Paulina Belmar1, Marcia García1, Francisco Malano2

Paulina Belmar1, Marcia García1, Francisco Malano2

Paulina Belmar1, Marcia García1, Francisco Malano2,
Mauro Valente2, Rodolfo Figueroa1
1
2
Universidad de La Frontera (UFRO)
Universidad Nacional de Córdoba (UNC)
[email protected]
Experimental
Simulación Monte Carlo
Análisis
I
N
T
R
O
D
U
C
C
I
Ó
N
I
N
T
R
O
D
U
C
C
(A) Haz típico de radioterapia divergente.
(B) Haz convergente de fotones X (HCX).
I
Ó
N
I
N
T
3
2
4
5
1
Esquema preliminar del dispositivo generador de haz convergente HCX
(Figueroa, 2011, Patente 898-2011).
(1) Entrada de los electrones acelerados en el LINAC.
(2) Lámina dispersora del haz de electrones que permitiría la apertura del haz.
(3) Lente magnética que convergería el haz.
(4) Blanco esférico donde se generaría la radiación de frenado.
(5) Los fotones son colimados formándose un haz perfectamente colimado y
convergente.
R
O
D
U
C
C
I
Ó
N
O
B
J
Estudiar cómo sería la distribución de dosis
en un caso ideal de tumor cerebral aplicando
esta nueva propuesta.
E
T
I
V
O
Fuente
1 cm Fantoma
Film
100 cm
1.5 cm Fantoma
Film
Fuente
Mesa
100 cm
15 cm Fantoma
Mesa
Parámetro
Parámetro
Valor
Unidad
SSD0
100
cm
SSD
98,5
cm
d0
1,5
cm
Sc • Sp
0,927
Rendimiento
1
PDDdmáx
1
Tamaño de
campo
2x2
cGy/UM
Unidad
SSD0
100
cm
SSD
98,5
cm
d0
1,5
cm
S c· S p
0.852
Rendimiento
1
cGy/UM
2x2
cm2
Tamaño de
campo
cm2
Valor
UM
300
M
E
T
O
D
O
L
O
G
Í
A
M
Fuente
E
T
100 cm
O
D
Detector
O
L
Fantoma RSVP
en posición de
cúbito supino
UM
Colimador
(Grados)
Gantry
(Grados)
Técnica
Tamaño
Campo
(cm2)
250
0
0
isocéntrica
1x1
200
0
330 - 30
isocéntrica
1,5 x 1,5
O
G
Í
A
M
Materiales
PENELOPE 2008
Espectro de
energía de
referencia
Tomografía
Fantoma RSVP
Metodología
Se realizaron
dos SMC
Se simuló la
irradiación del
fantoma con un
tamaño de campo
de 1 x 1 y
1.5 x 1.5 cm2
E
T
O
D
O
L
O
G
Í
A
60º
M
E
T
O
D
100 cm
O
L
O
G
Geometría de simulación de radiocirugía de un tumor en un
fantoma de cabeza aplicando la nueva propuesta de radioterapia
Í
A
R
E
S
U
L
Film irradiado paralelamente al haz,
la flecha indica el lugar de ingreso de la
radiación.
Film irradiado perpendicularmente al haz de radiación;
se señala en cada campo la cantidad de UM entregadas.
T
A
D
O
S
CALIBRACIÓN DE FILM EDR2 PERPENDICULAR Y PARALELO AL HAZ
(DO vs DOSIS)
E
S
3,00
Perpendicular
2,50
Paralelo
DENSIDAD OPTICA
R
2,00
U
L
T
A
1,50
D
O
1,00
0,50
S
0,00
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
DOSIS (cGy)
250,00
300,00
350,00
400,00
R
E
S
D
o
s
i
s
A
B
U
L
R
e
l
a
t
i
v
a
Imagen del film irradiado con tamaño de campo 1 x 1 cm2.
A: La imagen sin procesar.
B: Distribución dosimétrica en Matlab.
C: Distribución dosimétrica en 3D en ImageJ.
C
T
A
D
O
S
Método 2: 236 cGy
R
E
S
D
o
s
i
s
Método 1: 350 cGy
R
e
l
a
t
i
v
a
Distribución dosimétrica 3D del film usando un arco de 60º
y un tamaño de campo 1.5 x 1.5 cm2.
U
L
T
A
D
O
S
R
E
S
U
L
T
A
A
B
Simulación de la irradiación del fantoma RSVP, tamaño de campo 1 x 1 cm2,
plano isocentro. A) Corte en plano coronal; B) Corte en plano transversal.
