Evaluation of gap for photon and electron beams in radiotherapy through the use of Fricke Xylenol Gel dosimeter and CCD reading system

Em radioterapia, dependendo do tamanho do volume alvo a ser irradiado, pode ser necessário mais de um feixe de radiação (fótons ou elétrons). Isto faz com que sobreposições dos feixes, tanto na superfície (campos de radiação) quanto em profundidade (composição das penumbras) resultem em sobredosagens que podem interferir nos tratamentos e restabelecimento dos pacientes. Para se evitar a sobredosagem foram criados os gaps (espaçamento ou distanciamento entre os campos dos feixes, na superfície de entrada dos mesmos) com a finalidade de diminuir a sobredosagem e homogeneizar a dose absorvida dentro de valores aceitáveis, que não devem exceder 20% acima do valor esperado. Para feixes de elétrons não há a prática do uso de gap, como para feixes de fótons, e não há equações que possam prever a sobredosagem na adjacência desses feixes, assim como não há um estudo mais aprofundado das técnicas possíveis de serem utilizadas para se evitar a sub e/ou sobredosagem desses feixes na superfície e em profundidade. Com isto, este trabalho foi estruturado visando à obtenção da homogeneidade das doses absorvidas na região de adjacência dos feixes de elétrons, partindo do conhecimento da aplicação de gaps para feixes de fótons. Para tal, foi desenvolvido um protótipo de leitura dos dosímetros FXG e filme radiocrômico, baseado no sensor Charge-Coupled Device (CCD). Esse protótipo permitiu fazer as medidas de diversos feixes de fótons e elétrons, variando suas energias, geometrias e superfícies de entrada (plana e/ou curvas), cujas respostas puderam ser comparadas com as obtidas por simulação por Método Monte Carlo (MMC), resguardando as mesmas condições de feixes e arranjos experimentais. Dos resultados obtidos, pode-se comprovar: a eficácia do protótipo desenvolvido, o desenvolvimento de uma equação para prever a sobredosagem advinda da adjacência de feixes de elétrons a partir de dados experimentais, a reversão do uso da equação de gap específica para feixes de fótons para feixes de elétrons em superfícies planas, a equivalência dos resultados da simulação por MMC com os experimentais de gap realizados, além da adequabilidade dos filtros compensadores (em cunha) desenvolvidos para superfícies de entrada curvas. Todos esses resultados indicam a possibilidade da utilização do gap para feixes adjacentes de elétrons em superfícies planas e filtros em cunha em superfícies curvas, passíveis de serem utilizados na prática radioterápica.Radiotherapy of extensive volumes normally is made using more than one radiation beam (photons or electrons). These beams once are divergent, in the intersection of their penumbra the isodose composition value is increased increasing the absorbed dose value in the treatment region. To overcome this effect is used the \\textit (a shift between the beam fields at the entrance surface) whose scope is to homogenize the depth absorbed dose and do not let it to exceed 20% of its expected value. Only for photons exists the practice of gap (with equations predicting gap for plane surfaces) and compensator filters (for curve surfaces). Once these ideas are non existent for electron adjacent beams and once the use of this type of radiation has increased along the years for patient irradiation, most of the times replacing the photon beams, the curiosity to obtain methods to minimize the overdose due to the electron adjacent beams was triggered and turn it the goal of this research. For this work two dosimeters were used (Fricke Xylenol Gel, FXG and Radiocromic film) and their measurements were made through a developed prototype with a Charge-Coupled Device, CCD, whose results were compared also with Monte Carlo simulations considering the same experimental conditions (irradiation geometry, beam energy, entrance surface geometry, plane and/or curve, and setup). From the results obtained one could notice that: the CCD prototype resulted in an adequate device to be used with the selected dosimeters, the gap equation for photons could be used successfully also for adjacent electron beams on plane surfaces, compensator filters (acrylic wedge filters) are adequate for curve surfaces and the Monte Carlo Simulation results shown equivalence with the experimental ones. All these results encourage the gap for electron adjacent beams on plane surfaces, as well the use of wedge filters for curve surfaces in radiotherapy practice