Cálculo de blindagem de fótons em radioterapia

01. Introdução

Este POP organiza a execução e a revisão do método de cálculo de blindagem em radioterapia, com base no NCRP Report No. 151. Foi estruturado para documentar as premissas e tornar a conferência do cálculo rastreável.

02. Objetivos

Padronizar o cálculo e a revisão das contribuições fotônicas primária, de fuga e de espalhamento pelo paciente em barreiras homogêneas de concreto, segundo o NCRP 151.

03. Campo de aplicação

O módulo associado utiliza concreto de 2,35 g/cm³. Oferece primária e fuga para 6, 10 e 18 MV e Co-60; espalhamento nos ângulos cadastrados para 6, 10 e 18 MV. Cada componente mantém os TVLs correspondentes à energia e ao mecanismo de exposição.

Escopo parcial: não dimensiona nêutrons, gama de captura, portas, labirintos, dutos, barreiras laminadas ou braquiterapia. Para energias acima de 10 MV, classificar expressamente a memória como avaliação fotônica parcial e encaminhar as demais componentes para cálculo específico antes de qualquer conclusão global.

A responsabilidade e os limites do modelo devem permanecer identificados na emissão da memória, inclusive quando houver avaliações complementares.

04. Documentos de referência

NCRP. Structural Shielding Design and Evaluation for Megavoltage X- and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities. Report No. 151, 2005. Cópia PDF fornecida pelo usuário.

• Seções 2.2/2.3, equações 2.1–2.4 e 2.7–2.8: páginas 22–34 (PDF 33–45).
• Tabela B.2, TVLs primários: página 161 (PDF 172).
• Tabelas B.4 e B.5a, frações e TVLs de espalhamento: páginas 163–164 (PDF 174–175).
• Tabela B.7, TVLs de fuga: página 167 (PDF 178).
• Seção 3.2.2: carga de fuga em IMRT; seção 2.4: labirintos, portas e alta energia.

Referência no catálogo do NCRP ↗

Texto operacional autoral, organizado a partir dos métodos já documentados no guia e dos relatórios fornecidos. Consulte as edições identificadas e suas correções ao adaptar o POP. O vínculo ao relatório não representa autoria ou aprovação deste POP por suas entidades editoras.

05. Siglas e abreviaturas

06. Definições

Barreira homogênea

Barreira representada por um único material e sua curva de transmissão. A equivalência entre materiais não é presumida.

Ponto protegido

Local de ocupação para o qual se avaliam as contribuições, com distância e geometria identificadas.

Meta de projeto P

Valor semanal adotado para a grandeza explicitada no método, cuja justificativa e referência devem ser registradas.

Fator de ocupação T

Fração de ocupação pertinente ao indivíduo avaliado no ponto protegido.

Transmissão B

Fração da contribuição que atravessa a espessura do material, segundo a curva e o espectro utilizados.

Memória de cálculo

Registro das entradas, fontes, unidades, hipóteses, cálculos, verificações e limitações de um cenário.

TVL₁ e TVLₑ

Primeira camada decimorredutora e camada de equilíbrio, usadas para descrever a transmissão de cada componente fotônica.

07. Responsabilidades

08. Procedimento

8.1 Preparação e dados de entrada

1. Receber a solicitação e identificar projeto, serviço, equipamento e versão da planta. Registrar se o trabalho corresponde a instalação nova, alteração ou verificação.
2. Levantar medidas, alturas e ocupação dos pontos protegidos. Identificar o indivíduo mais exposto e mudanças previsíveis de uso.
3. Reunir relatórios de referência, dados técnicos, protocolos, histórico de carga e informações construtivas. Registrar fonte, edição, tabela/linha e data de cada dado.
4. Antes de executar, confirmar que os dados necessários abaixo estão disponíveis. Havendo lacuna que altere o resultado, registrar a pendência e não inventar um valor para encerrar a memória.

8.2 Execução do cálculo

Executar as etapas na ordem e manter o registro indicado. Repetir para cada ponto protegido; não confundir o atendimento de um ponto com a adequação de toda a instalação.

1. Delimitar o cenário e as exclusões

   Inventariar energias, posições do cabeçote, técnicas, geometria da sala e pontos protegidos. Identificar barreiras primárias, secundárias, labirinto, porta e penetrações. Marcar os caminhos não representados por uma barreira homogênea em linha direta.

   Registro esperado: Planta e matriz de cenários, com escopo implementado e cálculos complementares necessários.

2. Definir P e T

   Registrar P em µSv/semana e ocupação individual T. Para aplicar as equações diretamente com W em Gy/semana, converter P para Sv/semana. A interface faz essa conversão ao multiplicar as contribuições fotônicas por 10⁶. Não confundir a meta semanal com taxa instantânea ou com dose prescrita ao paciente.

   Registro esperado: Critério adotado, unidades e justificativa de ocupação.

