Radiophysics / Técnicas especiais

Braquiterapia HDR e terapia superficial

HDR · rdphy Platform

Para a braquiterapia ginecológica com ¹⁹²Ir, o módulo cobre o caminho das radiografias ortogonais com o aplicador até os tempos de parada e a dose nos órgãos. O cálculo segue o TG-43U1 com os dados de consenso do modelo exato da fonte. Uma simulação Monte Carlo opcional estima a dose no meio, com o aplicador e os tecidos do fantoma, e a compara com o TG-43 da mesma versão do plano.

O que o módulo permite

• Biblioteca de 15 fontes — Parâmetros TG-43 da base CLRP v2: 12 modelos de ¹⁹²Ir (microSelectron v1, v2 e v2r, Flexisource, GammaMed HDR Plus, VariSource iX e clássica, BEBIG, Buchler, M19 e a fonte genérica do MBDCA-WG), dois de ⁶⁰Co e um de ¹⁶⁹Yb em modo pesquisa. Cada arquivo guarda a procedência com hash, e o QA confere se o modelo da fonte do plano é o do conjunto de dados.
• Aplicadores e paradas — Tandem e ovoides, tandem e anel, cilindro vaginal e intersticial com canais livres, como modelos paramétricos. As paradas são definidas pelo comprimento de arco ao longo do canal, inclusive no tandem curvo, com primeira posição e passo configuráveis, e a direção da fonte em cada parada segue a tangente do canal.
• Reconstrução por radiografias — Radiografias AP e lateral em DICOM, PNG ou JPEG, com geometria isocêntrica ou caixa de calibração (DLT). Pontos são triangulados, agulhas e canais livres usam geometria epipolar, e o aplicador rígido é ajustado em seis graus de liberdade com perda robusta. Marcos ósseos registram a reconstrução ao fantoma escalado.
• Tempos de parada — Tempos manuais, normalização ao ponto A de Manchester (ou a outro ponto) com pesos relativos, e, no cilindro, mínimos quadrados com limites para dose uniforme na profundidade de prescrição. A intensidade da fonte é corrigida pelo decaimento entre a calibração e o tratamento.
• Órgãos, EQD2 e teleterapia — Bexiga, reto, sigmoide, intestino, útero e ovários do fantoma ICRP 110 feminino ou os contornos da TC de teleterapia registrada por marcos ósseos. D0,1 cm³, D1 cm³, D2 cm³, D90 e EQD2. Com o plano de teleterapia importado do Mônaco, soma em EQD2 voxel a voxel e paramétrica, com os objetivos do EMBRACE II.
• QA, versões e aprovação — Checagens automáticas de fonte × conjunto de dados, tempo desde a calibração, tempos e passos dos canais, simetria dos pontos A, dose prescrita × calculada e aviso permanente de aplicador genérico. O conteúdo do plano é resumido por hash: qualquer mudança cria versão nova e invalida a dose, e a aprovação exige a dose da versão corrente sem checagem em falha.
• Monte Carlo no meio (TG-186) — Geant4 com o fantoma feminino e o aplicador (titânio, aço, PEEK, polissulfona e lúmen de ar), em água com aplicador ou só em água. A calibração absoluta ajusta a simulação ao Λ de consenso da fonte. Métricas de Dm aparecem ao lado das do TG-43, com a razão MC/TG-43 por ponto, por faixa de distância e por órgão.
• Cicatrizes na pele (superficial) — HDR de cicatrizes sobre a pele do fantoma ICRP 110 feminino, com cadeia de blocos de silicone ou anel areolar, tempos por mínimos quadrados não negativos, deformação do volume das mamas e Monte Carlo com a geometria real (silicone e ar acima da pele), para estimar o déficit de retroespalhamento que o TG-43 não considera.

Como funciona na rotina

1. Fonte e prescrição — Modelo da fonte, S_K e data da calibração, dose por fração e número de frações, ponto A ou cilindro.
2. Aplicador — Família e parâmetros; posição pela reconstrução das radiografias, pela TC de teleterapia fundida ou, como ponto de partida, pelo ajuste ao útero do fantoma.
3. Tempos e dose — Paradas por comprimento de arco, tempos pelo modo escolhido e dose TG-43 na grade, nos pontos e nos órgãos, com isodoses 3D.
4. Avaliação — DVH, D2 cm³, EQD2, soma com a teleterapia e QA automático; opcionalmente, Monte Carlo do plano.
5. Aprovação e relatório — Aprovação da versão corrente e relatório PDF com tempos de parada, pontos, órgãos, QA e, quando calculado, o Monte Carlo da mesma versão.

