Software de cálculo redundante para tratamientos de teleterapia
Los avances de la tecnología aplicada a la radioterapia han permitido la creación de aceleradores lineales con sistemas de colimación especiales, dando lugar a la implementación de técnicas complejas de irradiación, con fotones de altas energías, que producen distribuciones de dosis que se ajustan a...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2019
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/888/1/1Rivetti.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Los avances de la tecnología aplicada a la radioterapia han permitido la creación de aceleradores lineales con sistemas de colimación especiales, dando lugar a la implementación de técnicas complejas de irradiación, con fotones de altas energías, que producen distribuciones de dosis que se ajustan a la forma del tumor, disminuyendo la dosis en los tejidos sanos cercanos de manera optimizada. Tratamientos con estas modalidades son VMAT (del ingles, Volumetric modulated arc therapy) y IMRT (del ingles, Intensity-modulated radiation therapy). Como parte de un programa de garantía de calidad, es altamente recomendado que las clínicas de radioterapia cuenten con un sistema de cálculo redundante, independiente al algoritmo que usa el planificador, para realizar el control de calidad de los tratamientos y así disminuir los riesgos de accidentes radiológicos.
En este trabajo se desarrollaron dos programas de calculo redundante, uno de ellos orientado únicamente para VMAT, llamado software campo-equivalente, y el otro para todos los tratamientos de teleterapia con fotones de alta energía, llamado software función-densidad. Ambos programas fueron desarrollados en lenguaje Python y requieren de: el correspondiente archivo DICOM del tratamiento, las funciones de distribución de dosis en profundidad (PDD) determinadas experimentalmente para distintos tamaños de campos y la función de dispersión total en fantoma, Scp, determinada a 10 cm de profundidad para distintos tamaños de campos de radiación cuadrados.
El programa campo-equivalente permite aprovechar las propiedades de las funciones de dispersión en fantoma, [D/ψ]rel y de dispersión en colimador, Sc, para hallar la profundidad y el tamaño de la arista de un campo cuadrado dosis-equivalente a todo el tratamiento VMAT. Para ello el software requiere las unidades monitoras dispensadas, las profundidades radiológicas y las posiciones del colimador multilámina para cada punto de control del tratamiento VMAT. Cada punto de control corresponde a la subdivisión del tratamiento que hace el planificador computado. Estos datos son extraídos del archivo DICOM del tratamiento y luego son procesados por el programa desarrollado para obtener el campo cuadrado dosis equivalente al tratamiento. Si bien este campo cuadrado no presenta utilidad clínica, ofrece una simplificación al problema de calculo, permitiendo obtener la dosis de un tratamiento VMAT simplemente hallando la dosis que produciría este campo en las condiciones de irradiación calculadas.
Con este método se calculo la dosis en el isocentro para distintos tratamientos VMAT producidos por un acelerador marca Elekta Synergy. El resultado se contrasto con los cálculos del planificador y se obtuvieron diferencias porcentuales menores al 1.6 %. En este trabajo se introdujo, también, una función que llamaremos densidad de dosis debido a que su integral de area sobre el campo irregular permite determinar la dosis en el isocentro. Esta función se obtuvo con los datos medidos de la función Scp para distintos campos cuadrados a distintas profundidades. Se encontró que dicha función se descompone en dos funciones, una que tiene en cuenta la contribución a la dosis de la radiación primaria y la otra la contribución de la radiación secundaria. Nos referimos como radiación primaria a las partículas cargadas que resultan de las primeras interacciones de la radiación proveniente directamente del cabezal del equipo con la materia, y como radiación secundaria a las partículas cargadas producidas por radiación dispersada en el medio.
El programa función-densidad hace uso de la función homónima para calcular la dosis en el isocentro de los tratamientos de teleterapia. Este programa permite extraer de los archivos DICOM las unidades monitoras dispensadas, las profundidades radiológicas y las posiciones del colimador multilamina para cada punto de control del tratamiento. El programa discretiza los campos irregulares de cada punto de control en una matriz de dimensión NxN, donde N es un numero denido por el usuario y cada elemento de matriz contiene la distancia radial desde el elemento hasta el eje central de radiación. En cada elemento de matriz se evaluó la función densidad y se la pondero con las unidades monitoras y con el cuadrado de la distancia de la fuente. Así, se obtuvo un campo efectivo, cuya integral de área resulta ser la dosis producida en el isocentro por todo el tratamiento. Se calculo la dosis de cinco tratamientos realizados con técnicas VMAT analizados con el software de campos equivalentes. Se hallo que el software función-densidad presenta diferencias con el planificador computado menores
al 1.1 %. Ademas, este software presenta menos dispersión en las diferencias porcentuales con las dosis calculadas con el planificador que el software campo-equivalente.
También se calculo, con el software función-densidad, la dosis producida en el isocentro para ocho tratamientos IMRT, encontrando diferencias aceptables con el planificador excepto para un tratamiento de cáncer de mama donde las diferencias son del orden del 18 %. Por ultimo, se calculo la dosis asociada a diez controles de calidad de tratamientos IMRT encontrando que la diferencia entre la dosis calculada con el software y la medida es semejante a la diferencia entre la dosis calculada por el planificador y la medida.
Se pudo concluir que ambos programas son prácticos, rápidos y producen, en la mayoría de los casos, desviaciones aceptables con la dosis producida en un punto debido a un tratamiento. Consecuentemente, estos programas podrían utilizarse en el ámbito clínico, siendo una herramienta fundamental para brindar confianza a la hora de llevar a cabo un tratamiento en radioterapia. |
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