Desenvolvimento de um sistema computacional baseado no código Geant4 para avaliações dosimétricas em radioterapia.

Abstract

A incidência de câncer tem crescido no Brasil, assim como em todo mundo, acompanhando a mudança do perfil etário da população. Uma das técnicas mais importantes e comumente utilizadas no tratamento do câncer é a radioterapia. Em torno de 60% dos casos novos de neoplasias malignas utiliza-se a radioterapia. O equipamento mais utilizado para radioterapia é o acelerador linear (Linac) que produz feixes de elétrons ou raios-X na faixa energética de 5 a 30 MeV. A maneira mais apropriada de irradiar o paciente é determinada durante o planejamento. Atualmente, o sistema computacional de planejamento radioterápico (TPS – Treatment Planning System) é a principal e a mais importante ferramenta no processo de planejamento em radioterapia. O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema computacional baseado no código Monte Carlo (MC) Geant4 para avaliações dosimétricas em radioterapia com feixe de fótons. Além de planejamentos, essas avaliações podem ser realizadas para pesquisa e controle de qualidade de equipamentos e de TPSs. O sistema computacional, denominado Quimera, é composto de uma interface gráfica de usuário (qGUI) e três aplicativos MC (qLinacs, qMATphantoms e qNCTphantoms). A qGUI tem a função de interface para os aplicativos MC, criando ou editando os arquivos de entrada, executando as simulações e analisando os resultados. O qLinacs é usado para modelagem e geração de feixes de irradiação (espaços de fase) de Linacs. O qMATphantoms e o qNCTphantoms são usados para avaliações de dose em modelos virtuais de fantomas físicos e em imagens de tomografia computadorizada (CT), respectivamente. A partir de dados do fabricante, foram modelados no qLinacs um Linac e um colimador multifolhas (MLC) da Varian. As modelagens do Linac e do MLC foram validadas utilizando dados experimentais. As validações do qMATphantoms e do qNCTphantoms foram realizadas utilizando espaços de fase da IAEA (International Atomic Energy Agency). Nessa primeira versão, o Quimera pode ser usado para pesquisa, planejamentos radioterápicos de tratamentos simples e controle de qualidade em radioterapia com feixes de fótons gerados por Linacs. Os aplicativos MC funcionam independentes da qGUI e essa pode ser usada para manipulação de imagens CT e análise de resultados de outros aplicativos MC. Devido à estrutura modular do Quimera, é possível adicionar novos aplicativos MC, permitindo o desenvolvimento de novas pesquisas, modelagem de Linacs e MLCs de diferentes fabricantes, o uso de outras técnicas (feixe de elétrons, prótons, íons pesados, tomoterapia, etc.) e aplicações em áreas correlatas (braquiterapia, radioproteção, etc.). Esse trabalho é uma iniciativa para desenvolvimento colaborativo de um sistema computacional completo que possa ser usado em radioterapia, tanto na prática clínica e técnica quanto na pesquisa.