Evaluación de la cobertura dosimétrica tumoral en tratamientos radioterápicos de cáncer de pulmón
- Autores: Álvaro Perales Molina
- Directores de la Tesis: María Isabel Gallardo Fuentes (dir. tes.), Miguel Antonio Cortés Giraldo (dir. tes.), Rafael Arráns de Lara (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Número de páginas: 179
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Sánchez-Doblado (presid.), Antonio Leal Plaza (secret.), Marta Anguiano Millán (voc.), Juan Diego Azcona Armendáriz (voc.), Yolanda Prezado Alonso (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
- español
El uso de técnicas radioterápicas basadas en la modulación de haces, supone un aumento de las divergencias dosimétricas encontradas entre los sistemas convencionales de planificación comercial y algoritmos de calculo más detallado, como el método Montecarlo, especialmente en situaciones de alta heterogeneidad de tejidos. Estas variaciones en los valores de dosis absorbida tienen una especial importancia en su distribución dosimétrica en el volumen tumoral, propiciando la posible aparición de zonas infradosificadas que conllevaría pérdidas en la probabilidad de control tumoral. Nuestro objetivo principal en este proyecto de tesis es conocer el origen de estas discrepancias dosimétricas entre sistemas de cálculo, y ahondar en las implicaciones clínicas que tienen lugar para casos clínicos de cáncer de pulmón. Para ello, utilizaremos el código geant4 como referencia de cálculo Montecarlo. Manteniendo como directriz principal la consecución del objetivo planteado, este trabajo se divide en tres partes: en primer lugar analizaremos a modo de introducción los aspectos más generales del cáncer de pulmón, comentando las técnicas de radioterapia utilizadas con mayor frecuencia para su tratamiento. Seguidamente se describen los elementos involucrados en el proceso de irradiación del paciente, i. e. el acelerador lineal de electrones y el sistema de planificación comercial. Junto a ello, exponemos una breve mención de la película radiocrómica como detector a emplear en la dosimetría. Finalmente, presentamos las propiedades más relevantes del método Montecarlo y del código geant4. En la segunda parte, evaluamos una serie de aplicaciones geant4 dirigidas hacia la validación dosimétrica del modelado de los elementos del cabezal del acelerador lineal Siemens Oncor Impression Plus, instalado en el Hospital Universitario Virgen Macarena (Sevilla, España), a través de la comparativa con medidas experimentales efectuadas con cámara de ionización en agua. Junto a ello, hemos constatado las diferencias entre distribuciones de dosis calculadas en geant4 y el sistema de planificación comercial, comparándolas con la medida con película radiocrómica en un maniquí antropomórfico. Éste incluye materiales de composición química y densidad física conocidas. Por tanto, los estudios definidos en este párrafo constituyen la sección académica de nuestro proyecto de tesis. Para la tercera y última parte, que definimos como la parte realista del proyecto de tesis, utilizamos imágenes DICOM para crear los modelos geométricos del maniquí y paciente a través de nuestras herramientas desarrolladas con el código geant4. De esta forma conseguimos que exista igualdad en términos geométricos entre el sistema de planificación y el método Montecarlo. En primer lugar, hemos analizado las divergencias dosimétricas para los cálculos, comparándolos con las medidas, en la geometría voxelizada del maniquí. Por último, hemos realizado el mismo proceso para tratamientos reales de cáncer de pulmón. En este caso hemos evaluado asimismo las consecuencias radiobiológicas, debidas a estas discrepancias dosimétricas encontradas, a través del cálculo de la probabilidad de control tumoral.
- English
The use of radiotherapy techniques based on beam modulation suposes an increment of dose divergences between treatment planning system and more sofisticated calculation algorithm, like Monte Carlo method, specially in situations of high hetereogeneity of tissues. These absorbed dose variations have a special importance on dose distribution at the tumoral volume, creating the possible presence of underdosed regions which implies lost in tumor control probability. Our main task in this thesis project is to know the origin of these dosimetric divergences between calculation systems, and go in deep with the clinical implications in lung cancer clinical cases. For this purpose, we are going to use geant4 as Monte Carlo calculation reference. Keeping the achievement of the aim as main guideline, this work is divided in three parts: first of all we are going to analyse the most general aspects of lung cancer as introduction, including the most frequent radiotherapy techniques for lung cancer treatment. Following we describe the items involved in patient irradiation process, i. e. the lineal accelerator and the treatment planning system. Moreover, we describe the radiochromic film as the detector to employ in dose measurements. Finally, we present the more relevant properties of the Monte Carlo method and geant4 code. On the second part we evaluate sereval geant4 applications developed towards dosimetric validation of the geometrical model of the items which compose the treatment head of the Siemens Oncor Impression Plus linac, installed at the Hospital Universitario Virgen Macarena (Seville, Spain), through the comparison between experimental measurements acquired with ionization chamber in water. Furthermore, we have taken into account the differences between dose distributions calculated with geant4 and the treatment planning system, making comparisons with experimental dose distribution measured with radiochromic film inserted inside a anthropomorfic phantom. This phantom includes several materials with known chemical compositions and physical densities. Hence, these studies defined above represent the academic section of our thesis project. Finally, on the third and last part we define the realistic component of the thesis project. We use DICOM images for developing the geometric models of the phantom and patient through our geant4 tools. In this way we achieve an equality in geometric terms between treatment planning system and Monte Carlo method. First of all, we have analysed the dosimetric differences for the calculations (compared with the experimental values) at the voxelized geometry of the phantom. Lastly we have done the same process for real lung cancer treatments. In this case we have evaluated too the radiobiological consecuences due to dosimetric divergences thanks to the tumor control probability calculation.
- español
