Avaliação do movimento respiratório em radioterapia utilizando simulação Monte Carlo

Abstract

The aim of the study was to evaluate respiratory motion, which is one of the major sources of error in all radiotherapy techniques but is particularly critical in techniques such as the corporal stereotactic radiotherapy, which applies high doses in a few fractions. The Monte Carlo method is today one of the most powerful tools in dose evaluation in radiotherapy. In this work, the Respiratory Gated Radiotherapy technique was evaluated to verify the magnitude of the movement, and the only free code based on the Monte Carlo method, appropriate to this situation, was used, the GATE. The methodology consisted of using a phantom that simulates the respiratory movement, the Eclipse planning system and the GATE code. The data were analysed by comparing the results of the dose profiles using the gamma index with criteria of 3% / 3mm.The experimental measurements were performed using radiochromic films with the phantom static, in motion and with the phantom in motion and the triggering of the beam. For the simulation with Monte Carlo method, the Novalis Classic accelerator head was simulated generating a phase space dependent on the patient, which was used in the simulations. The results demonstrate that even simple and regular movements of the breath can lead to a decrease in the plateau of the dose profile by approximately 1 cm. The simulations with the static and moving phantom show that the analysed points are approved with indices greater than 92%, demonstrating the ability of the GATE code in the simulation of respiratory movement.O trabalho teve por objetivo avaliar o movimento respiratório que é uma das maiores fontes de erro em todas as técnicas de radioterapia, mas é particularmente crítica em técnicas como a radioterapia estereotáxica do corpo, que aplica elevadas doses em poucas frações. O método Monte Carlo é hoje uma das ferramentas mais poderosas na avaliação de dose em radioterapia. Neste trabalho foi avaliada a técnica de Respiratory Gated Radiotherapy, para verificar a magnitude do movimento e foi utilizado código livre baseado no método Monte Carlo, o GATE. A metodologia consistiu em utilizar um fantoma que simula o movimento respiratório, o sistema de planejamento Eclipse e o código GATE. Os dados foram analisados através da comparação dos resultados dos perfis de dose utilizando o índice gama com critérios de 3%/3mm. As medidas experimentais foram realizadas utilizando filme radiocrômico com o fantoma estático, em movimento e com o fantoma em movimento com o gatilhamento do feixe. Para a simulação com método Monte Carlo foi simulado o cabeçote do acelerador Novalis Classic gerando um espaço de fase dependente do paciente que foi utilizado nas simulações. Os resultados demonstram que, mesmo movimentos simples e regulares da respiração podem acarretar uma diminuição do platô do perfil de dose em aproximadamente 1 cm. As simulações com o fantoma estático e em movimento mostram que os pontos analisados são aprovados com índices maiores que 92%, demonstrando a capacidade do código GATE na simulação do movimento respiratório