PAULO DE TARSO DALLEDONE SIQUEIRA

PAULO DE TARSO DALLEDONE SIQUEIRA

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Heterogeneous physical phantom for I-125 dose measurements and dose-to-medium determination
2024 - ANTUNES, PAULA C.G.; SIQUEIRA, PAULO de T.D.; SHORTO, JULIAN M.B.; YORIYAZ, HELIO
PURPOSE: In this paper we present a further step in the implementation of a physical phantom designed to generate sets of “true”independent reference data as requested by TG-186, intending to address and mitigate the scarcity of experimental studies on brachytherapy (BT) validation in heterogeneous media. To achieve this, we incorporated well-known heterogeneous materials into the phantom in order to perform measurements of 125I dose distribution. The work aims to experimentally validate Monte Carlo (MC) calculations based on MBDCA and determine the conversion factors from LiF response to absorbed dose in different media, using cavity theory. METHODS AND MATERIALS: The physical phantom was adjusted to incorporate tissue equivalent materials, such as: adipose tissue, bone, breast and lung with varying thickness. MC calculations were performed using MCNP6.2 code to calculate the absorbed dose in the LiF and the dose conversion factors (DCF). RESULTS: The proposed heterogeneous phantom associated with the experimental procedure carried out in this work yielded accurate dose data that enabled the conversion of the LiF responses into absorbed dose to medium. The results showed a maximum uncertainty of 6.92 % ( k = 1), which may be considered excellent for dosimetry with low-energy BT sources. CONCLUSIONS: The presented heterogeneous phantom achieves the required precision in dose evaluations due to its easy reproducibility in the experimental setup. The obtained results support the dose conversion methodology for all evaluated media. The experimental validation of the DCF in different media holds great significance for clinical procedures, as it can be applied to other tissues, including water, which remains a widely utilized reference medium in clinical practice.
Avaliação da sensibilidade do ArcCHECK na detecção de erros de posicionamento do MLC
2023 - BIAGIONI, FERNANDA G.; CAMPANELLI, HENRIQUE B.; RIBEIRO, VICTOR A.B.; SIQUEIRA, PAULO T.D.; SHORTO, JULIAN M.B.; SERANTE, ALEXANDRE R.
Técnicas modernas de tratamento como a técnica de Arcoterapia Volumétrica Modulada (VMAT, do inglês Volumetric Modulated Arc Therapy) têm sido amplamente utilizadas na prática clínica para diversas regiões de tratamento e a avaliação do efeito dosimétrico devido a erros de posicionamento do multileaf (MLC) tem sido estudada por alguns autores. O objetivo desse trabalho foi avaliar a sensibilidade do ArcCHECK em detectar erros de posicionamento do MLC em campos estáticos, em arcos estáticos e para planejamentos do AAPM TG-119 usando análise gamma com os critérios de 3%/3 mm, 3%/2 mm e 2%/2 mm. Os resultados encontrados sugerem que o ArcCHECK é sensível para detectar erros sistemáticos e randômicos maiores do que 2 mm, nos casos do AAPM TG-119 utilizando os critérios gamma de 3%/3 mm, 3%/2 mm 2%/2 mm. Porém usar apenas análise gamma possibilita que alguns erros não sejam detectados na prática clínica, se a porcentagem de pontos aprovados com índice gamma é maior que o índice de confiança da instituição.
Influence dosimetric study of different couches in radiotherapy treatments
2022 - DEL NERO, R.A.; EMILIOZZI, C.Z.S.; SIQUEIRA, P.T.D.; ANTUNES, P.C.G.; SERANTE, A.R.
Radiotherapy is a recommended procedure for 52% of cancer cases, in average, as one of the treatment forms, therefore, it is important for the clinical practice to investigate the affecting factors in dose distribution received by the patients, such as immobilization devices and treatment couch. With the introduction of treatments with modulated intensity techniques like IMRT and VMAT, the number of incidence fields used for patient treatment increased, making couch’s dosimetric effect more significant in these modalities. The attenuation data acquisition referring to the treatment couches, as well as the TPS data evaluation, show important parameters for the clinical practice because they influence what happens with the dose delivery during the treatment, ensuring a better quality and safety to the treatments. This research presents experimental results evaluating the couch’s impact in the treatments by a study of perturbation in the distribution of surface dose, and dose attenuation according to the gantry’s angle for the couches BrainLABTM, ExactTM and iBEAMTM. Then we propose better density values for the couches BrainLABTM and ExactTM for their inclusion in EclipseTM TPS. Lastly, we compare the dose difference considering the presence or not of couch in the planning. In conclusion, the beam’s attenuation increase by the couches and the doses alterations on the skin must be taken in consideration in the treatment planning process. It is of great relevance that each treatment center perform internal tests to determinate the best density values for available TPS.
