Trajetória mais provável do próton aplicada à reconstrução de imagens e flash protonterapia

Abstract

A radiação é um dos métodos mais utilizados para tratamento de câncer. Neste campo a terapia com feixes de prótons é uma alternativa frente à radioterapia convencional. Sabe-se que com a protonterapia há mais vantagens para o paciente tratado se comparada com os métodos mais convencionais. A dose distribuída ao longo do caminho percorrido, principalmente nos tecidos sadios – (microambiente tecidual, adjacente a região tumoral) – é menor e a acurácia do tratamento é muito melhor. Para a realização do tratamento, o paciente passa por alguns procedimentos e planejamentos sendo um deles a realização de imagens para visualização e localização do volume alvo. O principal método para obter essas imagens é a tomografia computadorizada de raiosX (XCT). Para o tratamento com feixes de prótons essa técnica de imagem pode gerar algumas incertezas na localização do pico de Bragg. Os resultados obtidos forneceram uma compreensão aprofundada das propriedades da interação do próton com diferentes meios, os efeitos do espalhamento angular e da deflexão lateral do próton, as trajetórias mais prováveis percorridas pelo próton em ambientes homogêneos e heterogêneos, bem como a relação entre as funções de probabilidades espaciais e a qualidade da imagem reconstruída na pCT. Essas descobertas têm implicações significativas para o campo da radioterapia com prótons. Os avanços na compreensão desses fenômenos permitem um planejamento mais preciso dos tratamentos, resultando em uma administração mais eficaz e segura da dose de radiação nos pacientes. Além disso, a pCT proporcionaria determinar exatamente onde se encontra o pico de Bragg para cada tratamento, aumentando a acurácia nos tratamentos.

Radiation is one of the most commonly used methods for cancer treatment. In this field, proton therapy is an alternative to conventional radiotherapy. It is known that proton therapy offers several advantages for the treated patient when compared to more conventional methods. The dose distributed along the path, especially in healthy tissues (the tissue microenvironment adjacent to the tumor region), is lower, and the accuracy of the treatment is much better. To undergo treatment, the patient undergoes several procedures and planning, one of which is obtaining images for visualization and targeting of the target volume. The primary method to obtain these images is X-ray computed tomography (XCT). For proton beam therapy, this imaging technique can introduce some uncertainties in the localization of the Bragg peak. The results obtained have provided a deep understanding of the proton's interaction properties with different media, the effects of angular scattering and lateral deflection of the proton, the most probable paths taken by the proton in homogeneous and heterogeneous environments, as well as the relationship between spatial probability functions and the quality of the reconstructed image in pCT. These findings have significant implications for the field of proton radiotherapy. Advances in understanding these phenomena allow for more precise treatment planning, resulting in a more effective and safe administration of radiation dose to patients. Furthermore, the improvement in the quality of images reconstructed by pCT provides better visualization and characterization of anatomical structures, aiding in diagnosis and treatment monitoring.