Modelado de colimadores multilámina en un sistema de planificación de radioterapia con haces externos de fotones.
La determinacón precisa de la transmisión de rayos X a través de un colimador multiláminas, es importante para la correcta planificación del tratamiento, especialmente en técnicas con intensidad modulada. Este tipo de técnicas presentan tiempos de irradiación mayores, respecto a técnicas convenci...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/580/1/1Alarcon_Paderes.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | La determinacón precisa de la transmisión de rayos X a través de un colimador
multiláminas, es importante para la correcta planificación del tratamiento, especialmente
en técnicas con intensidad modulada. Este tipo de técnicas presentan tiempos de irradiación
mayores, respecto a técnicas convencionales. Por lo tanto, la dosis debido a la radiación
de fuga a través de colimador multiláminas, puede llegar a niveles significativos de dosis
en regiones que no se desea irradiar, como ser los órganos en riesgo donde la dosis debe
minimizarse.
El objetivo de este trabajo fue modelar distribuciones de fluencia energética para
todo tipo de forma de campo generados por el colimador multiláminas y/o colimadores
secundarios. Para cumplir con este objetivo se desarrollo un modelo para el cálculo de
la fluencia energética considerando la influencia del sistema de colimación total, para
el acelerador lineal Varian Clinac iX de 6 MV con colimadores multiláminas Varian
Millenium 120, usando un algoritmo tipo ray tracing para el calculo de la atenuación y el
modelo de fuentes virtuales para el modelado de la fluencia energética.
El paso crucial en el desarrollo del algoritmo de ray tracing fue considerar la exacta
geometría de las tres principales láminas que componen el colimador multiláminas, con
detalles geométricos tales como el agujero del tornillo de conducción, el carril de soporte
y las puntas redondeadas de las láminas. Esta geometría es útil para encontrar las intersecciones
de rayos con las representaciones poliédricas de cada tipo de lámina, utilizando
procedimientos geométricos, tales como, la intersección de una recta con planos y cilindros.
Además, se utilizaron técnicas de geometría computacional, por ejemplo, el método de
winding number para analizar, con alta eficiencia computacional, si las intersecciones
encontradas pertenecen a los límites establecidos de las láminas. Las intersecciones encontradas
sirven para calcular la distancia recorrida del rayo dentro de una o varias láminas
y así poder calcular la atenuación correspondiente. La evaluación de este procedimiento
para una cantidad elevada de rayos produce un mapa de atenuación propia del colimador
multilámina, ubicado en el plano isocéntrico. Este mapa de atenuación y las ventanas de
atenuación producidas por los colimadores secundarios representan la atenuación total del
sistema de colimación del acelerador.
Para modelar la fluencia energética, se implementó el modelo de fuentes virtuales basados
en trabajos previos y re-validado en este trabajo. La distribución de fluencia energética
final considerando el tamaño finito de las fuentes es obtenida, convolucionando el mapa de
atenuación con las distribuciones de intensidad, propias del modelo de fuentes virtuales.
Todos los algoritmos fueron desarrollados en Python, para su posterior optimización.
Las distribuciones de fluencia energética obtenidas con el modelo propuesto fueron
verificados con el código de simulación Monte Carlo BEAMnrc, mediante la validación
de perfiles de fluencia para campos cuadrados e irregulares formados por los colimadores
secundarios y el colimador multiláminas. Los resultados muestran que existe una buena
correlación entre el modelo y Monte Carlo.
La comparación de los perfiles de radiación de fuga entre láminas y transmisión a
través de las puntas redondeadas, predijeron con buena precisión los detalles esperados.
También, se simularon distribuciones de intensidad modulada usando técnicas estáticas
con buenos resultados cualitativos.
Basados en los resultados obtenidos con el algoritmo presentado en este trabajo, se
puede afirmar que es una herramienta útil para cálculo de fluencia energética para cualquier
forma o tamaño de campo, con varias posibles aplicaciones clínicas, incluyendo el control
de calidad del colimador multiláminas y el continuo desarrollo de modelos para el cálculo
de la dosis basados en fluencia energética. Se deja como trabajos futuros el acoplamiento
de este método a técnicas de Convolución/Superposición para el cálculo de dosis y la
implementación de algoritmos de optimización de posicionamiento de las láminas para
realizar planificación inversa asociada a técnicas moduladas. |
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