TG-43U1 e Monte Carlo do plano

A taxa de dose é Ḋ(r, θ) = S_K·Λ·[G_L(r, θ)/G_L(r0, θ0)]·g_L(r)·F(r, θ), sempre na forma 2D, com o ângulo de cada ponto medido em relação à direção da fonte na parada. O fator de geometria da fonte linear é calculado de forma estável em todos os quadrantes; g_L é interpolado linearmente e extrapolado de forma log-linear além da tabela, F é bilinear, e pontos dentro da cápsula não recebem dose. A dose por fração é linear nos tempos de parada.

A verificação mais forte usa uma referência independente que acompanha cada conjunto de dados: a tabela along-away de taxa de dose calculada diretamente por Monte Carlo pelos autores da base. Para as 15 fontes, com r ≥ 0,5 cm e θ entre 10° e 170°, o maior percentil 95 do erro é 0,34 % e o maior erro máximo é 1,06 %; o teste automatizado exige P95 < 0,5 % e máximo < 1,5 %. Sobre o eixo, do lado do cabo, a tabela de anisotropia não representa a sombra do cabo, e esses pontos não devem orientar decisões.

No Monte Carlo, cada parada é uma fonte linear com a anisotropia do modelo encapsulado e as 16 linhas gama do ¹⁹²Ir acima de 100 keV. A dose absoluta vem de A = S_K/Γδ e de um fator de calibração ajustado ao Λ de consenso num cubo de água (k = 1,030 para a microSelectron-v2). O ruído é reduzido suavizando a razão MC/TG-43, e não a dose, o que preserva o gradiente 1/r². No plano de demonstração no fantoma feminino, a razão no ponto A ficou entre 0,957 e 0,972 em quatro execuções; atenuação do aplicador, composição dos tecidos e perda de espalhamento na borda da grade ainda não foram separadas.

Referências

• AAPM TG-43U1 (Rivard et al., 2004)
• AAPM/ESTRO — dados de fontes de alta energia (Pérez-Calatayud et al., 2012)
• AAPM TG-186 — algoritmos baseados em modelo (Beaulieu et al., 2012)
• GEC-ESTRO — recomendações para braquiterapia de colo uterino (Haie-Meder et al., 2005; Pötter et al., 2006)
• EMBRACE II (Pötter et al., 2018)
• Base CLRP TG-43 v2 (Carleton Laboratory for Radiotherapy Physics, 2020)
• ICRP Publication 110 — Adult reference computational phantoms (2009)

O que muda para o serviço

• Fonte certa, dados certos — O conjunto de dados é o do modelo exato da fonte, com procedência registrada e conferência automática no QA.
• Planejamento com radiografias — Serviços que planejam com radiografias ortogonais têm a reconstrução do aplicador e uma estimativa de dose nos órgãos no fantoma, sempre rotulada como estimativa.
• Soma com a teleterapia — EQD2 da braquiterapia somado ao da teleterapia importada do Mônaco, voxel a voxel e na forma paramétrica, com os limites do EMBRACE II.
• Segunda opinião sobre o TG-43 — O Monte Carlo mostra onde a dose no meio se afasta do TG-43 por causa do aplicador e dos tecidos.

Integração

• Radiografias AP e lateral em DICOM, PNG ou JPEG
• TC de teleterapia e plano do Mônaco (pasta nativa: TC, contornos, dose, frações e prescrição) para registro e soma em EQD2
• Fantoma ICRP 110 feminino, escalável por altura e massa
• Relatório PDF; o plano não é exportado em DICOM para o carregador remoto nesta versão

Situação

O motor TG-43, os canais, a reconstrução radiográfica e a cadeia de QA têm testes automatizados (38 testes nas suítes do HDR). Os aplicadores são modelos genéricos que precisam das dimensões do fabricante e de comissionamento; não há TC ou RM com o aplicador nem otimização inversa (só normalização e cilindro); a data de calibração não inclui a hora. No Monte Carlo, os efeitos ainda não foram separados nem comparados com os casos de referência do MBDCA-WG. No módulo de cicatrizes, a razão MC/TG-43 na pele ainda não foi registrada nem tem teste. A terapia superficial por raios X de ortovoltagem (TG-61) não está implementada. Uso em pesquisa.

Software em desenvolvimento. Uso clínico somente após registro na Anvisa e validação no serviço.

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