Sistema baseado em APENELOPE para a simulação automatizada Monte Carlo de clinacs e geometrias voxelizadas—aplicação a campos longe do eixo

OBJETIVO: Dois novos códigos, PENEASY e PENEASYLINAC, que automatizam a simulação Monte Carlo de Clinacs Varian das séries 600, 1800, 2100 e 2300, juntamente com seus aplicadores de elétrons e colimadores de múltiplas lâminas, são introduzidos. O caso desafiador de um campo relativamente pequeno e longe do eixo foi estudado com essas ferramentas. MÉTODOS: PENEASY é um programa principal modular de uso geral para o sistema Monte Carlo PENELOPE que inclui vários modelos de fonte, contagens e técnicas de redução de variância (VRT). O código inclui um novo modelo geométrico que permite a superposição de voxels e objetos limitados por superfícies quadráticas. Uma variante da VRT conhecida como divisão de partículas, chamada divisão de ventoinha, também é introduzida. PENEASYLINAC, por sua vez, gera automaticamente arquivos detalhados de geometria e configuração para simular linacs com PENEASY. Essas ferramentas são aplicadas à geração de arquivos de espaço de fase e das correspondentes distribuições de dose absorvida em água, para dois feixes de fótons de 6 MV de um Varian Clinac 2100 C/D: um campo centralizado de 40 × 40 cm²; e um campo de 3 × 5 cm² centralizado em (4.5, -11.5) cm a partir do eixo central do feixe. Esta última configuração implica os maiores valores possíveis de sobrepassagem de duas das mandíbulas. Os resultados da simulação para a dose de profundidade e perfis laterais em várias profundidades são comparados, usando o índice gama, com valores experimentais obtidos com uma câmara de ionização PTW 31002. A contribuição de várias VRTs para a velocidade de computação do caso fora do eixo mais exigente é analisada. RESULTADOS: Para o campo de 40 × 40 cm², as porcentagens γ(1) e γ(1.2) de voxels com índices gama (usando critérios de 0.2 cm e 2%) maiores que a unidade e maiores que 1.2 são 0.2% e 0%, respectivamente. Para o campo de 3 × 5 cm², γ(1) = 0%. Esses números indicam uma excelente concordância entre simulação e experimento. A distribuição de dose para o caso fora do eixo com voxels de 2.5 × 2.5 × 2.5 mm³ e uma incerteza estatística padrão média de 2% (1σ) é calculada em 3.1 h em um único núcleo de um processador Intel Core 2 Duo de 2.8 GHz. Este resultado é obtido com a combinação ideal das VRTs testadas. Em particular, a divisão de ventoinha para o caso fora do eixo acelera a execução em um fator de 240 em relação à divisão padrão de partículas. CONCLUSÕES: PENEASY e PENEASYLINAC podem simular os Clinacs Varian considerados de forma precisa e eficiente. A divisão de ventoinha é crucial para alcançar resultados de simulação para o campo fora do eixo em um tempo de CPU acessível. O trabalho para incluir linacs Elekta e desenvolver uma interface gráfica que facilite a entrada do usuário está em andamento.