Apesar dos modelos matemáticos terem contribuído significativamente para o cálculo dosimétrico, a anatomia humana é demasiado complexa para ser representada realisticamente por um conjunto limitado de equações matemáticas. Em contrapartida,
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Computorizada ou Ressonância Magnética. Os órgãos e tecidos são segmentados manualmente ou semiautomaticamente a partir das imagens e os pixéis segmentados a duas dimensões são agrupados numa matriz de vóxeis a três dimensões. Os vóxeis são então agrupados segundo as caraterísticas dos órgãos individuais e é atribuída uma identificação a cada uma das estruturas. Este foi o tipo de fantoma utilizado neste estudo. A Figura 5.20 mostra uma imagem de uma secção transversal de tomografia computorizada e a respetiva imagem após segmentação, realizada neste trabalho. Após a segmentação, cada órgão/tecido passa a ser visto de forma homogénea, sendo-lhe atribuída uma determinada composição química e densidade na simulação.
Figura 5.20 A - Secção transversal da imagem de tomografia computorizada original. B - A mesma secção de A após segmentação.
Lee et al. (179) e Xu (162) apresentam uma breve história dos fantomas de voxel desde o primeiro publicado em 1984 por Gibbs et al. (180, 181) (Universidade de Vanderbilt, Estados Unidos), o qual representava a cabeça e tronco da tomografia computorizada de um cadáver feminino. Em 1986, Williams et al. (182-184) (GSF, Alemanha) introduziram fantomas tomográficos pediátricos, entre os quais um feminino de oito semanas de idade (BABY) e outro de 7 anos (CHILD). Zubal et al. (185), em 1994, segmentaram os dados de tomografia computorizada de um paciente com melanoma difuso (Fantoma ZUBAL, Universidade de Yale, Estados Unidos), com um total de 35 órgãos e tecidos segmentados. O resultado deste fantoma foi expandido de modo a incluir braços e pernas, obtendo-se um fantoma completo de um adulto (VOXTISS8), disponível para outros investigadores (186) (Figura 5.21).
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Figura 5.21 Fantoma Zubal, incluindo pernas e braços (http://noodle.med.yale.edu/zubal/samplesarmslegs.htm)
A partir do fantoma Zubal, Kramer et al. (187-189), no Brasil, desenvolveram os fantomas MAX (Male Adult voXel) e FAX (Female Adult voXel) de acordo com as referências de altura e massas dos órgãos do ICRP-89 (190) (Figura 5.22).
Figura 5.22 Fantomas MAX (esquerda) e FAX (direita) (191)
Em 1995, Dimbylow (192) (National Radiological Protection Board, Reino Unido) introduziu o fantoma NORMAN com base em imagens de ressonância magnética de um voluntário saudável, modificado mais tarde para corresponder aos dados de referência da ICRP 89, com uma altura de corpo de 176 cm e um peso de 73 Kg (193). O mesmo autor apresentou, em 2005, o fantoma antropomórfico feminino NAOMI, construído a partir de imagens de alta resolução de ressonância magnética de um sujeito feminino de 23 anos (194, 195).
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seccionadas de um cadáver masculino de 39 anos de idade através do Visible Human
Project (VHP). As fotografias de alta resolução foram tiradas com voxeis de 0,33 x 0,33
x 1 mm2 e segmentadas manualmente 1400 estruturas na anatomia humana (Figura 5.23).
Figura 5.23 Secção do fantoma VIP-man (196)
Investigadores da Universidade da Flórida desenvolveram uma série de fantomas de voxel pediátricos, desde recém-nascidos a crianças com 15 anos (197-199). A ideia foi criar uma biblioteca de referência de fantomas que pudessem ser relacionados com pacientes individuais para avaliação de dose em órgãos específicos em cada idade.
O Comité 2 da ICRP tem um grupo de trabalho em Cálculos de Dose (DOCAL), responsável pelo desenvolvimento de um conjunto de fantomas de voxel padrão. Estes fantomas têm por base dados de imagem médica de pessoas reais, consistentes com a publicação 89 (190) sobre parâmetros anatómicos e fisiológicos para sujeitos femininos e masculinos. Estes fantomas de referência foram construídos com base nos modelos de
voxel GOLEM e LAURA, desenvolvidos inicialmente pelo grupo de Zakl na GSF, cuja
altura e massa se assemelham aos dados de referência. As massas dos órgãos de ambos os modelos foram ajustados aos dados da ICRP nos Reference Man e Reference Female adultos (200). A Figura 5.24 mostra estes fantomas.
