Júlio Müller. Os resultados indicaram como esperado que pacientes expostos em estágios iniciais da vida têm maiores chances de desenvolver câncer em idades avançadas. Além disso, os objetos simuladores virtuais do gênero feminino também apresentaram os maiores valores de risco relativo excessivo (ERR), indicando também uma maior radiossensibilidade de mulheres, com relação a ho- mens. O maior valor de ERR obtido foi de 59,43 x 10−5 para o risco de câncer de estômago no objeto simulador virtual feminino de 15 anos na idade adulta, enquanto os menores foram inferiores a 1 x 10−5 para todos os casos de ERR para a próstata. Esses resultados mostram que a cada 100.000 casos diagnosticados apenas poucas dezenas de casos excessivos seriam esperados, para o caso de maior ERR. Finalmente, este trabalho conclui que, por mais que os riscos sejam baixos e os benefícios ao paciente pediátrico incluírem um diagnóstico rápido, preciso e financeiramente viável, toda e qualquer recomendação de prática envolvendo radiações ionizantes para fins de saúde devem ter a decisão final tomada do médico responsável pelo paciente.
Abstract: Chest radiographs are a fundamental diagnostic tool in any service equipped with a radiology department. As an efficient, quick, inexpensive, and non-invasive procedure, it is frequently employed as an initial examination to guide and often finalize the patient’s diagnosis. The exposure level for a patient undergoing a chest radiograph is on the order of a few μGy, which is insufficient to cause any deterministic tissue reactions, only stochastic effects. However, for pediatric patients, due to their high radiosensitivity, the probability of these stochastic effects is significantly higher. Considering this scenario, the primary objective of this study is to utilize Monte Carlo simulations to quantitatively assess these cancer induction risks, expressed as excess relative risk (ERR), for exposures during childhood. To achieve this objective, the MCNPX2.7.0 radiation transport code was selected. Virtual simulators provided in ICRP 143 were used, incorporated into an exposure scenario replicating a standard procedure room. The voltage values were selected based on age, ranging from 60 kV for newborns to 77 kV for 15-year-old adolescents. The Monte Carlo results were normalized by the entrance skin dose experimentally measured at Júlio Müller University Hospital. The findings confirmed the expected, that patients exposed at earlier life stages have a higher likelihood of developing cancer at advanced ages. Additionally, female simulators consistently exhibited higher ERR values, indicating greater radiosensitivity in females compared to males. The highest ERR value obtained was 59,43 × 10−5 for stomach cancer risk in the 15-year-old female simulator during adulthood, while the lowest values were below 1 × 10−5 for all ERR cases related to the prostate. These results suggest that for every 100.000 diagnosed cases, only a few dozen excess cases would be expected in the scenario of the highest ERR. Finally, this study concludes that, while the risks are low and the benefits to pediatric patients include rapid, accurate, and cost-effective diagnosis, any recommendations for practices involving ionizing radiation for healthcare purposes should ultimately be determined by the physician responsible for the patient.
Keywords: Radiografia de tórax
Chest radiography
Radio indução de câncer
Cancer radioinduction
Risco relativo excessivo
Excessive relative risk
Simulações de Monte Carlo
Monte Carlo Simulations
Pacientes pediátricos
Pediatric patients
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA NUCLEAR
Subject: Engenharia biomédica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Quote: ALVES, Arthur de Souza Borges Zuchetti. Estimativa do risco de câncer radioinduzido em pacientes pediátricos submetidos a radiografias de tórax via Simulacão Monte Carlo. 2025. 41 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.141.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.141
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45161
Date of defense: 28-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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