3. Normalizar W e WL

   Obter a dose semanal a 1 m do alvo. Quando os dados estiverem no isocentro de outra distância, normalizar sob a geometria pertinente antes da entrada. Separar W para primária/espalhamento de WL para fuga, incluindo os efeitos de IMRT/VMAT, unidades monitoras e QA. Documentar a transformação, sem aplicar um fator de modulação indiscriminadamente a todas as parcelas.

   Registro esperado: Memória da carga a 1 m, fatores de técnica e WL documentado.

4. Calcular a primária

   Usar $H_{\mathrm{pri}}(0)=\frac{W U}{d_{\mathrm{pri}}^2}$ antes de T e da transmissão, em unidade equivalente de fótons. Selecionar TVL₁/TVLₑ da tabela B.2 para energia e concreto. Conferir o fator U dirigido à barreira e suas dimensões em análise própria; a ferramenta não calcula sua largura.

   Registro esperado: W, U, dpri, energia e TVLs primários.

5. Calcular a fuga

   Usar $H_L(0)=\frac{f_L W_L}{d_L^2}$. Justificar fL e a origem de dL; a distância ao isocentro só representa adequadamente condições compatíveis de rotação. Se houver posicionamento desfavorável dominante, considerar o cabeçote mais próximo e o cenário correspondente. Usar TVLs da tabela B.7, sem aplicar U da primária.

   Registro esperado: WL, fL, geometria de fuga e TVLs de fuga.

6. Calcular o espalhamento pelo paciente

   Obter a da tabela B.4 para a energia/ângulo e aplicar $H_{\mathrm{ps}}(0)=\frac{a W}{d_{\mathrm{sca}}^2d_{\mathrm{sec}}^2}\frac{F}{400}$. Verificar F em cm² conforme a referência de 1 m do formalismo. Selecionar TVL da tabela B.5a para o mesmo ângulo/energia. O módulo usa $U=1$ nesta parcela e não interpola ângulos automaticamente.

   Registro esperado: W, a, F, dsca, dsec, ângulo e TVL de espalhamento.

7. Aplicar a transmissão e resolver a soma

   Para t ≥ TVL₁, usar $B=10^{-1-(t-\mathrm{TVL}_1)/\mathrm{TVL}_e}$. Manter uma curva por componente e exigir $T\sum_i H_i(0)B_i(t)\leq P$. O módulo resolve a soma numericamente, em vez de conceder P integralmente a cada fonte. Para 0 < t < TVL₁, a interpolação log-linear do módulo é aproximação: conferir curva específica antes de dimensionar nesse trecho.

   Registro esperado: Parcelas transmitidas, trecho da curva utilizado e indicação de eventual aproximação.

8. Arredondar e verificar o concreto existente

   Arredondar para cima no incremento definido em cm e recalcular a soma. Conferir a densidade e espessura efetivas do concreto, a continuidade e as condições executivas. Não transferir automaticamente o resultado para chumbo, aço ou barreira laminada.

   Registro esperado: Espessura contínua, arredondada e verificação construtiva do material.

9. Encaminhar alta energia e caminhos especiais

   Para >10 MV, registrar as pendências de nêutrons e gama de captura. Aplicar os métodos apropriados das seções 2.2.3/2.4 às barreiras laminadas, portas, labirintos e dutos. Não representar um labirinto por uma distância direta. Não declarar adequação global enquanto as parcelas relevantes estiverem pendentes.

   Registro esperado: Lista de cálculos complementares e parecer de revisão do escopo.

10. Concluir a revisão técnica

    Verificar independentemente as unidades, cargas e tabelas. Avaliar também as condições de maior hora, taxas de dose e protocolos de levantamento radiométrico pertinentes. A memória fotônica é uma parte do projeto e deve manter seu título e limitações na emissão.

    Registro esperado: Memória de fótons revisada e documentação do projeto completo quando aplicável.

8.3 Equações e unidades

Nas três primeiras equações, use P em Sv/semana quando W está em Gy/semana; para os fótons considera-se fator de qualidade unitário. Na interface, P está em µSv/semana e o programa aplica o fator 10⁶ às contribuições derivadas de W.

TVL₁ é a primeira camada decimorredutora, e TVLₑ a de equilíbrio, ambas em cm. Para $0<t<\mathrm{TVL}_1$, o programa usa a aproximação log-linear $B=10^{-t/\mathrm{TVL}_1}$; esse intervalo não é a equação 2.4 do relatório. Quando a solução estiver nesse trecho, a memória destaca que é necessário conferir a curva de transmissão antes de dimensionar. No espalhamento em concreto, a tabela B.5a fornece um TVL único para a energia/ângulo, usado nas duas posições.