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Figura 5.24 Reference Man e Reference Female adultos que têm por base o trabalho do grupo da GSF (200).
Os fantomas de voxel referidos até agora têm por base imagens médicas de Caucasianos. Saito et al. (201) do Instituto de Pesquisa de Energia Atómica Japonês desenvolveram os primeiros fantomas asiáticos adultos masculino (OTOKO) e feminino (ONAGO) e, mais tarde, as versões melhoradas de maior resolução, JM, JM2 e JF (202- 204). Em 2004, outro grupo do Instituto Nacional de Informação e Tecnologias das Comunicações japonês, publicaram um modelo adulto masculino (TARO) e outro feminino (HANAKI), desenvolvidos a partir de imagens de ressonância magnética para estudos de campo eletromagnéticos de radiofrequência (205).
Também na Coreia, têm vindo a desenvolver-se diversos fantomas coreanos na Universidade de Hanyang a partir de diversas fontes de imagens (Figura 5.25): homem coreano (KORMAN), homem típico coreano (KTMAN-1, KTMAN-2), coreano de referência de alta definição (HDRK) e mulher coreana (KORWOMAN).
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Figura 5.25 Vistas 3D de fantomas tomográfico coreanos: KORMAN (esquerda), KTMAN-1 (centro) e KTMAN-2 (direita) (179).
Têm sido desenvolvidos na China outros fantomas de voxel asiáticos. Por exemplo, o homem chinês (CNMAN) construído a partir de fotografias coloridas de cadáveres pelo Instituto Chinês para a Proteção Radiológica (206), o humano chinês visível (VCH) (Figura 5.26) produzido também de fotografias coloridas de cadáveres pela Universidade de Ciências e Tecnologia de Huzhong (207-209) e o fantoma de voxel chinês (CVP) produzido a partir de imagens de imagens de ressonância magnética pela Universidade de Tsinghua (210, 211).
Figura 5.26 Fantoma chinês VCH mostrando órgãos interno (esquerda), esqueleto (centro) e sistema vascular (direita) (209).
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Na última década surgiu uma terceira geração de fantomas, que têm por base geometrias avançadas designadas representação de fronteira (do inglês, boundary
representation ) (BREP) na forma de Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) ou
malhas (meshes) poligonais. Esta nova classe de fantomas consiste em cerca de 287 modelos, incluindo aqueles utilizados em aplicações de radiação não ionizante (212).
O BREP é um método de modelação de geometria sólida para desenho assistido por computador. O exterior de um objeto pode ser definido como NURBS, que permite superfícies muito regulares. Alternativamente, as faces podem ser representadas por polígonos, cujos vértices são definidos por um conjunto de coordenadas x, y e z. Uma malha de polígonos é um conjunto de vértices e polígonos que definem a forma geométrica de um objeto poliédrico em desenho assistido por computador. As caraterísticas dos modelos com base em BREP permitem a representação de estruturas anatómica complexas (Figura 5.27).
Figura 5.27 Representação tipo BREP do pulmão esquerdo utilizando uma malha de polígonos (212).
Para a criação de um fantoma NURBS (ou BREP), é necessário extrair o contorno da superfície de cada órgão de um conjunto de imagens tomográficas e depois integrar os órgãos individuais num conjunto de corpo inteiro. Os contornos convertem os vóxeis em superfícies NURBS regulares e anatomicamente realistas.
O primeiro fantoma deste tipo a ser descrito na literatura (213) foi o NCAT, desenvolvido a partir do conjunto de imagens de tomografia computorizada do Visible
Human. A anatomia 3D foi mais tarde estendida para 4D, através da modelação dos
movimentos cardíacos e respiratórios e criada a família de fantomas XCAT (Figura 5.28).
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Figura 5.28 Parte da família de fantomas XCAT representando idades entre recém-nascidos e 12 anos (212).
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efetiva
O conceito de BED foi já introduzido nas secções 4.2 para EBRT e 4.4.3 para LDRBT. Para a avaliação dos diferentes esquemas de tratamento foram utilizadas duas abordagens diferentes. A primeira avalia o ganho na BED para o carcinoma da próstata resultante de esquemas de hipofracionamento de EBRT, administrada como monoterapia, mantendo-se o grau de toxicidade do reto do fracionamento convencional correspondente. Na segunda, é determinada a BED total do tratamento com 45 Gy de EBRT combinada com 145 Gy de LDRBT com sementes de Iodo-125 e, a partir desta, apresentada uma relação de iso-BED total entre todas as combinações possíveis de doses totais de EBRT e LDRBT.
6.1. Esquemas hipofracionados de EBRT mantendo as complicações tardias de