Ferramentas computacionais para construção de um fantoma e otimização de modelos computacionais de exposição em braquiterapia de próstata

A braquiterapia é uma modalidade de radioterapia que utiliza radiações ionizantes provenientes de radionuclídeos posicionados próximo, ou em contato, com determinado órgão ou tecido humano patológico a ser tratado. Contudo, esse procedimento pode causar danos em tecidos e órgãos sadios circundantes e, para minimizar esses danos, deve-se realizar um planejamento prévio e eficaz através de avaliações dosimétricas. Uma das formas de realizar avaliações dosimétricas consiste em utilizar Modelos Computacionais de Exposição (MCEs). Estes são compostos, fundamentalmente, por um algoritmo simulador de determinada fonte radioativa, um fantoma computacional e um código Monte Carlo (MC) para realizar o transporte, a interação da radiação com a matéria, bem como avaliar a energia depositada e grandezas de normalização em regiões de interesse. Esse trabalho desenvolveu Ferramentas Computacionais (FCs), tanto para construção de fantomas personalizados a partir de imagens tomográficas de corpos reais, quanto para otimizar MCEs, organizar suas saídas e realizar análise gráfica e numérica dos resultados. Algumas dessas FCs foram utilizadas para desenvolver um fantoma computacional, denominado Alderson Rando Computacional Versão 0 (ARC0), a partir de imagens tomográficas do fantoma físico Alderson Rando (AR), e adicionar, ao ARC0, órgãos inexistentes na versão física (próstata, bexiga e reto) e considerados de interesse para braquiterapia de próstata. A versão do ARC0 que recebeu os órgãos foi nomeada Alderson Rando Computacional Versão 1 (ARC1). Por fim, foram implementadas FCs para desenvolver três MCEs (MSUP_Prostata; MSUP_VOI_Prostata e MSUP_ATV_Prostata) a fim de avaliar e otimizar a distribuição dosimétrica em órgãos e tecidos vizinhos na braquiterapia de próstata. Utilizando esses MCEs, avaliou-se a influência da distribuição espacial das fontes radioativas na próstata, a localização do volume que contém essas fontes e a quantidade utilizada. Os resultados mostraram que as FCs desenvolvidas podem ser utilizadas com eficácia tanto para construção de fantomas personalizados, quanto para auxiliar na otimização de procedimentos de braquiterapia de próstata.Brachytherapy is a radiotherapy modality that uses ionizing radiations emitted from radionuclides located close or in contact to pathological human organs or tissues that must be treated. However, this procedure can cause damages in health organs and tissues around and, to minimize these damages, a previous and good planning must be done through dosimetric evaluations. One of the ways to realize dosimetric evaluation is using Exposure Computational Models (MCEs). These are composed for a radioactive source algorithm simulator, a computational phantom and a Monte Carlo (MC) code to realize the transport, interaction with the matter and evaluate the energy delivered and normalization quantity in interest regions. This work developed Computational Tools (FCs) both for building personalized phantoms from tomographic images, and optimize MCEs, organize theirs outputs and make graphic and numerical analysis of the results. Some of these FCs were used to develop a computational phantom (Computational Alderson Rando Version 0 - ARC0) from tomographic images of the physical phantom Alderson Rando (AR), and include, to ARC0, nonexistent organs in the physical version (prostate, bladder and rectum) and considered of interest in prostate brachytherapy. The ARC0 version that received the organs was nominated Computational Alderson Rando Version 1 (ARC1). Lastly, FCs were implemented to develop three MCEs (MSUP_Prostata; MSUP_VOI_Prostata e MSUP_ATV_Prostata) in order to evaluate and optimize the dosimetric distribution in peripheric organs and tissues in prostate brachytherapy. Through these MCEs, the spatial distribution of the radioactive sources, the volume location in which they are contained and the amount utilized were evaluated. The results showed that the developed FCs can be effectively used both for custom phantom construction and for help in optimization of prostate brachytherapy procedures