Exposure computational models with voxel phantoms coupled to EGSnrc Monte Carlo code

In computational dosimetry of ionizing radiation, the energy deposited in radiosensitive organs and tissues is evaluated when an anthropomorphic simulator (phantom) is irradiated using Exposure Computational Models (ECMs). An ECM is a virtual scene with a phantom positioned mathematically relative to a radioactive source. The initial state includes information like the type of primary particle, its energy, starting point coordinates, and direction. Subsequently, robust Monte Carlo (MC) codes are used to simulate the particle's mean free path, interaction with the medium's atoms, and energy deposition. These are common steps for simulations involving photons and/or primary electrons. The GDN (Research Group on Numerical Dosimetry and the Research Group on Computational Dosimetry and Embedded Systems) has published ECMs with voxel phantoms irradiated by photons using the MC code EGSnrc. This work has led to specific computational tools development for various numerical dosimetry stages, including input file preparation, ECM execution, and result analysis. Since 2004, the GDN developed in-house applications like FANTOMAS, CALDose_X, DIP, and MonteCarlo. Certain previously used phantoms are reintroduced to provide historical context in the ECMs' production timeline, emphasizing additive modifications inherent in systematic theme studies. The dosimetric evaluations used the binary version of the MASH (Male Adult mesh) phantom, converted to the SID (Dosimetric Information System) text file type. This format has been used by the group since 2021 to couple a voxel phantom to the EGSnrc user code. The ECM included an environmental dosimetry problem simulation. Most of these tools are accessible on the GDN page (http://dosimetrianumerica.org)

SID : um sistema computacional para obtenção e gerenciamento de informações sobre dosimetria das radiações ionizantes

Dados são constantemente produzidos e tratados pelo Grupo de Dosimetria Numérica (GDN), gerando informações importantes para interessados em radiologia. Entre as informações, citam-se: novos algoritmos para fontes radioativas; resultados dosimétricos utilizando diversos modelos computacionais de exposição (MCEs); e softwares para a realização de tarefas computacionais que vão desde a leitura de arquivos ASCII ou binário até a análise e apresentação de resultados gráficos, alfanuméricos e imagens. Neste trabalho é apresentado o Sistema de Informações Dosimétricas (SID). O sistema foi desenvolvido utilizando-se modernas ferramentas computacionais para a criação de aplicativos desktop, web e bancos de dados (BDs). Entre outras tarefas, o SID permite criar arquivos de entrada para simulações Monte Carlo no sistema EGS (Electron Gamma Shower), acessar BDs para obter fantomas de voxels, resultados dosimétricos e protocolos de radiodiagnósticos, bem como um software desktop, desenvolvido para realizar as tarefas computacionais necessárias para obtenção de resultados dosimétricos com os MCEs utilizados pelo GDN. O sistema já se constitui uma importante ferramenta computacional para usuários de informações radiológicas. Anteveem-se várias possibilidades de continuidade deste trabalho, em particular a criação da versão em inglês do sistema, a incorporação das ferramentas atualmente disponível apenas em desktop, adição de mais informações aos atuais BDs e criação de um novo BD para organizar e disponibilizar objetos 3D úteis no desenvolvimento de modelos antropomórficos

DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO MONTE CARLO NÃO PARAMÉTRICO PARA SIMULAR FONTES RADIATIVAS PLANARES EM MODELOS COMPUTACIONAIS DE EXPOSIÇÃO

Nos modelos computacionais de exposição (MCEs) do DEN/UFPE, um fantoma (simulador antropomórfico) é acoplado ao código Monte Carlo (MC) EGSnrc para avaliações dosimétricas. Os modelos também precisam de um simulador da fonte emissora de radiação. Este trabalho apresenta um algoritmo MC não paramétrico de uma fonte radioativa planar, isotrópica por rotação, dependente da variável radial e da função de distribuição acumulada (FDA) do problema, conhecida, mas não inversível. O algoritmo escolhe N valores da variável radial e calcula os correspondentes valores da função densidade de probabilidade (FDP) e da FDA do problema. A suposição usada é que, se os valores da FDA fossem discretos, corresponderiam a frequências de raio (FR) em intervalos consecutivos do domínio. Usando um gerador de números aleatórios (GNA) uniformes normalizados em [0, 1), a técnica MC da inversão generalizada e interpolações lineares, foi possível obter amostras de r. Para comparações dosimétricas, foi reutilizado o MCE MSTA (Mash STAnding = fantoma MASH + EGSnrc + algoritmo baseado na FDP exponencial) e montado o MSTA_FR. As implementações foram adicionadas ao software MonteCarlo, desenvolvido pelos autores e atualizado sempre que necessário. Os resultados apresentados e comentados estabelecem um novo algoritmo para uma fonte radioativa planar.</p