PAULA CRISTINA GUIMARÃES ANTUNES

PAULA CRISTINA GUIMARÃES ANTUNES

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Análise da fluência de fótons de um feixe direto para construção de um modelo de fonte virtual de um acelerador linear clínico em Monte Carlo
2023 - SOUZA, C.H.; GRANJA, A.A.C.; ANTUNES, P.C.G.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.
Introdução: Utilizando o espaço de fase (phsp) de um acelerador CyberKnife IRIS 60 mm, este trabalho analisa as características do espectro de fótons do feixe direto (não espalhado) no eixo central do equipamento, visando reconstruir a distribuição de fótons de bremsstrahlung, originados no alvo espesso de tungstênio do equipamento, para modelagem de uma fonte virtual de um linac utilizando simulações de Monte Carlo. Materiais e Métodos: A partir do código MCNP6, estimou-se a distribuição da fluência de fótons originados: 1) pelo phsp da IAEA; 2) por um modelo composto de um feixe monoenergético de elétrons incidindo sobre um alvo espesso de tungstênio, com e sem a presença de um filtro de chumbo. A fluência foi estimada no ar, sob um SSD de 80 cm, pelo uso de um voxel na forma de um cilindro de 2 cm de raio e 0.2 cm de altura. Resultados e Discussões: Pela Figura 1, nota-se a possibilidade de reproduzir o espectro de fótons do feixe direto de um linac, a partir de um feixe elétrons incidindo sobre um alvo espesso de tungstênio, com boa aproximação. Vale ressaltar que o modelo não leva em consideração os fótons gerados pela interação da radiação com os demais componentes do cabeçote do linac, o que poderia gerar algum nível de divergência na fluência de fótons de baixas energias. Conclusões: A partir do modelo apresentado, conclui-se que a utilização do espectro gerado no feixe direto de um linac sem filtro aplainador pode ser uma boa aproximação para modelagem computacional em Monte Carlo de uma fonte de radiação virtual de um linac com phsp disponível.
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.
O método de Análise de Modos de Falha e de seus Efeitos (FMEA) como ferramenta de decisão para os testes de comissionamento de novos sistemas
2021 - OLIVEIRA, JOAO M.; VERNUCIO, SILMARA L.; FREDIANI, LARISSA; ANTUNES, PAULA C.G.; YORIYAZ, HELIO
Foi proposta a utilização da Análise de Modos de Falha e de suas Consequências (FMEA) como ferramenta de decisão para a escolha e priorização dos testes de comissionamento para novos equipamentos. Um aplicador Vienna para braquiterapia ginecológica intersticial foi utilizado como caso de estudo. Escalas de 1 a 5 foram utilizadas para classificar os riscos segundo a sua ocorrência, severidade e detectabilidade. Foram identificados 12 riscos e como resultado da sua classificação nove testes foram selecionados para o comissionamento. O índice de priorização do risco (RPN) médio mais elevado para o aplicador foi de 21,3 correspondente a 17% do máximo possível (125) e o mais baixo de 1,4. Em relação a sua classificação, 33,3% dos riscos tiveram RPN superior a 10 e 25% foram classificados com valor inferior a 5. Nenhum risco teve severidade superior ou igual a 4. Os três primeiros riscos por ordem de prioridade foram de naturezas diversas, sendo o primeiro e o segundo riscos de parâmetro físico, e o terceiro de software. Os testes finais selecionados após a classificação foram os listados inicialmente com base apenas nos riscos. Entretanto, a classificação dos riscos serviu de base para justificar a sua escolha. O método proposto permitiu a determinação dos testes ideais para o comissionamento do aplicador em questão, bem como a identificação dos testes mais críticos e prioritários.
Estudo dos efeitos de composição e densidade de materiais tecido equivalentes na distribuição de dose longitudinal em protonterapia
2019 - BRANCO, I.S.L.; ANTUNES, P.C.G.; SIQUEIRA, P.T.D.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.
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.
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.
Estudos dosimétricos dos efeitos da heterogeneidade dos tecidos em braquiterapia utilizando o método Monte Carlo
2019 - ANTUNES, PAULA C.G.
