PAULA CRISTINA GUIMARÃES ANTUNES

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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.
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.
A versatile physical phantom design and construction for I-125 dose measurements and dose-to-medium determination
2023 - ANTUNES, PAULA C.G.; SIQUEIRA, PAULO de T.D.; SHORTO, JULIAN M.B.; YORIYAZ, HELIO
PURPOSE: In this paper we present a phantom designed to provide conditions to generate set of “true” independent reference data as requested by TG-186, and mitigating the scarcity of experimental studies on brachytherapy validation. It was used to perform accurate experimental measurements of dose of 125I brachytherapy seeds using LiF dosimeters, with the objective of experimentally validating Monte Carlo (MC) calculations with model-based dose calculation algorithm (MBDCA). In addition, this work intends to evaluate a methodology to convert the experimental values from LiF into dose in the medium. METHODS AND MATERIALS: The proposed PMMA physical phantom features cavities to insert a LiF dosimeter and a 125I seed, adjusted in different configurations with variable thickness. Monte Carlo calculations performed with MCNP6.2 code were used to score the absorbed dose in the LiF and the dose conversion parameters. A sensitivity analysis was done to verify the source of possible uncertainties and quantify their impact on the results. RESULTS: The proposed phantom and experimental procedure developed in this work provided precise dose data within 5.68% uncertainty (k = 1). The achieved precision made it possible to convert the LiF responses into absorbed dose to medium and to validate the dose conversion factor methodology. CONCLUSIONS: The proposed phantom is simple both in design and as in its composition, thus achieving the demanded precision in dose evaluations due to its easy reproducibility of experimental setup. The results derived from the phantom measurements support the dose conversion methodology. The phantom and the experimental procedure developed here can be applied for other materials and radiation sources.
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.