Radiophysics / Técnicas especiais

Irradiação de pele total com elétrons (TSEI)

TSEI · rdphy Platform

Na técnica de Stanford o paciente fica em pé a alguns metros do acelerador e é tratado em seis posições, cada uma com dois campos de elétrons angulados. A dose na pele resulta da soma de incidências oblíquas e tangenciais, e as regiões autoblindadas não aparecem num cálculo manual. O módulo resolve as seis posturas sobre um fantoma antropomórfico, classifica a autoblindagem e calcula por Monte Carlo a dose relativa na pele inteira.

Fantoma ICRP 110 masculino em três vistas (anterior, posterior e lateral esquerda) com a pele colorida pela dose relativa da soma das seis posições; a maior parte fica entre 80 % e 120 %, com áreas mais baixas nos braços e no alto dos ombros.
Soma das seis posições de Stanford na pele do fantoma ICRP 110 AM, em % da dose na pele do umbigo. Técnica "ponto de partida da literatura" (rascunho), feixe não comissionado: elétrons de 6 MeV, campos a ±18°, perfil angular gaussiano de σ 18°, tela de PMMA de 0,6 cm a 20 cm, fonte a 400 cm. 5 × 10⁶ histórias por posição, voxel de 5 mm, física padrão. Pele inteira, por área: D95 55 %, D50 99 %, D5 136 %; incerteza estatística mediana por vértice de 3,9 %. O padrão em manchas não foi analisado; a camada de pele é de voxels de 5 mm, espessa para a profundidade de interesse. Desenhado sobre a malha de pele em repouso usada no cálculo. Anatomia: ICRP Publication 110 (2009), fantoma de referência masculino adulto. Cálculo: TSEI · rdphy Platform (Geant4).

O que o módulo permite

  • Seis posições com postura própria — AP, RAO, RPO, PA, LPO e LAO a 60°, cada uma com rotação global, translação e ângulos de ombro, cotovelo, quadril, joelho, tornozelo e cabeça validados em faixas anatômicas. A postura pertence à técnica; o feixe pertence à configuração do tratamento.
  • Colisões e autoblindagem — Cada posição é posada no fantoma e testada quanto a interpenetração de segmentos. Cada elemento de pele é classificado em relação à fonte daquela posição: exposto, rasante (acima de 75°), voltado para longe ou autoblindado por outra parte do corpo. O sistema conta em quantas posições cada ponto da pele fica exposto e reporta, por região, a fração de pele nunca exposta.
  • Monte Carlo por posição — Para cada posição, o Geant4 transporta elétrons dos dois campos do campo duplo, com a tela de acrílico, o ar da sala e o piso. Elétrons criados além do seu alcance (50 mm da superfície) não são transportados. A física padrão (Urban) ou a option4 pode ser escolhida; o relatório recomenda a option4 no cálculo final.
  • Dose na mesma pele para seis posturas — Cada voxel posado conhece sua posição em repouso pela cinemática inversa do esqueleto, e a dose de cada posição é levada aos vértices da malha de pele em repouso por média de área ponderada pela massa (σ 1 cm). As seis contribuições são somadas na mesma anatomia, com incerteza por vértice.
  • Métricas por região — Por região e para a pele inteira, ponderado por área: média, mínimo, máximo, D95, D50, D5, frações de área abaixo de 80 % e 90 % e acima de 110 % e 120 %, índice de homogeneidade e histograma dose-superfície. A contribuição de cada posição para a pele do umbigo fica gravada no resultado.
  • Técnicas versionadas — Técnicas com versão, estado (rascunho, comissionada, retirada), histórico e auditoria. Uma técnica comissionada não é editável: mudar a postura exige nova versão, que registra de qual derivou. A técnica inicial de literatura vem marcada como ponto de partida editável, não como protocolo clínico.
  • Relatório — PDF com a técnica, as posturas, as métricas por região e os avisos. Sinaliza subdosagem quando mais de 20 % da área de uma região fica abaixo de 80 % e quando a incerteza mediana passa de 5 %; o próprio relatório diz que esses limiares devem ser substituídos pelos do protocolo do serviço.

