Simulação de um acelerador linear clínico através do método Monte Carlo explorando a radioterapia com elétrons

Abstract

Neste trabalhofoi desenvolvida a aplicação de umasimulação computacional doacelerador linear clínico Varian Clinac 2100C/D, no modo de terapia de elétrons comenergia nominalde 6 MeV. A simulaçãofoi realizada através do método MonteCarlo utilizando a ferramentaGeant4. O objetivo principal foiobtero espaçode fase deste equipamento e, através dele, caracterizaro comportamento das partículas que passam pelo espaço de fase e posteriormente atingirão a superfíciedo paciente. Esse processo permite aotimização do planejamentodos tratamentos, reduzindo o tempo de simulação sem perder a qualidade dadosimetria. Além disso, o método empregado auxiliana compreensão dos parâmetros de tratamento com elétrons e garante uma maior eficácia terapêutica sem riscos adicionaisaos pacientesou trabalhadores ocupacionalmente expostos.A descrição geométrica e de composição doselementos de interesseque compõem o equipamento foirealizadas através de dados fornecidospela fabricante. Foram aplicadastécnicas de redução de variância para otimização do tempode execuçãoda simulação. Para o desenvolvimento corretoda aplicação foram estudadosos comportamentos dediferentespartículasinteragindo com o meio. Por fim, ocoeficiente de conversão obtido para esta aplicação foi 30.9%.

In this work, the application of a computational simulation of the Varian Clinac 2100C/D clinical linear accelerator was developed, in electron therapy mode with a nominal energy of 6 MeV. The simulation was carried out using the Monte Carlo method with the Geant4 tool. The main objective was to obtain the phase space of this equipment and, through it, characterize the behavior of particles passing through the phase space and subsequently reaching the surface of the patient. This process allows for the optimization of treatment planning, reducing simulation time without compromising dosimetry quality. Furthermore, the employed method assists in understanding the electron treatment parameters and ensures greater therapeutic efficacy without additional risks to patients or occupationally exposed workers. The geometric and compositional description of the elements of interest constituting the equipment was based on data provided by the manufacturer. Variance reduction techniques were applied to optimize simulation run time. For the correct development of the application, the behaviors of different particles interacting with the medium were studied. Finally, the conversion coefficient obtained for this application was 30.9%.