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Dissertação

{pt_PT=Dosimetric comparison between proton and carbon ion beams for oncological treatments using Monte Carlo methods} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A radioterapia é um dos principais métodos de tratamento para o cancro, o foco na radioterapia com protões ou carbono tem crescido na última década. As propriedades da radioterapia com partículas permitem uma distribuição de dose específica, erros no alcance das partículas podem levar a sobdosagem no tumor ou sobredosagem em orgãos saudáveis. Este trabalho tem como objetivo quantificar as diferenças no alcance causadas pela incorrecta segmentação dos tecidos de um paciente, através da tomografia computorizada (CT). Perfis de dose foram obtidos utilizando o software de Monte Carlo (MC) TOolkit for PArticle Simulation (TOPAS). Os parâmetros para o plano foram optimizados com um código open source baseado em MATLAB, matRad. Os feixes foram validados com diferença média no alcance de (0.4±0.3) mm. Desenvolveu-se um plano de tratamento para um tumor cerebral de um paciente pediátrico. Introduziram-se erros na segmentação do tecido alterando o método de conversão de Hounsfield Units (HU) da CT para densidades e composições. Os voxeis da CT com músculo ou tecido adiposo mantiveram a sua composição mas passaram a ter a densidade da água, tornando possível estudar o impacto da alteração da densidade no alcance. A diferença média no alcance foi 3.5 mm (2.6% do alcance) com um desvio padrão de 0.4 mm, este valor é o cenário mais pessimista. O longo tempo de computação necessário não permitiu terminar os cálculos referentes ao carbono, mas tendo em conta a validação destes feixes, prevê-se que a diferença no alcance seja parecida ou inferior à calculada para protões. , en=Radiotherapy is one of the main treatments for cancer. During the last decade, its focus has shifted towards proton or carbon radiotherapy. The properties of particle radiotherapy allow for a specific dose distribution, errors in the range of the particles can lead to underdosage to the tumour or overdosage to healthy organs. This work aims at quantifying the differences in range caused by missassignment errors in the Computed Tomography (CT) of a patient. Dose profiles were obtained using Monte Carlo (MC) software TOolkit for PArticle Simulation (TOPAS) and the plan parameters were optimized using matRad, an open source code based on MATLAB. The beams were validated with an average range difference of (0.4±0.3) mm. A treatment for a brain tumour of a pediatric patient was developed. Segmentation errors were introduced by modifying the method of conversion from Hounsfield Units (HU) in the CT to densities and compositions. Voxels of the CT, either with muscle or adipose tissue, kept their composition but were assigned the density of water. This allows the study of the impact of changes on the density on the range. The average difference in range was 3.5 mm (2.% of the range) with a standard deviation of 0.4 mm, this is the worst case scenario. The calculations regarding carbon radiotherapy could not be finished due to long computational times. Nevertheless taking into account the validation and physics of these beams, the difference in range is expected to be similar or inferior to the one calculated for protons.}
Keywords: {pt=Terapia com Protões, Terapia com Iões de Carbono, Incertezas no Alcance, Segmentações Incorretas em CT, en=Proton Therapy, Carbon Ion Therapy, Range Uncertainties, CT Missassignments}

Discussão: janeiro 29, 2021, 16:0