Os procedimentos braquiterápicos atuais seguem as diretrizes apresentadas no protocolo da AAPM TG - 43, introduzido em 1995, que define a metodologia de cálculo de dose ao redor de fontes encapsuladas. Este protocolo, dentre outras considerações, adota a água como meio dosimétrico padrão e desconsidera a composição dos tecidos, densidades e dimensões do paciente nas estimativas de dose absorvida. Com o objetivo de realizar os cálculos de dose em condições mais próximas à realidade, a AAPM publicou em 2012 o TG-186, que introduz os algoritmos de cálculos de dose baseados em modelos na braquiterapia (MBDCA- model-based dose calculation algorithm). Estes algoritmos são capazes de considerar as complexidades descritas acima, além de permitirem estimativas de dose diretamente nos tecidos biológicos. Apesar deste advento, ainda há controvérsia sobre a melhor forma de se reportar a dose absorvida, com pontos favoráveis tanto para estimativas de dose na água, quanto nos tecidos. Esta tese se insere dentro deste contexto, buscando a correlação entre todo o conhecimento previamente adquirido baseado em água com os modernos algoritmos de cálculo de dose. A relação entre a dose na água e no meio é realizada através da teoria da cavidade, que assume que a fluência dos fótons na água e no meio é idêntica. Parte dos objetivos do presente trabalho foi avaliar a fluência energética de fótons em diferentes meios irradiados com fontes braquiterápicas de energias baixas (<50,0 keV), propondo uma forma eficiente de correlacionar a dose na água e no meio em situações nas quais a fluência dos fótons é relevante. Avaliou-se a dose absorvida na água e em diferentes tecidos humanos, para quantificar fatores de conversão entre as estimativas de dose, simulados por Monte Carlo. Para validar tais fatores foi proposta uma metodologia experimental com o uso de um objeto simulador, desenvolvido especificamente para a realização deste trabalho e com capacidade de medir os efeitos da heterogeneidade do meio utilizando doses absorvidas em dosímetros termoluminescentes. As correções baseadas na fluência energética obtidas neste estudo, quando necessárias, são capazes de correlacionar a dose absorvida no tecido e na água com uma precisão melhor do que 0,5 % nos casos mais críticos (ex. osso). Os fatores de conversão calculados mostraram que a dose absorvida na água subestima a dose absorvida no osso em até 80 %, mas superestima a dose no tecido adiposo em aproximadamente 75 %, ressaltando a necessidade de se considerar a composição e a densidade do meio nas estimativas de dose. Os resultados experimentais permitiram validar os fatores de conversão de dose simulados com diferenças máximas de 8,5 %, entre os valores experimentais e simulados. Todos os resultados obtidos comprovaram que a estimativa da dose absorvida em procedimentos braquiterápicos com baixas energias diferem significativamente quando realizadas na água e nos tecidos biológicos, evidenciando a necessidade do uso de algoritmos que considerem a heterogeneidade do meio. Tais resultados também enfatizaram a necessidade de se considerar com precisão a composição do corpo, uma vez que variações nas composições médias dos tecidos podem afetar as estimativas dosimétricas e aumentar as incertezas dos resultados.
Desenvolvimento de software de cálculo de dose pontual em braquiterapia baseado em simulações de Monte Carlo
2018 - BRANCO, I.S.L.; LIMA, F.A.; ANTUNES, P.C.G.; YORIYAZ, H.; BELLEZZO, M.; FONSECA, G.P.; BORGUEZAN NETO, E.; BRUNO, A.C.; SANTO, M.L.R.; BARBI, G.L.; BORGES, L.F.; BERTUCCI, E.C.; VIANI, G.A.; PAVONI, J.F.