Análise da sensibilidade do ArcCHECK®
2019 - MAZER, AMANDA C.; SHORTO, JULIAN M.B.; SIQUEIRA, PAULO T.D.; NAKANDAKARI, MARCOS V.N.; RIBEIRO, VICTOR A.B.; YORIYAZ, HELIO
Este artigo apresenta uma análise da sensibilidade do sistema dosimétrico ArcCHECK, através de comparações entre medidas experimentais envolvendo alguns tipos de deslocamentos mecânicos e medidas de uma referência fixa. O ArcCHECK é um sistema que contém 1386 diodos dispostos de forma helicoidal e que permite realizar medições para Controle de Qualidade de técnicas de radioterapia mais modernas e complexas. Foram feitas algumas medidas iniciais de repetibilidade e de linearidade e, em sequência, análises da capacidade do dispositivo em identificar erros de deslocamentos em diferentes direções, bem como a visualização de efeitos da resolução dos diodos. Foram encontradas diferenças consideráveis nos valores de dose entre deslocamentos pequenos e a referência. Também foram observadas deformações nas curvas de isodose para determinados ângulos de irradiação do sistema. O ArcCHECK foi considerado bastante sensível, dada a metodologia de análise, porém deve ser utilizado com cautela quando posicionado para realizar Controle de Qualidade.
Estudo dos efeitos de composição e densidade de materiais tecido equivalentes na distribuição de dose longitudinal em protonterapia
2019 - BRANCO, ISABELA S.L.; ANTUNES, PAULA C.G.; SIQUEIRA, PAULO T.D.; SHORTO, JULIAN M.B.; YORIYAZ, HELIO
A eficiência de procedimentos radioterápicos depende do equilíbrio entre o fornecimento de altas doses conformadas ao volume tumoral e a restrição das doses recebidas pelos tecidos e órgãos saudáveis circundantes. Sendo uma modalidade de radioterapia, a protonterapia destaca-se neste cenário por possuir vantagens dosimétricas, que, quando combinadas com avanços tecnológicos, permitem que um grande potencial na conformidade da distribuição de dose. Este trabalho visa contribuir em um estudo dosimétrico, especificamente considerando os efeitos da heterogeneidade devido à presença de materiais tecido equivalentes com diferentes densidades e composições químicas, de modo a analisar qual destes parâmetros exerce maior influência na distribuição de dose longitudinal. A metodologia desenvolvida neste trabalho foi baseada em simulações de Monte Carlo com o código GEANT4 (através da interface TOPAS). Os objetos simuladores cilíndricos representados foram compostos inteiramente por diversos materiais tecido-equivalentes. Três grupos de estudo guiaram as simulações, o primeiro manteve a composição e densidade originais dos materiais, ao seguinte foi atribuída a todos os materiais heterogêneos a mesma densidade da água, mas mantiveram-se suas composições químicas originais; e por fim, foram realizadas simulações com as densidades originais dos materiais heterogêneos e composição química da água para todos os casos. Através da análise da distribuição de dose longitudinal variando com a profundidade, foi possível observar o comportamento da influência dos parâmetros de composição e densidade no alcance do feixe (d90) para os diferentes materiais e energias analisados. O estudo mostrou que, o efeito que a densidade dos materiais tecido equivalentes exerce sobre a deposição de dose é mais expressivo que o efeito de sua composição. A maior exatidão no range de tratamento permite evitar uma sub ou sobre dosagem da área irradiada. Esta é uma das diversas linhas de pesquisa que contribuem para a diminuição das incertezas em protonterapia.
Princípios e aplicações da terapia por captura de nêutrons por boro
2019 - SIQUEIRA, PAULO T.D.; YORIYAZ, HELIO; SHORTO, JULIAN M.B.; CAVALIERI, TASSIO A.
A terapia por captura de nêutrons (neutron capture therapy — NCT) é uma técnica radioterápica bimodal com princípios de funcionamento muito vantajosos para o tratamento de cânceres difusos. Contudo, apesar dessa vantagem conceitual e de sua primeira proposição já exceder 80 anos, essa técnica ainda não se encontra consolidada na comunidade clínica internacional como proposta terapêutica. Esse insucesso em seu estabelecimento não tem impedido que diversos grupos de pesquisa de diversos países do mundo invistam tempo e recursos em seu desenvolvimento. Neste texto apresentamos brevemente um histórico da NCT e dos principais desafios enfrentados pelos diversos grupos de pesquisas, uma comunidade de entusiastas da técnica, no seu desenvolvimento e na consolidação terapêutica da sua vertente mais estudada, a boron neutron capture therapy (BNCT). É apresentado também um resumo dos principais resultados alcançados com a técnica, além de um breve relato dos estudos realizados na instalação experimental de BNCT no Brasil.
