JULIAN MARCO BARBOSA SHORTO

JULIAN MARCO BARBOSA SHORTO

(Fonte: Lattes)

Resumo

Bacharel em física pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), minha formação acadêmica é em Física Nuclear Experimental e Reações Nucleares em Baixas Energias. Durante meu doutorado, na Universidade de São Paulo (USP), usei cálculos de canais acoplados e distribuições de barreira quasielástica para estudar mecanismos de reação em núcleos de massa intermediária. Mais tarde, durante um pós-doutorado na Universidade Federal Fluminense (UFF), trabalhei em uma técnica para comparar sistemas nucleares de diferentes tamanhos usando seções de choque de reação. Eu também tenho trabalhos com sistemas fracamente ligados e núcleos exóticos. Atualmente, sou pesquisador titular no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) e meus interesses de pesquisa incluem Física Nuclear, Dosimetria e Proteção Radiológica, Transporte de Radiação e Física de Reatores. (Texto extraído do Currículo Lattes em 12 nov. 2021)

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Radioembolização hepática
2024 - POZZO, LORENA; RIBEIRO, MARTHA S.; SHORTO, JULIAN B.; OLIVEIRA, MERCIA L. de; RODRIGUES JUNIOR, ORLANDO; MENEZES, MARIO O. de
Este estudo oferece um parecer institucional sobre a incorporação da técnica de radioembolização hepática com microesferas radioativas de Holmio-166 para o paciente com hepatocarcinoma intermediário e avançado irressecável no contexto do Sistema Único de Saúde brasileiro.
Monitoramento de horizonte tecnológico
2024 -
Este estudo oferece uma visão abrangente do desenvolvimento atual e futuro das microesferas dopadas com radionuclídeos para a técnica de radioembolização hepática, tanto no contexto interno quanto externo ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Também aborda sua aplicação e integração nos sistemas de saúde globais.
Efficient computational modeling of electronic stopping power of organic polymers for proton therapy optimization
2024 - MATIAS, F.; SILVA, T.F.; KOVAL, N.E.; PEREIRA, J.J.N.; ANTUNES, P.C.G.; SIQUEIRA, P.T.D.; TABACNIKS, M.H.; YORIYAZ, H.; SHORTO, J.M.B.; GRANDE, P.L.
This comprehensive study delves into the intricate interplay between protons and organic polymers, offering insights into proton therapy in cancer treatment. Focusing on the influence of the spatial electron density distribution on stopping power estimates, we employed real-time time-dependent density functional theory coupled with the Penn method. Surprisingly, the assumption of electron density homogeneity in polymers is fundamentally flawed, resulting in an overestimation of stopping power values at energies below 2 MeV. Moreover, the Bragg rule application in specific compounds exhibited significant deviations from experimental data around the stopping maximum, challenging established norms.
Thermal neutron dose measurements using TLD-100 detectors in the IPEN/MB-01 reactor core
2024 - CAVALIERI, TASSIO A.; SIQUEIRA, PAULO de T.D.; SHORTO, JULIAN M.B.; YORIYAZ, HELIO
Considerable experimental effort has been aimed at uncovering a reliable way to perform a dosimetric assessment in mixed radiation fields. In fields composed by gammas and neutrons, TLD dosimeters are usually applied to execute such measurements, although there is no consensus on the most favorable strategy to employ them. In this context, TLD-100 measurements within two different core configurations of the IPEN/MB-01 research reactor and Monte Carlo simulations have been used to investigate the behavior of those detectors in multiple mixed radiation fields, deriving a methodology to evaluate the dose deposition in the dosimeter by different gamma and neutron energy spectra and intensities. A surprising outcome is the linear neutron dose response shown by TLD-100 even irradiated by so distinct irradiation fields.
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.
Comparison of methodologies for creating spread-out Bragg peaks in proton therapy using TOPAS and MCNP codes
2023 - BRANCO, I.S.L.; BURIN, A.L.; PEREIRA, J.J.N.; SIQUEIRA, P.T.D.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.
