XIX CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA
17 A 20 DE AGOSTO DE 2014
GOIÂNIA – GO
Desenvolvimento de uma plataforma oscilatória e
simulação do movimento respiratório para aplicação em
radioterapia
Léo Fogaça Santos1, Sérgio O. B. Silva1 e Juliana F. Pavoni1
1
Departamento de Física, Faculdade de Filosofia Ciências e Letras de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brasil.
Resumo: Este trabalho tem como objetivo construir uma plataforma oscilatória capaz de reproduzir o
movimento provocado pela respiração na região do tórax. A plataforma foi construída de material
acrílico, é suportada por hastes metálicas que possibilitam seu movimento e com um sistema de
amortecimento para máxima estabilidade e homogeneidade na oscilação gerada por um motor DC
com redução. O número de oscilações por minuto da plataforma em função da voltagem aplicada ao
motor apresentou uma relação linear e foi possível reproduzir a faixa de oscilações do ciclo
respiratório, ou seja, um intervalo de 12 a 18 oscilações por minuto.
Palavras-chave: radioterapia, câncer de mama, movimento respiratório, plataforma oscilatória
Abstract: This paper aims to build an oscillatory platform which is able to reproduce the movement
induced by respiration in the thoracic region. The device was built using acrylic material, and it’s
supported by metallic rods which enables its movement, it also has a damping system to maximize the
stability and homogeneity on the oscillation generated by a DC motor with reduction. The number of
oscillations per minute of the platform as a function of the voltage applied to the motor, resulted in a
linear relation and it was possible to reproduce the oscillation range of the respiratory cycle, in other
words, between 12 to 18 oscillations per minute.
Keywords: radiotherapy, breast cancer, respiratory movement, oscillatory platform
Introdução: Pacientes com câncer de mama em estadiamento inicial são geralmente tratados
com uma combinação cirúrgica conservadora e radioterapia pós-operatória. A radioterapia é feita pela
irradiação da mama toda e é essencial que a distribuição de dose entregue seja homogênea, pois as
regiões que recebem dose acima do prescrito podem sofrer com efeitos colaterais. [1] No entanto, um
questionamento muito pertinente sobre esses tratamentos é o efeito da movimentação respiratória,
principalmente em técnicas de radioterapia de intensidade modulada (IMRT). No IMRT um alto grau
de conformidade da distribuição de dose no volume alvo é alcançado, poupando os órgãos de risco
ao redor[2], ele se baseia no uso de intensidades de feixes otimizados e não uniformes incidentes no
paciente para uma grande modulação da intensidade do feixe de acordo com o volume irradiado,
sendo assim mais susceptível a desvios na distribuição de dose entregue na presença do movimento
respiratório [3].
Estudos anatômicos e fisiológicos [4] demonstram que, em média, a taxa respiratória para um
adulto em repouso está entre 12 a 18 respirações por minuto e o movimento em órgãos induzido pela
respiração pode introduzir erros significativos em vários passos no planejamento de tratamento por
radiação e no tratamento em si [5]. Esses erros são difíceis de serem previstos e quantificados devido
a não-sincronia entre os feixes de radiação e os movimentos dos tecidos alvos.
Estudos comprovam que [6] a heterogeneidade da dose pode aumentar conforme o
movimento causado pela respiração. As doses entregues aos órgãos de risco também podem
aumentar com o movimento. E devido à ação recíproca entre movimento respiratório e o movimento
do colimador acredita-se que durante o tratamento de IMRT, a distribuição de dose planejada e dose
esperada podem diferir em função do movimento do tórax provocado pela respiração.
Neste estudo pretende-se construir uma plataforma oscilatória que será utilizada para simular
a respiração da paciente para futuramente se investigar o efeito do movimento respiratório na
distribuição tridimensional de dose para os tratamentos com técnicas conformacional, field-in-field, e
principalmente nos tratamentos de IMRT através de uma técnica de dosimetria tridimensional com
géis poliméricos. Esta plataforma deve possibilitar a realização de movimentos oscilatórios de
amplitude pré-determinada simulando a movimentação respiratória que, como já foi dito, varia de 10 a
20mm com uma frequência de 12 a 18 oscilações por minuto.
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Método: Foi construída uma plataforma móvel de material acrílico, suportada por hastes metálicas
que possibilitam seu movimento e com um sistema de amortecimento para máxima estabilidade e
homogeneidade na oscilação, gerada por um motor DC 12V com redução. O motor está acoplado a
um disco metálico sob a plataforma, no qual orifícios em posições pré-determinadas foram feitos para
possibilitar amplitudes de oscilação diferentes, variando de 0,5 a 3 cm. A plataforma teve seu
movimento caracterizado por um estudo do número de oscilação por minuto para diferentes valores
de voltagem aplicada ao motor do equipamento. Para isso, o motor DC foi ligado a uma fonte de
tensão Instrutherm FA-3003 30V e um voltímetro foi usado para fornecer os valores exatos de
voltagem aplicados, para cada tensão aplicada foi avaliada o número de oscilações por minuto
realizadas pelo motor. Todas as medidas foram feitas usando o orifício que possibilita oscilações de
0,5 cm e com um phantoma, semelhante ao que será usado nas medidas dosimétricas, sobre a
plataforma, de forma a contabilizar seu peso durante a resposta do dispositivo.
Resultados: Os resultados da caracterização do número de
oscilações por minuto da plataforma em função da voltagem aplicada
ao motor são apresentados na figura 1, na qual pode-se observar que
uma relação linear entre esses parâmetros foi obtida. Para o objetivo
ao qual a plataforma está sendo desenvolvida, é necessário que ela
reproduza a faixa de oscilações do ciclo respiratório, ou seja, um
intervalo de 12 a 18 oscilações por minuto, o que foi perfeitamente
possível com a plataforma desenvolvida.
Discussão e Conclusões: A plataforma desenvolvida é capaz de
Figura 1 – Curva de Calibração
reproduzir os movimentos respiratórios esperados, possibilitando
assim a aplicação da mesma no estudo dos efeitos causados pela respiração em tratamentos
radioterapêuticos citados nesse trabalho.
Agradecimentos: Ao professor Antonio Adilton O. Carneiro pelas discussões iniciais sobre o arranjo
idealizado.
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