APPLICAZIONE DEL TOOLKIT MONTECARLO GEANT 4 PER LA

APPLICAZIONE DEL TOOLKIT MONTECARLO GEANT 4 PER LA DOSIMETRIA DI TRATTAMENTI BRACHITERAPICI F. Foppiano 1, S. Agostinelli 1, M. Bevegni 1, Garelli 1, G. Paoli 1, M. G. Pia 2, M. Tropeano 3, L. Andreucci 1 1 Fisica Medica - Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro , Genova 2 INFN, Dipartimento di Fisica, Genova 3 Dipartimento di Fisica, Genova foppiano@hp 380. ist. unige. it 1

Monte Carlo in brachiterapia ] Simulazione Monte Carlo in brachiterapia: l Calcolo della dose n Valutazione del kernel di deposizione della dose per algoritmi basati su metodi di “convolution/superposition” n Separazione della radiazione primaria e scatterata n Calcolo di parametri quali la funzione di anisotropia n Accurata valutazione della dose in regioni ad alto gradiente l Verifica di procedure sperimentali di calibrazione delle sorgenti l Distribuzione di dose in acqua e confronto con sistema di Treatment Planning 2

] è un nuovo “toolkit” per la simulazione Monte Carlo delle interazioni particelle-materia ] è basato sulla tecnologia Object Oriented ed è sviluppato nel linguaggio C++ ] trova applicazione negli esperimenti di fisica nucleare delle alte energie, acceleratori di particelle, studi di fisica spaziale e di fisica medica Estensione alle basse energie per applicazioni mediche e radiobiologiche 3

Descrizione della sorgente di 192 Ir ] GEANT 4 permette una descrizione completa della geometria reale ] Spettro energetico della sorgente di 192 Ir l attualmente descritto come monocromatico (E = 356 ke. V) l sarà descritto tramite la nuova classe per il decadimento radioattivo di GEANT 4 4

Energia depositata in aria ] Simulazione rilascio energetico in aria a diverse distanze dalla sorgente al fine di ricavare il “reference air kerma rate” (RAKR) l 100 milioni di fotoni in aria l andamento dell’energia depositata sull’asse trasverso della sorgente l Vista la bassa statistica a grandi distanze dalla sorgente, il valore di RAKR per unità di attività, è stato calcolato estrapolando ad 1 m i valori dell’energia simulati nel range 15 -35 cm 5

Energia depositata sull’asse trasverso 6

Simulazione della deposizione di dose in acqua ] Simulazione PDD e distribuzione di dose in acqua l La sorgente è posta in un cubo d’acqua di (30 30 30) cm 3 l La deposizione di dose è calcolata nel piano longitudinale l Il piano è sezionato con 1 milione di voxels da 1 mm 3 l Sono generati almeno 20 · 106 milioni di fotoni nell’angolo solido di 4 Sorgente di 192 Ir Piano longitudinale diviso in celle 7

PDD 8

Isodosi: Geant 4 9

Isodosi: Plato BPS v 13. 7 1 cm 10

Conclusioni e futuri sviluppi ] La simulazione Monte Carlo rappresenta un utile strumento per applicazioni brachiterapiche ] GEANT 4 è un toolkit moderno e flessibile che offre la possibilità di simulare le caratteristiche geometriche e fisiche del set-up brachiterapico /Descrizione più realistica dello spettro della sorgente di 192 Ir utilizzando la nuova classe “Radioactive. Decay” /Simulazione di applicatori schermati e applicatori cutanei 11