LUCAS VERDI ANGELOCCI

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Caracterização dosimétrica de uma nova fonte oftálmica de Irídio-192 usando métodos experimentais e simulações de Monte Carlo
2022 - ANGELOCCI, LUCAS V.
Aplicadores contendo sementes com núcleos radioativos são utilizados na braquiterapia oftálmica, para tratamento de câncer ocular, em um processo cirúrgico onde são suturados ao globo ocular do paciente por certo período de tempo, planejado para entregar a dose determinada ao alvo. Um novo modelo de semente para uso em braquiterapia oftálmica de produção nacional foi desenvolvido no Laboratório de Produção de Fontes para Radioterapia do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, de forma que o custo final da semente será menor do que o custo de importação de um modelo internacional, ampliando sua possibilidade de uso. Para que a semente possa ser usada de forma segura na prática clínica, foi realizada uma caracterização dosimétrica da mesma seguindo os protocolos do Task Group 43 da American Association of Physicists in Medicine. Neste trabalho o cálculo dosimétrico foi realizado por três vias diferentes: dosimetria termoluminescente, com filmes radiocrômicos, e por simulações de Monte Carlo; comparando-as para validar os resultados, que se mostraram compatíveis para a maioria dos pontos analisados. Também foram realizadas análises para além daquelas propostas pelo protocolo, como comparações com outras fontes comerciais, avaliação do efeito no perfil de dose da variação de parâmetros de produção da fonte, e estimativas de dose no olho humano. Seus resultados foram discutidos com base na aplicação clínica pretendida, embasando com dados a discussão a respeito do Irídio-192 ser utilizado de forma viável e segura como radioisótopo para o tratamento em braquiterapia oftálmica.
Anisotropy function of a new 192-Ir brachytherapy source
2021 - ABREU, R.T.; ANGELOCCI, L.V.; NOGUEIRA, B.R.; SANTOS, H.N.; ZEITUNI, C.A.; ROSTELATO, M.E.C.M.
Brachytherapy is a type of radiotherapy that uses radioactive sources (seeds, wires, among others) close to the tumor. Is important to provide a detailed description of seed dosimetry, so only the tumor will be irradiated avoiding unnecessary dose on adjacent organs and structures. To evaluate the dosimetric parameter of the anisotropy function for a new brachytherapy source, this work proposes the use of microcube TLD-100 dosimeters to find the dose rate using the AAPM Task Group 43 protocol (TG-43). The anisotropy function represents dose distribution around the source and has a major role for characterization of a new iridium source being implemented in Brazil. The value of D(r,θ) was measured using Solid Water phantoms, r value being the distance from the geometric center of the source to the position of the dosimeter on the phantom, and θ being the angle formed between the longitudinal axis of the source and the line connecting the geometric center to the TLD. Monte Carlo calculations were performed to evaluate the anisotropy function to validate the experimental measurements. For each distance value (r), an anisotropy function was plotted (1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, and 10.0 cm). The results obtained with Monte Carlo calculations agreed ±2% with the experimental values for r greater than 3.0 cm, so these results show a good distribution of dose around the seed considering the high energy of 192-Ir (average of 380 KeV) and encapsulation thickness.
Dose-rate constant and air-kerma strength evaluation of a new 125I brachytherapy source using Monte-Carlo
2021 - PRIMO, C.O.; ANGELOCCI, L.V.; KARAM JUNIOR, D.; ZEITUNI, C.A.; ROSTELATO, M.E.C.M.
Brachytherapy is a modality of radiotherapy which treats tumors using ionizing radiation with sources located close to the tumor. The sources can be produced from several radionuclides in various formats, such as Iodine-125 seeds and Iridium-192 wires. In order to produce a new Iodine-125 seed in IPEN/CNEN and ensure its quality, it is essential to describe the seed dosimetry, so when applied in a treatment the lowest possible dose to neighboring healthy tissues can be reached. The report by the AAPM’s Task Group 43 U1 is a document that indicates the dosimetry procedures in brachytherapy based on physical and geometrical parameters. In this study, dose-rate constant and air-kerma strength parameters were simulated using the Monte Carlo radiation transport code MCNP4C. The air-kerma strength is obtained from an ideal modeled seed, since its actual value should be measured for seeds individually in a specialized lab with a Wide-Angle Free-Air Chamber (WAFAC). Dose-rate constant and air-kerma strength are parameters that depends on intrinsic characteristics of the source, i.e. geometry, radionuclide, encapsulation, and together they define the dose-rate to the reference point. Radial dose function describes the dose fall-off with distance from the source. This study presents the values found for these parameters with associated statistical uncertainty, and is part of a larger project that aims the full dosimetry of this new seed model, including experimental measures.
