Dosimetría Monte Carlo para campos colimados de fotones

Abstract

La planificación de tratamientos en radioterapia utilizando códigos Monte Carlo está convirtiéndose rápidamente en una alternativa a los sistemas de planificación de tratamiento tradicionales, y ciertamente son considerados una herramienta útil a los efectos de la verificación independiente dentro de un sistema de manejo de la calidad. Esto es posible, en parte, gracias al poder de cálculo de las computadoras actuales, que hace posible la obtención de resultados estadísticamente satisfactorios en poco tiempo. En la presente tesis se desarrolló un modelo de fuentes virtuales sencillo a fin de reemplazar la geometría de un cabezal de tratamiento de radioterapia, que permita obtener los mismos resultados dosimétricos dentro de los intervalos de confianza recomendados, sin necesidad de simular detalladamente el cabezal. Este modelo se construyó partiendo de archivos de espacio de fase disponibles en la base de datos del OIEA. En una primera parte se desarrolló un modelo híbrido que consistió en una fuente extensa de fotones con una estructura geométrica que permitió modelar el tamaño del campo y generar contaminación electrónica. Posteriormente se procedió a simular tamaños de campo pequeños (menores a 20 x 20 cm2) y se calculó la deposición de dosis en agua, comparando los resultados obtenidos con mediciones experimentales. Para extender el modelo a tamaños de campo grandes, en una segunda etapa se realizó una modificación a la geometría del modelo con el agregado de un filtro aplanador genérico de espesor variable. Posteriormente se realizaron simulaciones para campos grandes (hasta 40x40 cm2), comparándolos nuevamente con mediciones experimentales. Los resultados obtenidos mostraron un buen acuerdo con las mediciones experimentales, dentro de los intervalos de confianza recomendados. Esto sugiere que este modelo puede utilizarse a propósitos de verificación de planificadores de tratamiento de radioterapia.

The implementation of Monte Carlo methods for treatment planning in radiotherapy are an alternative to traditional Treatment Planning Systems. Actually, Monte Carlo methods have demondtrated to be a useful tool for dose verification. The potentiality of Monte Carlo methods was significantly increased by computation capacities currently available. In this thesis, a simple virtual source model was developed, in order to replace the complete geometry of a radiotherapy accelerator treatment head and to be able to obtain the same results within the recommended confidence intervals. This model is based on the phase space files available in the IAEA's database. In a first step, a hybrid model was developed. It consisted of an extended photon source added to a geometrically simple structure which allows the configuration of the field size and to generate electronic contamination. Thereafter Monte Carlo simulations was performed in order to calculate the dose deposition in a water phantom for small field sizes (less than 20 x 20 cm2) comparing these results with experimental measurements. In a second step, a change in the geometry of the model was developed in order to adapt it to large fields simulations, adding a generic flattening filter with variable thickness. It was shown that a relatively simple calibration method could be used to determine the filter thickness. With this addition both PDDs and cross profiles were calculated for large fields up to 40x40 cm2 and compared to experimental ones.