Contribuições múltiplas

O relatório descreve a regra de duas fontes na seção 2.3. Aqui, a soma explícita usa as curvas de cada componente e resolve o limite por bisseção. A fuga costuma ter energia efetiva maior do que o espalhamento, portanto os dois TVLs não devem ser intercambiados. Para várias energias, inclua contribuições separadas.

8.4 Conferência e critérios de aceitação

Conferência independente

O revisor deve verificar uma contribuição por cálculo independente, conferir a ordem de grandeza e examinar a soma completa. Alterar uma entrada da calculadora exige gerar nova memória; não reutilizar um resultado anterior ou um arquivo exportado como se tivesse sido atualizado.

• W e WL estão normalizados a 1 m, em Gy/semana?
• P em µSv/semana foi compatibilizado com as equações?
• Fuga usa WL e TVLs próprios, sem U da primária?
• Espalhamento usa a, F, ângulo e distâncias coerentes?
• TVLs primários, de fuga e de espalhamento não foram intercambiados?
• Aproximação abaixo da primeira TVL foi identificada e revisada?
• Alta energia e caminhos especiais estão explicitamente pendentes ou cobertos por avaliação complementar?
• A soma fotônica após arredondamento atende a P?

Critério numérico e conclusão

A soma das contribuições transmitidas no ponto, ponderadas por T e avaliadas com a espessura arredondada para cima, deve ser menor ou igual a P. Esse atendimento é restrito às hipóteses e às componentes calculadas. A revisão só deve concluir o cenário quando fontes, geometria, unidades e interfaces relevantes estiverem identificadas; pendências de escopo precisam permanecer explícitas.

Se a ferramenta indicar espessura zero, conferir a origem dos dados e a inclusão de todas as fontes. Isso significa somente que o cenário informado atende ao limite sem blindagem adicional no modelo. Não concluir ausência de exposição ou dispensa automática de requisitos construtivos.

09. Desvios e ações necessárias

Registrar o desvio, a fonte da correção, o responsável e a revisão da memória. Após qualquer correção, repetir a soma e a conferência do resultado. Não aumentar P nem diminuir T apenas para fazer uma espessura disponível atender.

10. Anexos

10.2 Registros e ficha de emissão

Emitir uma memória por ponto protegido, ou um documento com os pontos inequivocamente separados. Registrar:

• Identificação do projeto, versão da planta, ponto, barreira, coordenadas/alturas pertinentes, data e responsáveis.
• Meta P, ocupação T, justificativas, unidades e critérios adotados.
• W, WL, normalização a 1 m, energias, U, fL, a, F, ângulos, distâncias por componente, TVLs, densidade do concreto e relação de avaliações complementares.
• Espessura contínua, incremento, espessura arredondada, parcelas transmitidas, soma, comparação com P e análise da barreira existente.
• Exclusões, aproximações, incertezas relevantes, condições de validade e avaliações complementares.
• Identificação da calculadora, versão do módulo, arquivo JSON e impressão/PDF gerados a partir das mesmas entradas revisadas.
• Revisão técnica, pendências, decisão documentada e vínculos com especificações construtivas e plano de verificação pós-instalação.

Guardar os registros no sistema documental adotado pelo serviço, conforme seus requisitos aplicáveis. A página não determina um prazo legal de guarda. Não inserir dados identificáveis de pacientes nos exemplos ou na calculadora.

Abrir calculadora e gerar a memória →

10.2 Exemplo de conferência

Caso didático para conferir as equações, não um projeto de sala: apenas primária de 6 MV, $W=400$ Gy/semana a 1 m, $U=0{,}25$, $d_{\mathrm{pri}}=5$ m, $T=1$ e $P=40\,\mathrm{\mu Sv/semana}=4\times10^{-5}\,\mathrm{Sv/semana}$.

$H_{\mathrm{pri}}(0)=4\,\mathrm{Gy/semana}$, equivalente a 4 × 10⁶ µSv/semana para os fótons deste formalismo. $B=10^{-5}$; $n=5$. Para concreto, $\mathrm{TVL}_1=37$ cm e $\mathrm{TVL}_e=33$ cm: $t=37+(5-1)\times33=169\,\mathrm{cm}$. A contribuição transmitida é 40 µSv/semana. Qualquer fuga/espalhamento adicional exige nova soma e pode aumentar a espessura.

11. Histórico

Gatilhos de revisão: Energia, técnica, unidades monitoras, QA, carga, equipamento, rotação, posições de tratamento, geometria de sala/porta/labirinto, material ou ocupação. Revisar também quando forem identificadas correções das referências, falhas de cálculo ou alterações do módulo utilizado. A periodicidade ordinária deve ser definida pelo serviço, sem apresentar uma frequência editorial como obrigação normativa.

Após revisão, registrar a versão substituída, as alterações, os revisores, a aprovação e a vigência. Preservar as memórias anteriores com suas respectivas hipóteses e versões, sem sobrescrevê-las como se fossem o mesmo cálculo.