Monte Carlo simulation to assess free space and end-weld thickness variation effects on dose rate for a new Ir-192 brachytherapy source
2021 - ANGELOCCI, LUCAS V.; SOUZA, CARLA D. de; PANTELIS, EVAGGELOS; NOGUEIRA, BEATRIZ R.; ZEITUNI, CARLOS A.; ROSTELATO, MARIA E.C.M.
A new Iridium-192 seed for brachytherapy is under development. Specific dose rate contribution by two different factors were evaluated: the effect from movement of the core in the free space within the seed and the effect of the end-weld thickness variation. Both were investigated through use of the Monte Carlo radiation transport code MCNP6 and an in-house routine programmed with MATLAB. Differences greater than 15% compared to results from the nominal seed were found near the source, indicating a significant dose variation.
End-weld thickness variation effects on dose rate for a new ir-192 brachytherapy source
2019 - ANGELOCCI, LUCAS V.; NOGUEIRA, BEATRIZ R.; ABREU, RODRIGO T.; ZEITUNI, CARLOS A.; ROSTELATO, MARIA E.C.M.
Brachytherapy is a form of radiation therapy that uses small sealed sources close to the tumor to deliver a high dose to target while keeping dose on neighboring healthy tissues as low as possible. A wide variety of radionuclides and different sources are available for brachytherapy, each with his own unique geometry. The Laboratory of Sources Production for Radiotherapy (IPEN/CNEN) developed a new Ir-192 seed for eye tumor treatment that is currently under dosimetric definition. This work is part of a larger project that aims the full dosimetry of this new source, but rather than calculate the usual parameters proposed by the American Association of Physicists in Medicine, the specific contribution to the dose rate of a usually not considered factor was investigated under a statistical approach: end-weld thickness variation, which is important due to this source being welded by an in-house method. Its effects were investigated using the Monte Carlo radiation transport code MCNP4C and an in-house routine programmed with MATLAB® to analyze the data. Final results are presented as a mean value for dose rate at different points of interest and their associated standard deviations. The results are discussed based on the influence of said parameter on different points around the source.
Anisotropy function of a new 192-Ir brachytherapy source
2019 - ABREU, RODRIGO T.; ANGELOCCI, LUCAS V.; NOGUEIRA, BEATRIZ R.; SANTOS, HAMONA N. dos; ZEITUNI, CARLOS A.; ROSTELATO, MARIA E.C.M.
Brachytherapy is a type of radiotherapy that uses radioactive sources (seeds, wires, among others) close to the tumor. Is important to provide a detailed description of seed dosimetry, so only the tumor will be irradiated avoiding unnecessary dose on adjacent organs and structures. To evaluate the dosimetric parameter of the anisotropy function for a new brachytherapy source, this work proposes the use of microcube TLD-100 dosimeters to find the dose rate using the AAPM Task Group 43 protocol (TG-43). The anisotropy function represents dose distribution around the source and has a major role for characterization of a new iridium source being implemented in Brazil. The value of D(r,θ) was measured using Solid Water phantoms, r value being the distance from the geometric center of the source to the position of the dosimeter on the phantom, and θ being the angle formed between the longitudinal axis of the source and the line connecting the geometric center to the TLD. Monte Carlo calculations were performed to evaluate the anisotropy function to validate the experimental measurements. For each distance value (r), an anisotropy function was plotted (1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, and 10.0 cm). The results obtained with Monte Carlo calculations agreed ±2% with the experimental values for r greater than 3.0 cm, so these results show a good distribution of dose around the seed considering the high energy of 192-Ir (average of 380 KeV) and encapsulation thickness.
Dose-rate constant and air-kerma strength evaluation of a new 125-I brachytherapy source using Monte-Carlo
2019 - PRIMO, CAMILA de O.; ANGELOCCI, LUCAS V.; KARAM JUNIOR, DIB; ZEITUNI, CARLOS A.; ROSTELATO, MARIA E.C.M.
