Estudo da interação de prótons com alvos não homogêneos, aplicados a tomografia com feixes de prótons

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Cancer treatment by irradiation with protons has been widely developed so that each decade the number of centers based on this technology increases progressively. However, the planning of routine therapy is performed with images of X- rays, which can cause uncertainties as to the precise positioning of the proton beam on the tumor due to the difference in behavior when interacting with matter. Therefore, it is necessary studying the improvement of computed tomography with protons, whose main function, determine the position of the Bragg peak efficiently. Nevertheless, to develop this technique it is necessary to determine the exact path that the particle travels through the patient's body, which is possible with simulations based on Monte Carlo method. There are several programs that use Monte Carlo for different types of purposes, among which are meant for the transport of the proton: GEANT, FLUKA and MCNPX. The third one was used in this work to evaluate the disturbance in the incident beam of protons in a heterogeneous medium composed of water and equipment simulator compact bone (beam direction perpendicular to the interface) and water-PMMA (beam parallel to the interface). The output energy, position and angle of the protons were studied considering only primary particles and for all particles

O tratamento do câncer através da irradiação com prótons tem se desenvolvido a amplamente, de maneira que a cada década o número de centros com essa tecnologia aumenta progressivamente. Entretanto, o planejamento da rotina de terapia ainda é realizado com imagens de raios-X, que pode causar incertezas quanto ao posicionamento preciso do feixe de prótons sobre o tumor devido à diferença de comportamento ao interagir com a matéria. Por isso, são necessários estudos que busquem o aprimoramento da tomografia computadorizada com prótons, que tem como principal função, determinar a posição do pico de Bragg com eficiência. Mas para se desenvolver essa técnica é preciso determinar a trajetória exata que a partícula percorre dentro do corpo do paciente, que é possível com simulações baseadas no método de Monte Carlo. Vários programas no mercado utilizam Monte Carlo para diferentes tipos de propósitos, dentre os que são voltados para o transporte do próton, estão: GEANT, FLUKA e MCNPX. Esse último foi o utilizado neste trabalho para avaliar a perturbação no feixe incidente de prótons em um meio heterogêneo, composto por água e material simulador de osso compacto (interfaces perpendiculares ao feixe). Além de um modelo formado por água e PMMA (interfases paralelas ao feixe) para avaliar o uso de fantomas desses materiais. Foram estudadas energia, posição e ângulo de saída dos prótons considerando somente partículas primárias e também para todas as partículas