Um estudo de Monte Carlo abrangente de métricas de dose CT propostas pelos Relatórios 111 e 200 da AAPM

• Processo: 21/14804-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Paulo Roberto Costa
• Beneficiário: Paulo Roberto Costa
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/05982-0 - P&D&I em metrologia das radiações na área da saúde, AP.TEM
• Assunto(s): Tomografia computadorizada Física médica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: computed tomography | CT Dosimetry | Monte Carlo modelling | Física Médica

Resumo

Uma modelagem Monte Carlo (MC) do modo de varredura CT axial e helicoidal simples foi desenvolvida para calcular as distribuições de dose única e acumulada. As características de emissão de radiação de um scanner MDCT foram modeladas e usadas para avaliar a deposição de dose em fantomas de PMMA de cabeça e corpo infinitamente longos. As distribuições de dose acumuladas simuladas determinaram a abordagem da função de equilíbrio, H (L). A partir dessas curvas H (L), as informações relacionadas à dose foram calculadas para diferentes protocolos clínicos de cabeça e corpo.O pacote PENELOPE / penEasy foi usado para modelar os procedimentos axiais e helicoidais simples e o transporte de radiação de fótons e elétrons nos fantomas. Os filtros de gravata borboleta, efeito de salto, ângulo de ponto focal e geometria de feixe em leque foram incorporados. Protocolos de cabeça e corpo com diferentes valores de pitch foram modelados para espectros de raios-X correspondentes a 80, 100, 120 e 140 kV. A formulação analítica para as distribuições de dose única e medições experimentais de distribuições de dose única e acumulada foram empregadas para validar os resultados de MC. As distribuições de dose experimental foram medidas com OSLDs e uma câmara de íons dedal inserida em fantomas de PMMA. Além disso, os valores experimentais do CTDI _100 ao longo dos eixos central e periférico do fantoma CTDI serviram para calibrar as distribuições de dose simulada única e acumulada.A combinação das distribuições de dose simuladas com os dados de referência suporta a modelagem correta do efeito de calcanhar e o transporte de radiação no material fantasma refletido nas caudas das distribuições de dose. A validação do modelo de fonte de raios X foi feita comparando as relações CTDI entre dados simulados, medidos e dados de CTDosimetria. A diferença média dessas proporções para os protocolos de cabeça e corpo entre os dados simulados e medidos estava na faixa de 13-17% e entre os dados simulados e os dados de CTDosimetria variaram de 10-13%. As distribuições das doses simuladas e medidas com a câmara de íons do dedal são compatíveis em 3%.Neste estudo, foi demonstrado que as eficiências das medidas CTDI _100 em fantomas de cabeça com nT = 20 mm e 120 kV são 80,6% e 87,8% nos eixos central e periférico, respectivamente. Nos fantomas de corpo com nT = 40 mm e 120 kV, as eficiências são de 56,5% e 86,2% nos eixos central e periférico, respectivamente. Em termos gerais, os parâmetros clínicos como pitch, intensidade do feixe e tensão afetam os valores de Deq com o aumento do pitch diminuindo o Deq e a intensidade do feixe e a tensão aumentando seu valor. A função H (L) não muda com os valores do pitch, mas depende do eixo fantasma (central ou periférico).O cálculo do produto de dose de equilíbrio de pitch, D ^ _eq, evidenciou as limitações do método CTDI _100 para determinar a dose administrada por um tomógrafo. Portanto, as quantidades derivadas de CTDI _100 propagam esta limitação. O modelo MC desenvolvido mostra excelente compatibilidade com as medições e quantidades da literatura definidas pelos Relatórios AAPM 111 e 200. Esses resultados demonstram a robustez e versatilidade do método de modelagem proposto. (AU)