Determinação da Dose dos Fótons Contaminantes de Feixes de Elétrons Clínicos usando o Método de Recozimento Simulado Generalizado

Authors

  • Jorge Homero Wilches Visbal Universidade de São Paulo - USP
  • Alessandro Martins Da Costa Universidade de São Paulo

DOI:

https://doi.org/10.29384/rbfm.2017.v11.n2.p2-6

Keywords:

recozimento simulado generalizado, fótons contaminantes, elétrons clínicos, radioterapia, PDP, MATLAB, otimização

Abstract

Os feixes de elétrons clínicos são compostos por uma mistura de elétrons puros e fótons de freamento produzidos nas estruturas internas do cabeçote do acelerador bem como no ar. O conhecimento acurado desses componentes é importante para o cálculo da dose quanto para o planejamento do tratamento. Existem ao menos duas abordagens para determinar a contribuição dos fótons na porcentagem de dose em profundidade dos elétrons clínicos: a) Método Analítico que calcula a dose dos fótons a partir da prévia determinação do espectro dos fótons de freamento incidentes; b) Método de Ajuste baseado em uma formula biexponencial semiempírica em que quatro parâmetros devem ser estabelecidos a partir de métodos de otimização. Os resultados revelam que o método de recozimento simulado generalizado consegue calcular a dose dos fótons contaminantes superestimando a dose na cauda não mais do que 0,6% da dose máxima (elétrons e fótons). 

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Author Biographies

Jorge Homero Wilches Visbal, Universidade de São Paulo - USP

Departamento de Física - FFCLRP

Área de Radioterapia

Alessandro Martins Da Costa, Universidade de São Paulo

Departamento de Física - FFCLRP

Área de Radioterapia

References

Strydom. W, W. Parker, and M. Olivares. "Electron beams: physical and clinical aspects." Radiation oncology physics: a handbook for teachers and students. Vienna: International Atomic Energy Agency (IAEA) (2005): 273.

Das, Indra J., Chee W. Cheng, and Glenn A. Healey. "Optimum field size and choice of isodose lines in electron beam treatment." International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 31.1 (1995): 157-163.

Rustgi, Surendra N., and James E. Rodgers. "Analysis of the bremsstrahlung component in 6–18 MeV electron beams." Medical physics 14.5 (1987): 884-888.

Deng, Jun, et al. "Derivation of electron and photon energy spectra from electron beam central axis depth dose curves." Physics in medicine and biology 46.5 (2001): 1429.

Sorcini, B. B., S. Hyödynmaa, and A. Brahme. "The role of phantom and treatment head generated bremsstrahlung in high-energy electron beam dosimetry." Physics in medicine and biology 41.12 (1996): 2657.

Zhu, Timothy C., Indra J. Das, and Bengt E. Bjärngard. "Characteristics of bremsstrahlung in electron beams." Medical physics 28.7 (2001): 1352-1358.

Brahme, A., and H. Svensson. "Radiation beam characteristics of a 22 MeV microtron." Acta radiologica: oncology, radiation, physics, biology 18.3 (1979): 244-272.

Faddegon, B. A., and I. Blevis. "Electron spectra derived from depth dose distributions." Medical physics 27.3 (2000): 514-526.

Li, Gui, et al. "Photon energy spectrum reconstruction based on Monte Carlo and measured percentage depth dose in accurate radiotherapy." Prog Nucl Sci Technol 2 (2011): 160-164.

Carletti, C., P. Meoli, and W. R. Cravero. "A modified simulated annealing algorithm for parameter determination for a hybrid virtual model." Physics in medicine and biology 51.16 (2006): 3941.

Moret, Marcelo A., et al. "Stochastic molecular optimization using generalized simulated annealing." Journal of computational chemistry 19.6 (1998): 647-657.

Xiang, Yang, et al. "Generalized simulated annealing for global optimization: the GenSA package." R Journal 5.1 (2013).

Tsallis, Constantino, and Daniel A. Stariolo. "Generalized simulated annealing." Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 233.1-2 (1996): 395-406.

Tsallis, Constantino. "Possible generalization of Boltzmann-Gibbs statistics." Journal of statistical physics 52.1 (1988): 479-487.

Kirkpatrick, Scott, C. Daniel Gelatt, and Mario P. Vecchi. "Optimization by simulated annealing." science 220.4598 (1983): 671-680.

Szu, Harold, and Ralph Hartley. "Fast simulated annealing." Physics letters A 122.3-4 (1987): 157-162.

Xiang, Y., and X. G. Gong. "Efficiency of generalized simulated annealing." Physical Review E 62.3 (2000): 4473.

Schanze, Thomas. "An exact D-dimensional Tsallis random number generator for generalized simulated annealing." Computer physics communications 175.11 (2006): 708-712.

Low, Daniel A., et al. A technique for the quantitative evaluation of dose distributions. Medical physics 25.5: 656-661. 1998.

Chetty, Indrin J., et al. "Report of the AAPM Task Group No. 105: Issues associated with clinical implementation of Monte Carlo‐based photon and electron external beam treatment planning." Medical physics 34.12 (2007): 4818-4853.

Sumida, Iori, et al. "Novel radiobiological gamma index for evaluation of 3-dimensional predicted dose distribution." International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 92.4 (2015): 779-786.

Geurts, 2017. 1D, 2D or 3D gamma index computation in Matlab. Disponível no seguinte enlace web: https://github.com/mwgeurts/gamma.

Published

2017-12-04

How to Cite

Wilches Visbal, J. H., & Martins Da Costa, A. (2017). Determinação da Dose dos Fótons Contaminantes de Feixes de Elétrons Clínicos usando o Método de Recozimento Simulado Generalizado. Brazilian Journal of Medical Physics, 11(2), 2–6. https://doi.org/10.29384/rbfm.2017.v11.n2.p2-6

Issue

Section

Artigo Original