Parametrização de imagens diagnósticas para o controle da geometria física dos feixes de íons pesados nos procedimentos de tratamento de câncer cerebral

Abstract

Neste trabalho apresentaremos a hadronterapia que é uma forma de terapia que utiliza feixes de íons pesados. Veremos que difere da radioterapia convencional, devido ao seu perfil de profundidade-dose, pois possui um Pico de Bragg que pode ser controlado para atingir a profundidade que necessitamos, sendo assim ideal para o tratamento de tumores profundos ou em órgãos críticos. Os feixes de íons pesados também causam menos danos as células saudáveis do que os feixes de fótons. Analisamos a deposição de energia através dos cálculos feitos por Bethe-Bloch a fim de vermos como o feixe se comporta conforme penetra na matéria e qual seu poder de freamento. Fizemos então a parametrização de um tumor cerebral a fim de conhecermos com exatidão sua geometria e termos um controle preciso da geometria dos feixes de íons pesados. Para tal, desenvolvemos um programa que lê as imagens tumorais em formato pbm e distingue o tumor das células saudáveis, definindo assim seu contorno. Conseguimos assim isolar o tumor para obtermos uma curva paramétrica que o descreve, incluindo quaisquer eventuais rugosidades que o tumor possa apresentar. Dessa forma, concluímos que a hadronterapia é muito vantajosa e eficiente na tratamento de câncer localizado em áreas onde o tratamento invasivo é inviável ou em áreas críticas, causando menos danos as células saudáveis e menos dose de radiação ao paciente.

In this paper we present the hadrontherapy as a form of therapy that uses heavy ion beams. We will see that differs from conventional radiotherapy because of dose-depth profile, as it has a Bragg peak that can be controlled to achieve a depth that need and thus ideal for the treatment of deep tumors or organ critical. The heavy ion beams also cause less damage to healthy cells than photon beams. We analyzed the deposition of energy through the calculations by Bethe-Bloch to see how the beam behaves as penetrates the matter and what your stopping power. We make then a parametrization of a brain tumor in order to know the exact terms of their geometry and have a precise control of the geometry of heavy ion beams. To this end, we develop a program that reads the pbm tumor images and distinguish the tumor contour of the healthy cells and thus could isolate the tumor and obtain a parametric curve that describes, including any roughness that may produce tumor. Then we conclude that the hadrontherapy is very advantageous and efficient in the treatment of cancer located in areas where invasive treatment is not feasible or in critical areas, causing less damage to healthy cells and less radiation dose to the patient.