Interpolation studies of a 3D dosimetric system for quality assurance in radiation therapy
2019 - MAZER, AMANDA C; SHORTO, JULIAN M.B.; SIQUEIRA, PAULO T.D.; NAKANDAKARI, MARCOS V.N.; RIBEIRO, VICTOR A.B.; YORIYAZ, HELIO
With the evolution of radiation therapy techniques, treatments have become increasingly accurate. To ensure a good quality assurance program for modern equipment, Sun Nuclear Corporation has developed ArcCHECK, a 3D dosimetric system, which contains 1386 helically arranged diodes within a PMMA cylindrical structure. The outputs of this system show, in addition to dose values acquired directly from the diodes, also matrices with interpolated dose values, in order to provide values at more than 5000 points for quality assurance. The main purpose of this work is to analyze the interpolated dose values provided by ArcCHECK. For this, simple measurements were taken with ArcCHECK, with a 10x10 cm2 static field of 6 MeV photons and 100 MU. A algorithm for MATLAB software was also developed so that it was possible to interpolate crude dose values obtained from the diodes and compare them with the values interpolated by the dosimetric system software. Significant dose differences values were found in the relative dose difference between the matrices interpolated by the algorithm and by ArcCHECK. The method used by this dosimetric system presented a diode selection pattern for the interpolation and different when compared to the developed method, even if both were calculated in the 2D plane, based on the dose map acquired by ArcCHECK.
Computational model of a 3D dosimetry system - ArcCHECK®
2019 - MAZER, A.C.; NAKANDAKARI, M.V.N.; RIBEIRO, V.A.B.; SIQUEIRA, P.T.D.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.
Ionizing radiation therapies have been improving over the years, becoming more specific for each patient. Thereby, as the treatment planning system (TPS) complexities increases, the quality assurance (QA) methods have to be in constant evolution. One of the techniques that demand great complexity is the Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT), and one possible way to VMAT commissioning is using 3D dosimetry systems. Recently a new 3D dosimetry system called ArcCHECK had been developed and commercialized mainly for VMAT quality assurance. It is water-equivalent and composed by an array of 1386 diodes arranged in a helical pattern. Since simulation methods, like Monte Carlo method, ensure highly accurate results, MCNP (A General Monte Carlo N-Particle Transport Code System) is totally reliable for problems that involve radiation transport. This work presents two computational models for Monte Carlo simulations to predict detection responses in the QA procedure using the ArcCHECK. The computational models were validated comparing the system responses obtained from MCNP6 simulations against measured responses due to a 6 MeV clinical photon beam from a Linear Accelerator. 2D dose maps were reported here with good agreement between simulated and measured values.
Verification of angular dependence in MOSFET detector
2019 - SOUZA, C.H.; SHORTO, J.M.B.; SIQUEIRA, P.T.D.; NUNES, M.G.; SILVA JUNIOR, I.A.; YORIYAZ, H.
In vivo dosimetry is an essential tool for quality assurance programs, being a procedure commonly performed with thermoluminescent dosimeters (TLDs) or diodes. However, a type of dosimeter that has increasing popularity in recent years is the metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) detector. MOSFET dosimeters fulfill all the necessary characteristics to realize in vivo dosimetry since it has a small size, good precision and feasibility of meas-urement, as well as easy handling. Nevertheless, its true differential is to allow reading of dose in real time, enabling immediate intervention in the correction of physical parameters deviations and anticipation of small anatomical changes in the patient during treatment. In order for MOSFET dosimeter to be better accepted in clinical routine, information reporting performance should be available frequently. For this reason, this work proposes to verify reproducibility and angular dependence of a standard sensitivity MOSFET dosimeter (TN-502RD-H) for Cs-137 and Co-60 sources. Exper-imental data were satisfactory and MOSFET dosimeter presented a reproducibility of 3.3% and 2.7% (±1 SD) for Cs-137 and Co-60 sources, respectively. In addition, an angular dependence of up to 6.1% and 16.3% for both radioactive sources, respectively. It is conclusive that MOSFET dosimeter TN-502RD-H has satisfactory reproducibility and a considerable angular dependence, mainly for the Co-60 source. This means that although precise measurements, special attention must be taken for applications in certain anatomical regions in a patient.
Reactor IPEN/MB-01 dosimetry using TLDs
2017 - CAVALIERI, TASSIO A.; SIQUEIRA, PAULO T.D.; YORIYAZ, HELIO
This paper is a preliminary study on the use of reactor IPEN/MB-01 as standard radiation source for mixed field dosimetry studies. As a first step on this attempt, simulations and experiments, evaluating the neutron and gamma field distributions, were performed and compared. TLDs are widely employed in dose measurements and the TLD 100 / TLD 700 pair conforms with ICRU recommendations for mixed field dosimetry. In this study, TLD irradiations were performed in the IPEN/MB-01 nuclear reactor. IPEN/MB-01 reactor is zero power reactor widely used to perform reactor physics experiments. Its neutron flux distribution is well known for a variety of reactor core configurations. However, the photon fluxes are unknown. A series of experiments with TLD 100 and TLD 700 were performed for two different core configurations (rectangular and cylindrical with a central flux trap). Simulations with MCNP5 for these two configurations were also done, and neutron and gamma fluxes distributions along the core were computed. The responses of TLD 100 and TLD 700 were compared with simulated fluxes and showing a good agreement between them. This paper presents the results of the experiments done so far given the status of the study under way in order to couple IPEN/MB-01 and TLD 100 / 700 pair into a mixed field calibration methodology.