Modelagem e simulação Monte Carlo de um acelerador linear para aplicações clínicas

Abstract

O câncer é apontado como um dos principais problemas de saúde pública no Brasil e no mundo, possuindo na radioterapia um mecanismo de tratamento bastante útil e comum, com cerca de 60% de submissão para novos casos de neoplasias malignas. Tidos como um dos equipamentos de tratamento mais essenciais na radioterapia, os aceleradores lineares são avaliados como os principais meios de geração de feixes de megavoltagens contemporâneo. Os sistemas de planejamento acoplados a esses equipamentos possuem algoritmos de cálculo de dose que são abastecidos pelos mais diversos métodos estatísticos, dentre os quais são destacadas as técnicas Monte Carlo. Esses sistemas computacionais, bem como, outros algoritmos de transporte de radiações (que simulem processos radioterápicos) devem ser regularmente averiguados para garantir segurança ao paciente submetido ao processo de tratamento. Com o objetivo de fornecer uma estrutura computacional compatível com o equipamento físico, este trabalho desenvolveu, por meio de modelagem geométrica, o cabeçote do acelerador Varian Clinac 2100 (modelo C/D), de potencial nominal 6 MV, utilizando os softwares derivados do sistema EGSnrc, em especial, os códigos BEAMnrc e DOSXYZnrc. Arquivos de espaço de fase representativos do modelo da fonte radioterápica foram obtidos para os principais campos clínicos utilizados em tratamentos: 4 cm x 4 cm; 10 cm x 10 cm e 20 cm x 20 cm. Dados das distribuições de dose das simulações desses campos foram correlacionados com dados medidos experimentalmente em um fantoma de água a fim de validar o modelo construído. A caracterização espectral do campo de 10 cm x 10 cm foi realizada com o objetivo de melhor compreender a qualidade dos feixes obtidos nessas simulações. Grandezas de espalhamento no plano de registro, fluência planar, distribuição ZLAST, espectro de energia, energia média e distribuição angular foram analisadas. Os resultados dos erros das distribuições implicaram nas validações dos campos de tamanhos 4 cm x 4 cm e 10 cm x 10 cm, bem como, na autenticação de seus espaços de fase e geometrias desenvolvidas, segundo os limites de tolerância estabelecidos pela Agência Internacional de Energia Atômica. Entretanto, os erros do campo de tamanho 20 cm x 20 cm mostraram inconsistência no modelo em representar seu equivalente real, o que apontou em sua remodelagem e recondução das simulações. Por fim, a validação computacional do acelerador permitiu novas perspectivas em futuros acoplamentos para pequeno e médio campo, possibilitando composições de modelos de exposição em práticas específicas na radioterapia.