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Irradiação de corpo inteiro (TBI)

TBI · rdphy Platform

Na TBI o paciente fica a três ou quatro metros da fonte, atrás de uma placa de acrílico, com compensadores de chumbo na bandeja, e o TPS comercial não modela essa sala. O módulo calcula a dose por Monte Carlo no corpo inteiro, otimiza os compensadores campo a campo e determina as UM por dois métodos independentes: fatores medidos e Monte Carlo calibrado.

O que o módulo permite

• Paciente posado e escalado — O meio de transporte é um fantoma ICRP 110 (AM ou AF) com esqueleto articulado, escala antropométrica por região e estatura entre 0,8 e 1,2. A postura é definida pelos ângulos de quadril, joelho, tornozelo, ombro, cotovelo e cabeça, em pé ou deitado, e posturas com interpenetração de segmentos são recusadas. Uma TC do paciente também pode ser usada como fantoma rígido.
• Postura ajustada às medidas da sala — As distâncias medidas da fonte à pele na testa, pescoço, tórax, umbigo, joelhos, tornozelos e pés, nos campos AP e PA, ajustam a postura do fantoma por mínimos quadrados com limites. Com a postura definida, a fonte de cada campo é posicionada para reproduzir a distância medida ao umbigo. Se pescoço ou tórax ficarem a mais de 2 cm da medida, o sistema avisa.
• Geometria completa da sala — Arranjos AP/PA e lateral oposto. O Monte Carlo inclui mandíbulas de tungstênio focalizadas, placa de PMMA, piso de concreto e lâminas de chumbo dos compensadores na bandeja e sobre a placa. O campo é centrado na projeção divergente do corpo, e a margem do campo sobre o corpo é reportada (fica negativa quando o corpo não cabe).
• Compensadores otimizados por Monte Carlo — O formato de cada compensador sai do mapa BEV da região; a espessura parte de uma estimativa analítica ou da curva de transmissão medida e é refinada em até 4 iterações curtas de Monte Carlo. Cada campo é sua própria referência. Pulmões têm meta configurável (padrão 85 % da dose do abdome) e o relatório lista as peças com dimensões no plano de fabricação.
• UM por dois métodos — Método 1: formalismo de fatores do AAPM Report 17 (fonte efetiva, TMR, fator de espalhamento pela separação, OAF com correção diagonal, placa, bandeja, taxa de dose, compensador). Método 2: Monte Carlo calibrado na montagem da própria medida de referência. Diferença acima de 3 % gera o aviso de investigar antes de tratar.
• Dados de feixe da técnica congelada — Por máquina, a técnica é guardada como é entregue (distância, campo, colimador, placa, bandeja, materiais) com conjuntos medidos tipados: output, output × distância, TMR/PDD, perfis, dose × separação, entrada/saída, build-up, transmissões e calibração in vivo. Só conjuntos aprovados entram no cálculo, e cada suposição feita na falta de um dado é registrada.
• Dosimetria in vivo — O sistema prevê a leitura de entrada e saída por sítio e campo (disco de 2 cm, profundidade do capuz de build-up), registra as sessões por detector e estima a dose no plano médio pela razão entrada/saída medida em fantoma. Cada desvio é comparado à tolerância da sessão (padrão 5 %).
• Relatório e aprovação — PDF com geometria e posicionamento, UM pelos dois métodos, distribuição de dose, DVH e estatística de 20 estruturas, compensadores com mapas BEV, leituras in vivo esperadas e método de cálculo. O relatório declara em destaque se a dose foi calculada com ou sem compensadores. Aprovações por função (físico, médico, dosimetrista) com nome e data.