D
O
S
R
E
S
U
L
T
A
A
B
Simulación de la irradiación del fantoma RSVP, arco de 60º y
tamaño de campo 1.5 x 1.5 cm2, plano isocentro.
A) Corte en plano coronal; B) Corte en plano transversal.
D
O
S
R
E
S
U
L
T
A
D
O
Comparación de los perfiles dosimétricos
experimental y simulado.
Tamaño de campo 1 x 1 cm2
Comparación de los perfiles dosimétricos
experimental y simulado.
Arco 60º y tamaño de campo 1.5 x 1.5 cm2
S
R
E
S
U
L
T
A
D
O
S
Corte en plano transversal del fantoma RSVP en la
simulación de una radiocirugía con la nueva
propuesta.
Perfil de dosis obtenido con la
simulación de un tumor de cabeza
aplicando la nueva propuesta.
C
- Se reprodujeron los casos más simples de irradiación
de radiocirugía con el fantoma de cabeza RSVP.
Los perfiles dosimétricos obtenidos
experimentalmente con el acelerador lineal y el
fantoma RSVP fueron reproducidos con buena
correspondencia por las simulaciones Monte Carlo. Las
zonas donde no hubo completa concordancia fue a
causa de que en los bordes del campo irradiado no
existe equilibrio electrónico y ocurre un gradiente de
dosis importante.
O
N
C
L
U
S
I
O
N
E
S
La dosis de entrada y de salida son del orden del 0.1
% De aquí que los órganos ubicados en esas zonas no se
verían afectados por la radiación ionizante.
Considerando los criterios ICRU, se logró la
homogeneidad de dosis necesaria en el tumor y las
zonas de entrada y salida de la radiación no se podrían
considerar como volumen irradiado, ya que reciben una
dosis menor al 50%.
Se comprobó que el perfil de dosis obtenido da lugar a
un depósito de dosis muy concentrado y casi puntual.
La aplicación futura de esta técnica sería un aporte
importante, ya que este tipo de perfiles de dosis son
más difíciles de lograr con aceleradores lineales. Con
este tipo de haz convergente se puede lograr irradiar
sólo el tumor, incluso si éste es pequeño, como el caso
presentado en este trabajo.
C
O
N
C
L
U
S
I
O
N
E
S
C
Si bien es cierto los resultados son muy alentadores en
cuanto a las posibles ventajas de la técnica estudiada,
cabe mencionar que las simulaciones se realizaron con
un espectro de energía de un acelerador lineal de
referencia. Actualmente no se cuenta aún con el
espectro real correspondiente a esta técnica ya que se
encuentra en desarrollo por los autores. Sin embargo,
este estudio sirve como base inicial, ya que se diseñó
una metodología que se puede aplicar nuevamente
cuando se cuente con los datos técnicos específicos de
la misma. Además, es de esperar variaciones cuando se
aplique a pacientes, ya que en este trabajo se consideró
un caso ideal de tumor cerebral.
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N
C
L
U
S
I
O
N
E
S
B
R. Figueroa, M. Valente, “Analytical approach and Monte-Carlo simulation
of Convergent X-Ray external beam for a new Radiotherapy Technique”,
en progreso.
R. Figueroa, M. Valente, Patente 898-2011: “Aparato generador de haces
de electrones y fotones convergente”. Diario Oficial de la República de
Chile, 24 June 2011.
ICRU 50. Prescripción, Registro y Elaboración de Informes en la Terapia
con Haces de Fotones. Bruselas. (1993).
ICRU 62. Prescripción, Registro y Elaboración de Informes en la Terapia
con Haces de Fotones. (Suplemento del ICRU 50). Bruselas. (1999).
G. Steel, Basic Clinical Radiobiology, 3rd Ed. Great Britain: Ediciones
Hodder Arnold. (2002).
F. Salvat, J. Fernández et al. PENELOPE-2008: A code system for Monte
Carlo Simulation of Electron and Photon Transport. Editorial AEN NEA,
España. (2009).
N. Niño. Generación de espectros de rayos X de baja energía por
Simulación Monte Carlo. Universidad Nacional de Colombia. (2011).
C. J. Karzmark, C. Nunan and E. Tanabe. Medical Electron Accelerators.
Mcgraw-Hill Ed. U.S.A. (1992).
I
B
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I
O
G
R
A
F
Í
A