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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0608-6445
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Simulação Monte Carlo em irradiação de corpo inteiro: validação de feixe clínico e avaliação dosimétrica em objetos antropomórficos virtuais adulto e infantil
Alternate title (s): Monte Carlo simulation in total body irradiation: clinical beam validation and dosimetric evaluation in virtual adult and pediatric anthropomorphic phantoms
Author: Castro, Marcella Cogo Muniz
First Advisor: Perini, Ana Paula
First coorientator: Santos, William de Souza
First member of the Committee: Foschini, Mauricio
Second member of the Committee: Soares, Maria Rosangela
Summary: A radioterapia desempenha papel fundamental no tratamento oncológico e é indicada em uma parcela expressiva dos pacientes com câncer, com finalidade curativa, adjuvante ou paliativa. Entre suas aplicações, a Irradiação de Corpo Inteiro (Total Body Irradiation – TBI) pode integrar uma etapa nos regimes de condicionamento para transplante de medula óssea, especialmente em pacientes com leucemia mieloide aguda (LMA). Entretanto, a TBI apresenta desafios dosimétricos específicos, relacionados à grande extensão do volume irradiado, às heterogeneidades anatômicas e à necessidade de homogeneidade de dose ao longo do corpo do paciente. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo desenvolver e validar, por meio do método de Monte Carlo (MC), utilizando o código MCNP 6.3, um modelo computacional do feixe clínico de 6 MV de um acelerador linear VersaHD e aplicá-lo à simulação de um cenário de TBI com longa distância fonte-superfície (Source to Surface Distance - SSD). Foi avaliada a distribuição de dose em objetos simuladores antropomórficos adultos e pediátricos do tipo malha MRCP de ambos os sexos, desenvolvidos pela ICRP. A modelagem incluiu a implementação da fonte virtual baseada em um espaço de fase já descrito na literatura, bem como a representação geométrica do sistema de colimação (MLC e backup jaws). A validação do modelo foi realizada por meio da comparação entre resultados simulados e dados experimentais, utilizando curvas de percentual de dose profunda (PDD), perfis de feixe a diferentes profundidades e o índice de qualidade de feixe TPR20,10. Observou-se concordância dentro de limites clinicamente aceitáveis, com diferenças percentuais na ordem de 3% para o campo de referência, 10 × 10 cm². Após validação do feixe, o modelo foi aplicado à simulação do cenário de TBI, permitindo estimar a dose absorvida em órgãos de risco e comparar a distribuição de dose entre modelos pediátricos e adultos dos objetos simuladores MRCPs. Os resultados mostram variações associadas às diferenças anatômicas e dimensionais entre os objetos simuladores, ressaltando a importância de abordagens individualizadas na estimativa de dose para cada paciente. Conclui-se que o modelo desenvolvido apresentou robustez dosimétrica e aplicabilidade clínica, demonstrando ser uma ferramenta confiável para análise de distribuição de dose em TBI e contribuindo para o aprimoramento da caracterização de feixes radioterápicos em cenários complexos.
Abstract: Radiotherapy plays a pivotal role in the management of cancer and is indicated for a substantial proportion of patients, with curative, adjuvant, or palliative intent. Among its applications, Total Body Irradiation (TBI) stands out as an integral component of conditioning regimens for bone marrow transplantation, especially in patients with acute myeloid leukemia (AML). However, TBI presents specific dosimetric challenges related to the large extent of the irradiated volume, anatomical heterogeneity, and the need for dose homogeneity throughout the patient's body. In this context, the present study aimed to develop and validate, using the Monte Carlo (MC) method with the MCNP 6.3 code, a computational model of the 6 MV clinical beam from a VersaHD linear accelerator and apply it to the simulation of a TBI scenario with a long source to-surface distance (SSD). The dose distribution in adult and pediatric anthropomorphic MRCP mesh phantoms of both sexes, developed by the ICRP, was evaluated. The modeling included the implementation of a phase-space-based virtual source already described in the literature, as well as the geometric representation of the collimation system (MLC and backup jaws). Model validation was performed by comparing simulated results with experimental data, using percentage-depth dose (PDD) curves, beam profiles at different depths, and the TPR20,10 beam quality index. Agreement within clinically acceptable limits was observed, with percentage differences on the order of 3% for the reference field, 10 × 10 cm². After beam validation, the model was applied to the simulation of the TBI scenario, allowing the estimation of the absorbed dose in organs at risk and the comparison of the dose distribution between pediatric and adult models of the MRCP phantoms. The results show variations associated with anatomical and dimensional differences between the phantom objects, highlighting the importance of individualized approaches in dose estimation for each patient. It is concluded that the developed model demonstrated dosimetric robustness and clinical applicability, proving to be a reliable tool for dose distribution analysis in TBI and contributing to the improvement of the characterization of radiotherapy beams in complex scenarios.
Keywords: Simulação Monte Carlo
Monte Carlo simulation
TBI
TBI
Validação dosimétrica
Dosimetric validation
Objetos virtuais antropomórficos MRCP
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR
Subject: Engenharia biomédica
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Quote: CASTRO, Marcella Cogo Muniz. Simulação Monte Carlo em Irradiação de Corpo Inteiro: Validação de feixe clínico e avaliação dosimétrica em objetos antropomórficos virtuais adulto e infantil. 2026. 57 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.461.
Document identifier: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.461
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50147
Date of defense: 7-Jul-2026
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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