Development of a phantom for investigations with heterogeneties in high-dose-rate brachytherapy

A braquiterapia de alta taxa de dose é uma das modalidades mais utilizadas em braquiterapia para o tratamento de câncer. Os diversos avanços tecnológicos, bem como a evolução das técnicas de tratamento tornaram a braquiterapia de alta taxa de dose uma das modalidades de estado da arte para o tratamento de alguns cânceres. Parte deste avanço é creditada à melhoria na acurácia e na prescrição de dose absorvida recomendada ao paciente, ao longo dos anos. Este avanço permite que atualmente seja possível realizar os cálculos dosimétricos, por meio de sistemas de planejamento computadorizado, considerando as heterogeneidades dos pacientes, tais como: tecidos e órgãos com composições diferentes da água (meio de referência em radioterapia), contorno do paciente individualizado, introdução de aplicadores, dentre outros. Tais avanços demandam o controle de qualidade destas ferramentas, com objetivo de assegurar que todo o processo de tratamento seja satisfatório e acurado. Até o momento, a comunidade carece de um sistema experimental capaz de avaliar, considerando os níveis de incerteza, se os sistemas de planejamento computadorizados são aptos a considerar a heterogeneidade dos tratamentos. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de medidas experimentais em um objeto simulador, com capacidade de mensurar as diferenças introduzidas pela heterogeneidade por meio de três técnicas dosimétricas experimentais: termoluminescência, filmes radiocrômicos e ionométrica. Os resultados experimentais foram comparados com as simulações de Monte Carlo e com um sistema de planejamento computadorizado comercial, apto a realizar correções de heterogeneidade em braquiterapia. Discutimos as principais etapas de desenvolvimento deste objeto simulador, seus resultados experimentais e as comparações com os demais sistemas. As conclusões e as etapas futuras deste projeto também são apresentadas.High dose rate brachytherapy is one of the most widely used modalities in brachytherapy for cancer treatment The various technological advances and the development of treatment techniques have made high dose rate brachytherapy as one of the state of the art methods for the treatment of some cancers. Part of this progress is credited to the improvement in the accuracy and absorbed dose prescription recommended to patients over the years. This advance currently allows the possibility of performing dosimetric calculations, by means of computerized planning systems, considering the heterogeneity of patients, such as: tissues and organs with different water compositions (reference medium in radiotherapy), individualized patient\'s contour and introduction of applicators, among others. Such advances require quality control of these tools, in order to ensure that the entire treatment process is satisfactory and accurate. Nowadays, the community needs an experimental system capable of evaluating, since the uncertainty levels if the computerized planning systems are able to consider the heterogeneity of treatments. In this project, we present the development of experimental measurements into a phantom, capable of measuring the differences introduced by heterogeneity through three experimental dosimetric techniques: thermoluminescence, radiochromic films and ionometric. The experimental results were compared with the Monte Carlo simulations and a commercial treatment planning system able to perform correction of heterogeneity in brachytherapy. We discuss the main stages of development of this phantom, their experimental results and comparisons with other systems. The conclusions and future steps to complete this project are also presented