DESENVOLVIMENTO DE ALGORITMOS SIMULADORES DE FONTES RADIOATIVAS PLANARES PARA USO EM MODELOS COMPUTACIONAIS DE EXPOSIÇÃO

José Wilson Vieira; Viriato Leal Neto; José de Melo Lima Filho; Fernando Roberto de Andrade Lima

doi:10.15392/bjrs.v1i1.10

Autores

José Wilson Vieira Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco Universidade de Pernambuco Universidade Federal de Pernambuco
Viriato Leal Neto
José de Melo Lima Filho Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco Av. Prof. Luís Freire, 500, CEP 50740-540 Recife, PE Departamento de Energia Nuclear - Universidade Federal de Pernambuco Av. Prof. Luís Freire, 1000, CEP 50740-540 Recife, PE
Fernando Roberto de Andrade Lima Escola Politécnica de Pernambuco - Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455, CEP 50750-470 Recife, PE Departamento de Energia Nuclear - Universidade Federal de Pernambuco Av. Prof. Luís Freire, 1000, CEP 50740-540 Recife, PE Centro Regional de Ciências Nucleares - Comissão Nacional de Energia Nuclear Av. Prof. Luís Freire, 200, CEP 50740-540 Recife, PE

DOI:

https://doi.org/10.15392/bjrs.v1i1.10

Palavras-chave:

Dosimetria, Modelos computacionais de exposição, EGSnrc, Fantoma de voxels, Distribuição Normal, Método de Translação

Resumo

Algumas das irradiações a que o homem é submetido podem ser modeladas por um fantoma de voxels acoplado a um código Monte Carlo (MC) que simule o transporte da radiação pelos órgãos e tecidos do fantoma, a interação desta com os átomos constituintes do meio e a avaliação da energia depositada em regiões de interesse. Fantomas de voxels são objetos do trabalho de diversos pesquisadores e, atualmente, há modelos disponíveis para crianças, adolescentes e adultos dos dois gêneros. Há fantomas baseados em dados anatômicos e fisiológicos sugeridos pela ICRP bem como para pessoas fora destes padrões. Os códigos MC utilizados são muito bem referenciados, atualizados a cada nova versão e, portanto, confiáveis para utilização em pesquisa de dosimetria numérica. Em alguns códigos, como o EGSnrc, o pesquisador precisa, adicionalmente, desenvolver algoritmos para simular a fonte radioativa usada no seu modelo computacional de exposição (MCE). Este trabalho apresenta como algoritmo de uma fonte radioativa planar e isotrópica por rotação a função densidade de probabilidade (FDP) gaussiana padrão, submetida a um método de translação que desloca seu máximo ao longo do seu domínio, muda a sua intensidade e torna a sua dispersão em torno da média assimétrica à direita. O algoritmo foi usado para gerar amostras de fótons que emergem de um plano e atingem um semicírculo envolvendo um fantoma de voxels. A FDP que descreve este tipo de problema já é conhecida, mas a função geradora de números aleatórios (GNA) a ela associada não pode ser deduzida por técnicas MC diretas. Este é um problema importante porque pode ser ajustado para simulações envolvendo a radiação natural terrestre ou acidentes em clínicas ou indústrias onde o material radioativo se espalha em um plano. Algumas tentativas de se obter um GNA para a FDP do problema já foram implementadas pelo Grupo de Pesquisa em Dosimetria Numérica (GDN) de Recife-PE, Brasil, sempre usando a técnica MC de amostragem por rejeição. Este artigo seguiu metodologia dos trabalhos anteriores, exceto em um ponto: A FDP do problema foi substituída por uma FDP normal transladada. Para realizar comparações dosimétricas, foram utilizados dois MCEs: o MSTA (Mash STAnding, composto pelo fantoma de voxels adulto masculino em posição ortostática, MASH (MAle meSH), disponível pelo Departamento de Energia Nuclear (DEN) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), acoplado ao código MC EGSnrc e com o GNA da fonte planar baseado na técnica de rejeição) e o MSTA_NT. Os dois MCEs são similares em tudo, exceto no GNA usado na fonte planar. Os resultados apresentados e comentados neste trabalho estabelecem o novo algoritmo para uma fonte planar a ser usado pelo GDN.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

Viriato Leal Neto

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco
Av. Prof. Luís Freire, 500, CEP 50740-540 Recife, PE
Departamento de Energia Nuclear - Universidade Federal de Pernambuco
Av. Prof. Luís Freire, 1000, CEP 50740-540 Recife, PE

Referências

VIEIRA, J. W., Construção de um Modelo Computacional de Exposição para Cálculos Dosimétricos Utilizando o Código Monte Carlo EGS4 e Fantomas de Voxels, Tese de Doutorado em Tecnologias Energéticas Nucleares, DEN-UFPE, Recife-PE, Brasil, 2004.

KRAMER, R., VIEIRA, J. W., KHOURY, H. J., LIMA, F. R. A., and FUELLE, D., All About Max: A Male Adult Voxel Phantom for Monte Carlo Calculations in the Area of Radiation Protection Dosimetry, Phys. Med. Biol., 48, 1239-1262, 2003.

CASSOLA, V. F., Desenvolvimento de Fantomas Humanos Computacionais Usando Malhas Poligonais em Função da Postura, Massa e Altura, Tese Doutorado em Tecnologias Energéticas Nucleares, DEN-UFPE, Recife-PE, Brasil, 2011.

KAWRAKOW, I., MAINEGRA-HING, E., ROGERS, D. W. O., TESSIER, F., WALTERS, B. R. B., The EGSnrc Code System: Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport, NRCC Report PIRS-701, National Research Council of Canada, Ottawa, Canada, 2011.

LOPES FILHO, F. J., Avaliações Dosimétricas em Pacientes Submetidos à Radioiodoterapia com Base em Fantomas de Voxels e em Imagens de Medicina Nuclear, Tese de Doutorado em Tecnologias Energéticas Nucleares, DEN-UFPE, Recife-PE, Brasil, 2007.

LEAL NETO, V., VEIRA, J. W., STOSIC B. e LIMA, F. R. A., Desenvolvimento Computacional de uma Fonte Radioativa Isotrópica no Solo Utilizando Técnicas Monte Carlo de Amostragem por Rejeição, Primeiro Congresso Americano do IRPA 2006, XXIV Reunião Anual da SMSR e XVII Congresso Anual da SNM, Acapulco, México, de 3 a 8 de setembro, 2006.

JOHNSON, N. L., Systems of Frequency Curves Generated by Methods of Translation, Biometrika, 36, No. 1/2, 149-176, 1949.

VIEIRA, J. W., LEAL NETO, V., LIMA FILHO, J. M., LIMA, F. R. A., Transformation of the Normal Distribution for Monte Carlo Modeling of Regions of Adult Trabecular Bones for Use in Computational Models of Exposure, 13th International Congress of International Radiation Protection Association, Glasgow, Scotland, 13-18 May, 2012.

BOX, G. E. P., and MULLER, M. E., A Note on the Generation of Random Normal Deviates, Technical Report Nº 13, Statistical Techniques Research Group, Department of Mathematics, Princeton University, 1958.