Desarrollo de un modelo de cálculo de dosis en tratamientos de cáncer de próstata con IMRT utilizando la herramienta GEANT4 de simulación Monte Carlo

En este trabajo se presenta la implementación de un modelo de cálculo de dosis con base en la herramienta Geant4 de simulación Monte Carlo. Se realizaron pruebas de validación del método utilizando un simulador físico homogéneo de agua irradiado con haces de fotones de 6MeV generados en un acelerador lineal de electrones de uso clínico. El código final utiliza como entrada un conjunto de imágenes dicom de un paciente real generadas a partir de una voxelización de imágenes de CT adquiridas en el Instituto Nacional de Cancerología y espacios de fases generados en el cabezal del acelerador, en los cuales se ha almacenado información de partículas antes y después de colimadores secundarios y multilaminar. Se evaluaron configuraciones para radioterapia convencional, conformal (3DCRT) y una aplicación particular con la técnica de radioterapia de intensidad modulada, IMRT. Los resultados de la simulación fueron comparados con los resultados de la planeación realizada en un sistema de cálculo de dosis comercial. Los cálculos en el simulador físico homogéneo de agua fueron comparados con mediciones hechas con una cámara de ionización en una configuración similar. Para este caso, los resultados concordaron con errores inferiores al 4% para las curvas de PDD, aunque los perfiles en las distribuciones de dosis mostraron una posible fuga en el colimador multilláminas simulado. Para el simulador físico antropomórfico, los resultados de la simulación presentan grandes diferencias en cuanto a la distribución de dosis obtenida, según lo indican los histogramas dosis - volumen obtenidos para diferentes estructuras irradiadas durante el tratamiento con radioterapia. / Abstract: This paper presents the implementation of a Geant4 based simulation tool for dose calculations with Monte Carlo. Tests were conducted to validate the method using a homogeneous water phantom irradiated with 6MeV photon beams generated by an electron linear accelerator for clinical use. The final code uses as data input a set of dicom images of a real patient generated from a CT imaging voxelization acquired in the National Cancer Institute and phase spaces generated in the accelerator head, in which particles information before and after secondary multileaf collimators has been stored. Configurations were evaluated for conventional radiotherapy, conformal (3DCRT) and a particular application for intensity modulated radiotherapy, IMRT. The simulation results were compared with the plan carried out in a commercial planning system. Calculations in the water phantom were compared with measurements made with an ionization chamber in a similar configuration. For this case, the results were consistent with errors below 4% for PDD curves, although the profiles in the dose distributions showed a possible leak in the simulated multileaf collimator. For the antropomorphic phantom simulation results show great diferences in the dose distribution obtained, as indicated by the histograms dose - volume for various structures irradiated during radiotherapy.Maestrí