Como funciona na rotina

  1. Técnica e posturas — O físico parte da técnica de literatura ou de uma versão anterior e ajusta a postura de cada uma das seis posições, com verificação de colisão.
  2. Paciente — Fantoma ICRP 110 AM ou AF com as escalas antropométricas do paciente.
  3. Autoblindagem — Análise geométrica por posição e mapa da pele nunca exposta, antes de qualquer cálculo de dose.
  4. Cálculo — Uma simulação Monte Carlo por posição, com progresso e cancelamento; as seis doses são registradas na pele em repouso e somadas.
  5. Avaliação — Mapa 3D da dose na pele, métricas por região, histograma dose-superfície e relatório PDF para indicar campos de reforço.

Elétrons em geometria de sala

A fonte efetiva fica a 400 cm do eixo da plataforma, na altura do umbigo. Os eixos dos campos superior e inferior fazem ±18° com a horizontal, e cada campo tem o cabeçote aberto e fluência angular gaussiana, F(r) = exp[−½(arctan(r/d)/σθ)²], tabelada até ±40° do eixo. A energia de cada elétron é sorteada em torno de E0 com σ de 0,1 MeV, e o ponto focal tem 3 mm de largura a meia altura. Os eixos centrais não atravessam o paciente, para afastar dele a contaminação de fótons concentrada no eixo.

A dose de cada campo é a energia depositada por história na camada externa de voxels do corpo, excluídos os voxels com densidade abaixo de 0,5 g/cm³ (ar de narinas e condutos), cuja massa pequena transformaria poucos eV em dose alta. A dose num vértice é uma média de área, e não o valor de um voxel cujo canto ficou exposto numa superfície curva voxelizada; a incerteza usa o número efetivo de amostras independentes.

A normalização é relativa: 100 % é a dose total média na pele do umbigo. No formalismo do AAPM Report 23, as UM por campo dependem do fator multiplicador B e da calibração do campo duplo medidos no serviço; essa conta ainda não está implementada, e o resultado é apresentado em dose relativa.

Referências

  • AAPM Report 23 — Total skin electron therapy: technique and dosimetry (Karzmark et al., 1987)
  • EORTC — consenso de TSEI para micose fungoide (Jones et al., 2002)
  • ICRP Publication 110 — Adult reference computational phantoms (2009)

O que muda para o serviço

  • Onde estão as regiões subdosadas — A autoblindagem por posição e o mapa de pele nunca exposta indicam onde serão necessários campos de reforço, a partir da postura real e não de uma lista genérica.
  • Comparar posturas — Posturas diferentes de braços e pernas podem ser comparadas na mesma pele, com as mesmas métricas por região.
  • Técnica documentada — Posturas, geometria do feixe e versões ficam registradas, o que facilita repetir a técnica entre pacientes e entre físicos.

Integração

  • Fantomas ICRP 110 AM/AF com escala antropométrica
  • Geometria do feixe por técnica (distância, ângulo do campo duplo, energia, tela)
  • Relatório PDF por cálculo
Desenho em escala da sala vista de lado: fonte na altura do umbigo, dois eixos de campo a mais e menos 18 graus, tela de acrílico a 20 cm do paciente e, ao lado, o peso angular de cada campo e da soma em função da altura.
Geometria padrão do campo duplo em escala, na posição AP: fonte a 400 cm do eixo da plataforma, eixos a ±18° e tela de PMMA de 0,6 cm a 20 cm da pele. À direita, o peso angular gaussiano de cada campo (σ 18°) no plano do paciente e a soma dos dois, como no modelo de feixe do módulo; não é uma dose. Os parâmetros são os padrões da técnica, ainda não comissionados contra o perfil medido no ar. Silhueta: ICRP Publication 110 (2009), fantoma AM em repouso. Desenho: Radiophysics.

Situação

Implementados: posturas versionadas com verificação de colisão, autoblindagem por posição e Monte Carlo da dose relativa na pele das seis posições. O cabeçote em modo de elétrons não é simulado, de modo que a contaminação de fótons do cabeçote está ausente e não é reportada. Não há calibração TSEI, cálculo de UM, tempo nem fator B; o modelo de elétrons é genérico, e o módulo não tem teste automatizado de dose. Uso em pesquisa.

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

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