In proton beam treatments, the superposition of several weighted Bragg curves with different incident energies is required to homogeneously irradiate a large tumor volume, creating a spread-out Bragg peak (SOBP). This paper confirms on the suitability of two different methods to create SOBPs – Bortfeld/Jette’s and MCMC (Monte Carlo calculations and Matrix Computations), using Monte Carlo simulations performed with TOPAS and MCNP6.1. To generate the SOBPs, algorithms were developed for implementation of the two methods, which enabled to find the weights for thirty variations of SOBPs, categorized according to their width and maximum depths. The MCMC method used weight optimization in designing SOBPs to avoid negative values. In contrast, the Bortfeld/ Jette’s method yielded the SOBPs according to the variation of a power-law parameter (p) introduced by the range-energy relationship. Optimal values of p, from MCNP and TOPAS, were selected in order to retrieve SOBPs with the best smoothness and then related to those obtained from the literature. In comparing both methods and codes, dose homogeneity parameters (HOM) were used to examine the SOBP flatness and gamma analyses were employed to assess the dose deposition along its full extension. The results showed that the SOBPs designed using the MCMC method had better HOM values and computational performance for both codes when compared to the Bortfeld/Jette’s method. The gamma analyses highlighted significant differences between the entrance doses comparing the two different methods, for SOBPs with intermediate and high depths and small width. This evaluation was not possible with the HOM values alone, which stresses the relevance of a broad analysis to avoid unintended doses in healthy tissues.
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.
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.
Estudo comparativo entre simulações dos códigos de Monte Carlo FLUKA e TOPAS na distribuição da dose longitudinal de feixe de prótons
2023 - GRANJA, A.A.C.; BRANCO, I.S.L.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.; MORAIS, M.C.
Introdução: A Protonterapia se destaca pela entrega pontual da dose, e o Método de Monte Carlo é uma ferramenta eficaz para estudos da área. Este trabalho investigou a distribuição da dose longitudinal de feixes de prótons usando o código FLUKA/Flair, por meio da comparação aos resultados de Branco et al., 2019 com o código GEANT4 /Topas. Materiais e Métodos: Feixes de prótons monoenergéticos de 70, 110, 160, 200 e 230 MeV foram utilizados para analisar a distribuição de dose e o alcance de 90% da dose máxima (d90) em água e cinco materiais distintos, divididos em três grupos (original, densidade da água e composição da água). Resultados e Discussões: Pela Figura 1, nota-se que o alcance d90 para os tecidos originais entre os códigos foi semelhante, e a diferença relativa entre eles permaneceu abaixo de 1,5% para os demais materiais e grupos. Ambos também indicaram maior influência da densidade na dose. Conclusões: Analisando as curvas de deposição de dose e a diferença relativa de d90, pode-se concluir que os códigos apresentaram resultados semelhantes em relação ao transporte de prótons.
Análise comparativa de modelos matemáticos no desenvolvimento de um Algoritmo Pencil Beam para protonterapia
2023 - BRANCO, I.S.L.; SIQUEIRA, P.T.D.; SHORTO, J.M.B.; YORIYAZ, H.
Introdução: Em protonterapia, a distribuição de dose é calculada por meio de algoritmos analíticos, como o Algoritmo Pencil Beam (PBA), que requer a estimativa de parâmetros para a fluência no ar e dose na água. Este estudo utilizou o código TOPAS para modelar o feixe e analisou a influência dos modelos matemáticos no cálculo de dose com o PBA. Materiais e Métodos: Simulações com o TOPAS calcularam a fluência no ar, dose elementar na água e dose de referência para prótons de 187 MeV. Três distintos modelos matemáticos parametrizaram a distribuição de fluência no ar e cinco a dose elementar na água, resultando em 15 convoluções que foram comparadas com a dose de referência. A Figura 1 apresenta as diferenças relativas de dois dos resultados obtidos. Resultados e Discussões: Entre as convoluções realizadas, destaca-se a que utilizou a fluência ajustada com a Gaussiana Dupla e a dose elementar com a Gaussiana Dupla e Cauchy. Essa convolução apresentou pequenas diferenças relativas nas doses laterais de entrada do feixe e menores diferenças quando comparadas aos outros modelos. Conclusões: A precisão dos cálculos de dose no PBA é grandemente influenciada pela escolha dos modelos matemáticos para parametrizar a fluência e dose elementar, especialmente para baixas doses (distantes do eixo central).