Development and characteriation of a scintillation dosimeter for quality control in radiotherapy

Orientadores: José Barreto Campello Carvalheira, Cristiano Monteiro de Barros CordeiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: O tratamento radioterápico é um procedimento capaz de matar células tumorais, expondo elas a doses pré-calculadas de radiação ionizante. A precisão na entrega da dose é fundamental para se obter um tratamento seguro e eficaz. Com o intuito de minimizar as incertezas referentes ao tratamento, é de extrema importância a implementação de procedimentos de Controle de Qualidade (CQ). O presente trabalho apresenta o desenvolvimento e validação de um sistema de detecção de radiação para CQ de feixes clínicos de fótons de megavoltagem. O dosímetro desenvolvido é composto de uma mistura de antraceno e polímero óptico, inserida num capilar de SiO2. O capilar foi acoplado à uma fibra óptica de poly(methyl methacrylate), PMMA, que conduziu o sinal luminoso até a fotomultiplicadora, localizada exteriormente a sala de irradiação e conectada a um eletrômetro. O sinal medido está relacionado à taxa de dose a qual o dosímetro foi exposto. A remoção do sinal de Cerenkov foi realizada utilizando uma fibra de referência para posterior subtração do sinal. A caracterização e os testes de performance do dosímetro foram realizados utilizando um feixe de fótons de 6 MV de um acelerador linear clínico. O desempenho do dosímetro e alguns parâmetros do feixe foram obtidos, analisados e comparados a uma câmara de ionização tipo Farmer FC65. Resultados obtidos demonstraram que o polímero óptico misturado ao antraceno reduziu os efeitos de espalhamento da luz emitida pelo volume sensível, aumentando a eficiência de detecção do sistema. O volume sensível é cerca de 100 vezes menor que o da câmara FC65. A quantidade de luz emitida pelo cintilador e, consequentemente, as leituras obtidas pelo sistema de detecção, aumentam linearmente com a taxa de dose. Medidas de reprodutibilidade foram validadas utilizando análise de variância (ANOVA). As curvas de Porcentagem de Dose Profunda (PDP) e de perfil de dose estão em concordância com as leituras do sistema de referência. Medidas em tempo real realizadas com o dosímetro são coerentes e confiáveis, tornando-o viável para a utilização em CQ. Devido, principalmente, ao seu tamanho reduzido, apresenta um grande potencial para ser usado em casos onde uma alta resolução espacial é necessária (por exemplo, em radiocirurgia e Radioterapia de Intensidade Modulada)Abstract: Radiation therapy is a procedure capable of kill tumor cells, exposing them to precalculated doses of ionizing radiation. The precision in dose delivery is essential for obtain a safe and effective treatment. To minimize the uncertainties related to treatment, it is extremely important to implement Quality Control (QC) procedures. This work presents development and validation of a radiation detection system for clinical megavoltage photons beams QC. The designed dosimeter is composed of an anthracene and optical polymer mixture inserted on a SiO2 capillary. The capillary was coupled to a poly (methyl methacrylate), PMMA, optic fiber that led the light signal to the photomultiplier located outside the irradiation room and connected to an electrometer. The signal measured is related to the dosimeter exposed dose rate. Removal of the Cerenkov signal was performed using a reference fiber for signal subtraction. The dosimeter characterization and performance tests were performed using a 6 MV clinical linear accelerator photon beam. The dosimeter performance and some beam parameters were obtained, analyzed and compared to a Farmer type ionization chamber FC65. Results showed that the optical polymer mixed with anthracene reduced volume sensitive scintillation light scattering, increasing the system detection efficiency. The sensitive volume is about 100 times smaller than the FC65 camera. The scintillator light emission and, hence, the system detection readings, increase linearly with dose rate. Reproducibility measures were evaluated using analysis variance (ANOVA). The curves of percentage depth dose (PDD) and dose profile are consistent with the system reference readings. Real-time measurements performed with the dosimeter are consistent and reliable, making it feasible for use in QC. Due, mainly, to its small size, has great potential to be used in cases where a high spatial resolution is required (for example, radiosurgery and Intensity Modulated Radiotherapy)MestradoCiencias BasicasMestre em Clinica Medic