Comparación del cálculo de dosis absorbida entre dos algoritmos basados en Monte Carlo: ¨PENELOPE vs Monanco

Abstract

Los tratamientos de radioterapia requieren una planificación previa con el fin de generar arreglos de haces y las distribuciones de dosis con el propósito de maximizar la dosis a la región del tumor y al mismo tiempo minimizar la dosis a tejido sano. Dichas distribuciones de dosis se generan utilizando algoritmos y recientemente el uso de algoritmos basados en el método de Monte Carlo ha tomado auge. El propósito de este trabajo fue el de evaluar el desempeño de simulaciones Monte Carlo para radioterapia externa en términos de precisión dosimétrica. Se utilizó un acelerador lineal Elekta Synergy con energías de fotones de 6 y 18 MV. Se simularon y se midieron experimentalmente campos cuadrados de 10 ⇥ 10, 5⇥ 5 y 3 ⇥ 3 cm2. Los cálculos se realizaron utilizando PRIMO, un código basado en PENELOPE, el cual simula aceleradores lineales clínicos y con el cual se puede estimar las distribuciones de dosis absorbidas en maniquíes de agua así como en imágenes de Tomografía Computada (CT). La adquisición de los datos experimentales se realizo siguiendo las recomendaciones del código de práctica TRS 398 del IAEA. Se utilizaron un par de cámaras de ionización modelo CC13 como cámaras de campo y de referencia. Los campos fueron irradiados con un haz de fotones de 6 MV de energía y una tasa de dosis de 300 UM / min. Se adquirieron curvas de Porcentaje de Dosis en Profundidad (PDD) así como perfiles de dosis laterales (crossplane) a una distancia fuente superficie (SSD) de 100 cm. Se realizaron comparaciones entre las curvas simuladas y mediciones experimentales. Se utilizaron diferencias relativas de dosis, el índice Gamma y valores z para cada uno de los puntos de las curvas simuladas y experimentales. El análisis de las curvas de Porcentaje de Dosis en Profundidad mostraron que las diferencias incrementaban con el incremento del tamaño de campo. El valor promedio de las diferencias de dosis estuvo por debajo del 1 % para las curvas de PDD. Sin embargo, cerca de la superficie del maniquí, en la llamada zona de incremento, se encontraron diferencias de dosis de 4.04, 6.81 y 6.86 % para los campos de 10 ⇥ 10, 5 ⇥ 5 y 3 ⇥ 3 cm2, respectivamente. Para el caso de los perfiles de dosis laterales, la evaluación de las diferencias de dosis indicó que las curvas experimentales y simuladas variaron en no más de 7 % para los campos de 10 ⇥ 10 y 5 ⇥ 5 cm2. En el caso del campo de 3 ⇥ 3 cm2, las diferencias fueron de 9 %. Sin embargo, el valor promedio para todos los casos estuvo por debajo del 1 %. Se aplicó el análisis Gamma (2 % / 2 mm) a las curvas de PDD y a los perfiles laterales de dosis. La concordancia fue satisfactoria para casi todos los campos. En efecto, Las simulaciones Monte Carlo y las mediciones experimentales presentaron un valor de conformidad de más del 99 %, excepto para el perfil lateral de dosis de 5 ⇥ 5 cm2 para el cual se logró un valor de conformidad de solo el 91.58 %. El resultado de los valores z mostraron que el histograma de diferencias para las curvas de PDD ajustan a una curva Gaussiana. No obstante, solo el perfil de dosis lateral de 10 ⇥ 10 cm2 parece ajustar a una distribución Gaussiana.