Brachytherapy is a modality of radiotherapy which treats tumors using ionizing radiation with sources located close to the tumor. The sources can be produced from several radionuclides in various formats, such as Iodine-125 seeds and Iridium-192 wires. In order to produce a new Iodine-125 seed in IPEN/CNEN and ensure its quality, it is essential to describe the dosimetry of the seed, so when applied in a treatment the lowest possible dose to neighboring healthy tissues can be reached. The report by the AAPM’s Task Group 43 U1 is a document that indicates the dosimetry procedures in brachytherapy based on physical and geometrical parameters. In this study, dose-rate constant and air-kerma strength parameters were simulated using the Monte Carlo method radiation transport code MCNP4C. The air-kerma strength is obtained from an ideal modeled seed, since its actual value should be measured for seeds individually in a specialized lab with a Wide-Angle Free-Air Chamber (WAFAC). Dose-rate constant and air-kerma strength are parameters that depends on intrinsic characteristics of the source, i.e. geometry, radionuclide, encapsulation, and together they define the dose-rate to the reference point, defined as the dose-rate to a point 1 cm away from the geometric center of the source, in its transverse plane. This study presents the values found for these parameters with associated statistical uncertainty, and is part of a larger project that aims the full dosimetry of this new seed model, including experimental measures.
Estudo de casos clínicos em radioterapia através do sistema de planejamento AMIGOBrachy
2016 - ANGELOCCI, LUCAS V.
O sucesso de uma radioterapia depende do correto planejamento da dose a ser entregue ao volume alvo. Na braquiterapia, modalidade da radioterapia onde um radioisótopo selado é implantado intracavitariamente ou intersticialmente no paciente, há menos avanços em sistemas de planejamento de tratamento computacionais do que na teleterapia, amplamente mais utilizada nos serviços típicos. Porém, a braquiterapia, quando aplicável, é preferível por poupar tecidos sadios vizinhos de uma dose desnecessária. O AMIGOBrachy, um sistema de planejamento para braquiterapia de interface amigável, compatibilidade com outros sistemas comerciais em uso e integrado ao código MCNP6 (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 6) foi desenvolvido no Centro de Engenharia Nuclear do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CEN-IPEN) e atualmente está em processo de validação. Este trabalho contribuiu para este processo, avaliando três diferentes casos clínicos através do AMIGOBrachy com o formalismo do TG43 da AAPM (Associação Americana de Física Médica), protocolo que rege a dosimetria em braquiterapia, e comparando seus resultados com as distribuições de dose calculadas por outros sistemas comerciais consagrados: Varian BrachyVision TM (Varian Medical Systems; Palo Alto, CA, EUA) e Nucletron Oncentra® (Elekta; Estocolmo, Suécia). Os resultados obtidos estão dentro de uma faixa de concordância de ±10%, estando mais discrepantes em regiões muito próximas do aplicador, onde os sistemas de planejamento comerciais e o AMIGOBrachy divergem devido aos diferentes métodos de cálculo. Em pelo menos dois terços da região de interesse, porém, a dose concordou em uma faixa de ±3% para os três casos. Também foram realizadas simulações utilizando o formalismo do TG186 da AAPM, que considera heterogeneidades no tecido, para avaliar o impacto dos mesmos na dose. Em adição ao processo de validação, também foi realizado um estudo em braquiterapia oftálmica para posterior inserção de um módulo adicional ao AMIGOBrachy; para isso, um modelo de olho humano foi desenvolvido utilizando geometria UM (Unstructured Mesh), para validação com o código MCNP6, que apenas nesta versão demonstra um novo recurso capaz de simular uma geometria híbrida: parcialmente analítica, parcialmente UM. O modelo considera dez diferentes estruturas no olho humano: esclera, coroide, retina, corpo vítreo, córnea, câmara anterior, lente, nervo óptico, parede do nervo óptico, e um tumor definido de forma arbitrária crescendo da superfície externa do globo ocular em direção ao seu centro. Os resultados foram comparados com um modelo de olho puramente analítico modelado com o MCNP6 e tomado como referência. Os resultados foram satisfatórios em todas as simulações desenvolvidas, exceto para as estruturas do nervo óptico e sua parede, que devido ao seu pequeno tamanho e distância da fonte, mostraram erros relativos maiores, mas ainda menores que 10%, e não representam problema de preocupação clínica uma vez que recebem doses muito pequenas. Discutiu-se também a eficácia e problemas encontrados nessa nova capacidade do código MCNP de simular geometrias híbridas, uma vez que é recente e ainda apresenta deficiências, que tiveram que ser contornadas no presente trabalho.