Implementación de métodos simplificados de cálculo de dosis de radioterapia como herramientas de control redundante.
En la planificación y control de calidad de radioterapia, la obtención de la dosis en el paciente constituye una etapa fundamental para la correcta ejecución del tratamiento. El software denominado sistema de planificación de tratamiento o TPS (del inglés Treatment Planning System) realiza cálcul...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/573/1/1_Apaza_Blanco.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En la planificación y control de calidad de radioterapia, la obtención de la dosis en el
paciente constituye una etapa fundamental para la correcta ejecución del tratamiento. El
software denominado sistema de planificación de tratamiento o TPS (del inglés Treatment
Planning System) realiza cálculos de diversa complejidad para obtener distribuciones de
isodosis en el medio irradiado. Entre los algoritmos que utilizan los TPS están los métodos
explícitos, los métodos semianalíticos y los métodos semiempíricos. Cualquiera sea
el método utilizado, los cálculos asociados deben garantizar la suficiente exactitud con
el objetivo de asegurar la máxima correspondencia posible entre la dosis prescrita y la
que será dispensada al paciente en concordancia con los niveles de tolerancia permitidos.
Un suministro de dosis mayores implica un alto riesgo de daño al paciente afectando de
manera directa a tejidos sanos, mientras que un subdosaje aumenta significativamente la
probabilidad de supervivencia de las células tumorales, pudiendo transformarlas en radioresistentes.
En la actualidad los TPS comerciales utilizan métodos numéricos complejos
para los cálculos de distribuciones de dosis, quedando rezagados los métodos semiempíricos.
Sin embargo, los métodos semiempíricos todavía constituyen una herramienta útil
para el cálculo clínico y para los controles de calidad dosimétricos.
Los métodos semiempíricos acompañaron a la radioterapia desde sus inicios y tienen su
sustento en mediciones experimentales que se llevan a cabo en situaciones semejantes a las
de aplicación clínica, lo que le otorga confiabilidad a los resultados. En el presente trabajo
de tesis, se introduce en forma detallada el algoritmo semiempírico denominado “DPsirel”
([ D/Y ]rel ) que es utilizado con éxito en el servicio de radioterapia de la Fundación Escuela
de Medicina Nuclear (FUESMEN) localizada en la ciudad de Mendoza, Argentina.
Con lo establecido, se desarrolla el cálculo de la tasa de dosis en medios homogéneos
y sobre el eje del haz. Seguidamente, se extiende el algoritmo semiempírico, al cálculo de
la tasa de dosis a casos más generales como campos conformados y fuera de eje del haz. Se
implementa el algoritmo semiempírico en el lenguaje de programación python, en el que
se establecen varias funciones relacionadas con el cálculo de la tasa de dosis en distintas
configuraciones del haz de irradiación del acelerador lineal. Finalmente, para acelerar los
tiempos de cálculo, se implementa en el lenguaje de programación C, las mismas funciones
desarrolladas en python con el objetivo de utilizar la extensión CUDA (del inglés Computer
Unified Device Arquitecture) de dicho lenguaje para realizar el cálculo de forma paralela
utilizando la tarjeta gráfica o GPU (del inglés Graphics Processing Unit).
Los resultados que generan las funciones desarrolladas en python son contrastados con
los obtenidos con la herramienta de cálculo de FUESMEN. Entre las funciones que son
verificadas se encuentran: la función de dispersión, la función tasa de dosis en el eje central
y la función tasa de dosis fuera de eje. Se determinaron errores porcentuales que están en
el orden de 10"-7 % respecto la función de dispersión, lo que implica la aceptación de los
valores numéricos generados en python. Para la comparación de las tasas de dosis en el eje
central del haz y fuera de él, se generaron distribuciones de PDD y perfiles de dosis para
algunas configuraciones típicas en la clínica. En las distribuciones de PDD se obtuvieron
errores porcentuales por debajo de 0.04% y respecto a los perfiles de dosis se obtuvieron
valores de Gamma-index (definido con una tolerancia de 0.1% en dosis y 0.1mm en
distancia) por debajo de 0.6, logrando la aceptación 100% de ambas distribuciones de
dosis. Finalmente, se compararon las velocidades de ejecución entre la CPU y la GPU
para el cálculo de la tasa de dosis en varios puntos dentro del medio irradiado. El cálculo
realizado con la CPU mostró tiempos de ejecución extensos, en algunos casos de algunas
horas; en cambio con la GPU para el mismo proceso de cálculo, se llegó a ejecutar en
el orden de segundos. De esta manera, se diseñó un código de cálculo de dosis rápido,
robusto y versátil, apto para su prueba como cómputo de dosis independiente en centros
de radioterapia con aceleradores lineales. |
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