Como funciona na rotina

1. Técnica e dados medidos — O físico cadastra a técnica da máquina e os conjuntos medidos na distância de tratamento. Opcionalmente, o comissionamento Monte Carlo simula as mesmas montagens em água e fixa a calibração em histórias por UM.
2. Paciente e postura — Escolha do fantoma (AM ou AF), escalas antropométricas e postura; entrada das distâncias medidas na sala para o ajuste e para a posição da fonte de cada campo.
3. Geometria do plano — Arranjo, distância ao umbigo, campo, colimador, placa e bandeja, prescrição na linha média do umbigo, meta pulmonar e tolerância de uniformidade.
4. Compensadores e cálculo final — Estimativa inicial das espessuras, iterações curtas de Monte Carlo até a convergência por região e cálculo final com as histórias e a física do plano.
5. UM, revisão e in vivo — UM por fatores e por Monte Carlo com a diferença entre eles, relatório, aprovações e registro das sessões de dosimetria in vivo.

Dose em distância estendida

A aplicação Geant4 do módulo simula a sala inteira: fonte focal gaussiana, mandíbulas focalizadas, placa, piso, compensadores e o corpo voxelizado com a composição e a densidade de cada órgão da ICRP 110 (ou a TC convertida pela curva do tomógrafo pelo método de Schneider). Com campos de 160 × 160 cm no plano do paciente, as histórias são sorteadas com amostragem por importância sobre a projeção do corpo, e o peso estatístico é a razão de verossimilhança, o que mantém o estimador sem viés.

Perto da pele a dose é a energia depositada com transporte completo de elétrons, porque o build-up gerado pela placa está fora do equilíbrio eletrônico. Em profundidade, o estimador é o kerma por comprimento de trajetória, com μtr tabelado pelo próprio Geant4, que recebe contribuição de todo fóton que atravessa o voxel. Os dois são combinados por um peso suave entre 15 e 25 mm de profundidade. A razão kerma/deposição entre 3 e 6 cm, onde os dois valem, é gravada em cada resultado como controle de consistência.

A variância é estimada por história, e a dose de referência é a média ponderada pela massa numa esfera de 1,5 cm em torno do umbigo. A dose máxima é a maior média em cerca de 1 cm³ de tecido, para que um voxel ruidoso da pele não a defina. A dose absoluta por UM só existe com a calibração Monte Carlo da técnica; sem ela, o plano fica em dose relativa à prescrição e o relatório diz isso.

Referências

• AAPM Report 17 — The physical aspects of total and half body photon irradiation (Van Dyk et al., 1986)
• ICRP Publication 110 — Adult reference computational phantoms (2009)
• Williamson (1987) — estimador de kerma por comprimento de trajetória
• Schneider et al. (2000) — conversão de HU em materiais
• Low et al. (1998) — gamma 1D nos critérios do comissionamento Monte Carlo

O que muda para o serviço

• Menos conta manual — UM, compensadores e leituras in vivo esperadas saem do mesmo cálculo, com as suposições registradas, em vez de planilhas separadas.
• Verificação independente das UM — Fatores medidos e Monte Carlo compartilham apenas a dose de referência e a geometria do fantoma; transporte, espalhamento, heterogeneidade e modificadores são calculados de formas diferentes.
• Dose nos órgãos, não só no umbigo — Pulmões, rins, cristalino, medula e as demais estruturas do fantoma têm DVH, o que ajuda a discutir blocos e compensação com a equipe médica.
• Rastreabilidade — Técnica versionada, conjuntos de dados com estado próprio, suposições com gravidade e aprovação por função no plano.

Integração

• Fantomas ICRP 110 AM/AF (dados oficiais da publicação) ou TC do paciente em DICOM como meio
• Distâncias de posicionamento digitadas na sala (AP/PA)
• Dados de feixe medidos por técnica, com estado e aprovação por conjunto
• Relatório PDF e versão HTML para o prontuário
• Leituras de detectores in vivo (diodo, OSLD, TLD, MOSFET) com fatores de calibração da técnica

Situação

Implementados: posicionamento com ajuste às medidas (testes automatizados), Monte Carlo na sala, compensadores, UM por fatores e por Monte Carlo, in vivo e relatório. A técnica cadastrada no ambiente de desenvolvimento está em rascunho, sem calibração Monte Carlo e sem os conjuntos dose × separação e output × distância, por isso a verificação entre os dois métodos de UM ainda não foi executada com dados do serviço. Os cálculos de dose e UM ainda não têm teste automatizado com valor de referência. Uso em pesquisa até o comissionamento e a validação com medidas.

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

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