Publicação
Dosimetrical studies for error acceptance in FLASH proton therapy. An MCNPX study
| authorProfile.email | biblioteca@isel.pt | |
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica | |
| dc.contributor.advisor | Ferreira, Pedro Miguel Martins | |
| dc.contributor.advisor | Labarbe, Rudi | |
| dc.contributor.author | Correia, Jéssica Mestre | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-26T10:31:45Z | |
| dc.date.available | 2026-01-26T10:31:45Z | |
| dc.date.issued | 2022-05-11 | |
| dc.description.abstract | Abstract Radiation therapy is a treatment that uses ionizing radiation to treat tumors. Among the particles used, protons stand out for their characteristic behavior, known as Bragg peak, when interacting with matter. These particles make it possible to decrease the dose deposited on adjacent healthy tissues and increase the conformation of the energy deposition to the irradiation target volume. In recent years a huge scientific effort has gone into the knowledge and development of the ultrafast therapy technique, known as FLASH therapy. This investment is due to the observation of differentiating responses compared to conventional techniques, since it has been observed in pre-clinical studies that healthy tissues react in a different way. The most promising features of this technique are the observation of less damage to adjacent healthy tissues after irradiation, concomitant with an anti-tumor efficacy similar to that achieved with more conventional techniques. However, the biological and cellular mechanisms behind these responses remain unknown and further research is needed. The possibility of combining the benefits of proton therapy with the FLASH technique is extremely promising and the objective of this final master's thesis is related to the dosimetric study of a device that presents potential for its implementation. The conformational energy filter is a hardware solution suggested for the implementation of this technique since it allows modulating the proton beam to the characteristics of the target volume during an ultra-fast irradiation (about 200 milliseconds). In order to study the influence of different uncertainties on the dose distribution inside the patient, a Monte Carlo simulator, Monte Carlo N-particles Extended (MCNPX), was used. Several scenarios and uncertainties in beam position, beam angulation, changes in beam size, and changes in the lateral dimensions of the conformal energy filter were simulated. The result of these simulations was compared with a reference simulation, and it was possible to verify that the factor that most influences the dose distribution is the beam translation and angulation. Since the production of neutrons is one of the factors to be taken into account when performing proton therapy, several scenarios were also simulated in order to study the materials for the composition of the accessory and the effects of introducing other accessories in the beam path. | eng |
| dc.description.abstract | A radioterapia é um tratamento que utiliza radiação ionizante para o tratamento de tumores. Entre as partículas usadas, destacam-se os protões pelo seu comportamento característico, conhecido como pico de Bragg, ao interagir com a matéria. Estas partículas permitem diminuir a dose depositada nos tecidos saudáveis adjacentes e aumentar a conformação da deposição de energia ao volume alvo da irradiação. Nos últimos anos tem sido feito um grande esforço científico para o conhecimento e desenvolvimento da técnica terapia ultra-rápida, conhecida como terapia FLASH. Este investimento deve-se à observação de respostas diferenciadores em relação a técnicas convencionais, uma vez que foi observado em estudos pré-clinicos que os tecidos sãos reagem de uma forma diferente. As características mais promissoras desta técnica prendem-se com a observação de menores danos nos tecidos sãos adjacentes após a irradiação, em concomitância com uma eficácia anti-tumoral idêntica à conseguida com técnicas mais convencionais. No entanto, os mecanismos biológicos e celulares por detrás destas respostas permanecem incógnitos e é necessária mais pesquisa nesse âmbito. A possibilidade de poder vir a combinar os benefícios da terapia de protões com a técnica de FLASH é extremamente promissora e o objetivo desta tese final de mestrado prende-se com o estudo dosimétrico de um dispositivo que apresenta potencialidades para a sua implementação. O filtro de energia conformacional é uma solução de hardware apontada para a implementação desta técnica, uma vez que permite modular o feixe de protões às características do volume alvo durante uma irradiação ultra rápida (cerca de 200 mili-segundos). De forma a estudar a influência de diferentes incertezas na distribuição de dose dentro do paciente, recorreu-se a um simulador Monte Carlo, o Monte Carlo N-particles Extended (MCNPX). Foram simulados diversos cenários e incertezas a nível da posição do feixe, da sua angulação, de alterações na dimensão do feixe e alterações das dimensões laterais do filtro de energia conformacional. O resultado destas simulações foi comparado com uma simulação de referência e foi possível verificar que o fator que mais influencia a distribuição de dose é a translação e angulação do feixe. Uma vez que a produção de neutrões é um dos fatores a ter em conta aquando da terapia de protões, foram também simulados diversos cenários com vista a estudar os materiais para a composição do acessório e os efeitos da introdução de outros acessórios no caminho do feixe. | por |
| dc.identifier.tid | 204160553 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.21/22576 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Radiotherapy | |
| dc.subject | Proton therapy | |
| dc.subject | FLASH | |
| dc.subject | Conformal energy filter | |
| dc.subject | Neutrons | |
| dc.subject | Radioterapia | |
| dc.subject | Terapia com protões | |
| dc.subject | Filtro de energia conformacional | |
| dc.subject | Neutrões | |
| dc.title | Dosimetrical studies for error acceptance in FLASH proton therapy. An MCNPX study | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Master's Final Work for obtaining the degree of Master of Science in Biomedical Engineering |