Em braquiterapia, o controle de qualidade é necessário para garantir a consistência entre a dose clínica prescrita para o tratamento e a dose real administrada ao paciente. Entre os procedimentos necessários na adoção de um programa de garantia de qualidade se enquadra a verificação do sistema de planejamento e processo de planejamento e controle de qualidade rotineiro. Visando os processos de verificação do sistema de planejamento, inicialmente, neste trabalho uma fonte de 192Ir GammaMed Plus foi caracterizada com base em parâmetros estabelecidos pelo Task Group 43 (TG-43) da AAPM. Para avaliação de seus parâmetros dosimétricos, a fonte foi simulada através do Método de Monte Carlo, com o código MCNP6 (Monte Carlo NParticle). Os valores de distribuição de dose obtidos a partir da simulação foram comparados com os dados fornecidos pela literatura. As simulações serviram de base para o desenvolvimento de um software de código aberto, o BrachySure, que permite comparar a dose pontual calculada pelo sistema de planejamento e por Monte Carlo em um caso clínico real. Os resultados obtidos na caracterização da fonte, mostram uma ótima concordância com os dados bibliográficos, apresentando diferenças próximas à incerteza associada as simulações. O erro relativo máximo encontrado para a malha virtual simulada (mesh) foi de 0.31%, quando comparada com os valores de outros autores, a diferença relativa apresentou valores em torno de 1% para a maior parte dos pontos da malha. O software BrachySure foi pré-validado e apresentou um erro sistemático ainda a ser utilizado como objeto de pesquisa (em torno de 8%), além disso, este software forneceu uma dupla verificação de dose pontual de maneira rápida e simples, contribuindo para organização dos dados e registro de tratamentos. Intenta-se com os dados obtidos neste trabalho impulsionar o desenvolvimento de novas metodologias para uso na rotina clínica, que contribuam na incorporação de novas estimativas de doses com maior exatidão.
Metodologia para utilizacao de filmes radiograficos para avaliacao dosimetrica em radioterapia com feixes de eletrons
2008 - SOUZA, G.S.; SIQUEIRA, P.T.D.; FONSECA, G.P.; FURNARI, L.; YORIYAZ, H.; POLI, M.E.; RUBO, R.; ANTUNES, P.C.G.; RODRIGUES, L.N.
Reconstrucao de objetos simuladores segmentados aplicaveis a dosimetria de pele
2010 - ANTUNES, PAULA C.G.
A radioterapia é uma modalidade terapêutica que utiliza radiações ionizantes para erradicar as células neoplásicas do organismo humano. Um dos requisitos para o sucesso desta metodologia de tratamento está na utilização adequada dos sistemas de planejamento, os quais, dentre outras informações, estimam a dose a ser administrada aos pacientes. Atualmente, códigos de transporte de radiação têm proporcionado grandes subsídios a estes sistemas de planejamento, uma vez que viabilizam avaliações dosimétricas acuradas nos órgãos e tecidos específicos de um paciente. O modelo utilizado por estes códigos para descrever a anatomia humana de forma realista é denominado Objeto Simulador Segmentado (OSS), que consiste na representação das estruturas anatômicas do corpo em discretos elementos de volume (voxels), os quais são diretamente associados aos dados tomográficos. Atualmente, os OSS possíveis de serem inseridos e processados pelo código de transporte MCNP (Monte Carlo N-Particle), apresentam voxels com resoluções da ordem de 3-4 mm. No entanto, tal resolução compromete a discriminação de algumas estruturas finas do corpo, tais como a pele. Neste contexto, o presente estudo propõe a criação de uma rotina de cálculo que discrimine a região da pele, com espessura e localização próximas do real, nos OSS e os habilite para avaliações dosimétricas acuradas. A metodologia proposta consiste na manipulação dos elementos de volume dos OSS de forma a segmentá-los e subdividi-los em diferentes espessuras de pele. A fim de validar os dados obtidos por cálculos, foram realizadas avaliações experimentais de dosimetria de pele em objetos simuladores antropomórficos com dosímetros termoluminescentes. Verificou-se, ao longo deste estudo, a importância de discriminar a região da pele com localização e espessuras próximas do real, uma vez que foram encontradas diferenças significativas entre as estimativas de dose absorvida na região pelas diferentes representações. A metodologia proposta neste estudo far-se-á útil para avaliações dosimétricas acuradas da região de pele para diversos procedimentos radioterápicos, com particular interesse na radioterapia com feixe de elétrons, na qual se destaca a terapia de irradiação de corpo inteiro (TSET Total Skin Electron Therapy), procedimento radioterápico em implementação no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP).
Phantom de voxel para tratamento de doenças de pele
2010 - ANTUNES, P.C.G.; SIQUEIRA, P.T.D.; YORIYAZ, H.; FONSECA, G.P.