Browsing by Author "Sánchez Nieto, Beatriz"

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    10-MV SBRT FFF irradiation technique is associated to the lowest peripheral dose: the outcome of 142 treatment plans for the 10 most common tumour locations
    (2019) Irazola, Leticia; Sánchez Nieto, Beatriz; García Hernández, M. T.; Terrón, J. A.; Roselló, J.; Ortiz-Seidel, M.; Béjar, M. J.; Linares, Rafael; Velázquez, Santiago; Sánchez Doblado, Francisco
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    18F-FDG-PET in guided dose-painting with intensity modulated radiotherapy in oropharyngeal tumours : a phase I study (FiGaRO)
    (2021) Michaelidou, A.; Adjogatse, D.; Suh, Y.; Pike, L.; Thomas, C.; Woodley, O.; Rackely, T.; Palaniappan, N.; Jayaprakasam, V.; Sánchez Nieto, Beatriz; Evans, M.; Barrington, S.; Lei, M.; Guerrero Urbano, T.
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    A critical analysis of Shuryak’s Predictive Radiocarcinogenesis Model
    (2024) Heumann Schröder, Nicolás Matthias; Sánchez Nieto, Beatriz; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Objective: To critically analyze, simplify and implement a predictive radiocarcinogenesis model to estimate the risk of secondary cancer after RT which can effectively compare different radiotherapy treatment plans with the aim of having an additional element of information during the decision-making process for the best RT plan.Methodology: A Python software was developed that was able to implement the model proposed by Shuryak et al. (2009). Simplifications and minor corrections were made which allowed for more compactness and more efficient run times. The model was then reparametrized with newer data from the Surveillance, Epidemiology, and End Results Program (SEER) database and several epidemiological studies using Bayesian Inference. Uncertainty propagation studies were then conducted to understand their propagation better. Finally, the model with its new parameters was applied to a selection of prostate plans to determine if it could construct a risk hierarchy.Results: The model was successfully reparametrized with newer data. Although some parameters show significant deviation from Shuryak’s original parameters, they are mostly on the same order of magnitude, and the differences arise likely due to differences in fitted data and the fitting process itself. Shuryak’s model successfully built a risk hierarchy between prostate plans, although it deviated from the more simplistic linear non-threshold BEIR VII model. It was also possible to simplify some complex mathematical equations, both in general and for particular cases, allowing for easier implementation and more efficient run times.Conclusions: Shuryak’s model was successfully reparametrized and implemented, showing potential to become clinically applicable. However, more comparisons between the model’s result and epidemiological data must be made to evaluate its accuracy better, and more concise and complete second primary cancer studies must be used before the model is reliable enough for clinical decision-making.
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    A simple analytical model for a fast 3D assessment of peripheral photon dose during coplanar isocentric photon radiotherapy
    (2022) Sánchez Nieto, Beatriz; López Martínez, Ignacio N.; Rodríguez Mongua, José Luis; Espinoza Bornscheuer, Ignacio Guillermo
    Considering that cancer survival rates have been growing and that nearly two-thirds of those survivors were exposed to clinical radiation during its treatment, the study of long-term radiation effects, especially secondary cancer induction, has become increasingly important. To correctly assess this risk, knowing the dose to out-of-field organs is essential. As it has been reported, commercial treatment planning systems do not accurately calculate the dose far away from the border of the field; analytical dose estimation models may help this purpose. In this work, the development and validation of a new three-dimensional (3D) analytical model to assess the photon peripheral dose during radiotherapy is presented. It needs only two treatment-specific input parameter values, plus information about the linac-specific leakage, when available. It is easy to use and generates 3D whole-body dose distributions and, particularly, the dose to out-of-field organs (as dose–volume histograms) outside the 5% isodose for any isocentric treatment using coplanar beams [including intensity modulated radiotherapy and volumetric modulated arc therapy (VMAT)]. The model was configured with the corresponding Monte Carlo simulation of the peripheral absorbed dose for a 6 MV abdomen treatment on the International Comission on Radiological Protection (ICRP) 110 computational phantom. It was then validated with experimental measurements using thermoluminescent dosimeters in the male ATOM anthropomorphic phantom irradiated with a VMAT treatment for prostate cancer. Additionally, its performance was challenged by applying it to a lung radiotherapy treatment very different from the one used for training. The model agreed well with measurements and simulated dose values. A graphical user interface was developed as a first step to making this work more approachable to a daily clinical application.
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    Analytical model for photon peripheral dose estimation in radiotherapy treatments
    (2015) Sánchez Nieto, Beatriz; El Far Manríquez, Rodrigo Andrés; Irazola, L.; Romero-Expósito, M.; Lagares, J.; Mateo, J.; Terrón, J.; Sánchez Doblado, F.
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    El arte de la radioterapia
    (2011) Sánchez Nieto, Beatriz
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    Caracterización dosimétrica del irradiador preclínico X-RAD 320 e implementación en una herramienta de cálculo de dósis
    (2021) Emiliani de la Torre, Luis Eduardo; Sánchez Nieto, Beatriz; Caprile Etchart, Paola F.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    El objetivo de esta tesis fue la caracterización dosimétrica del irradiador preclínico X-RAD 320 mediante simulaciones Monte Carlo (MC). Adicionalmente, se implementó una herramienta de cálculo de dosis basada en los resultados de las simulaciones. El método utilizado en esta tesis se basa en simulaciones MC con el código EGSnrc y la librería DOSXYZnrc, las simulaciones se llevan a cabo con una fuente puntual de radiación isotrópica a la cual se le asocia un espectro de energía, que en nuestro caso fue generado con SpekCalc con las características del irradiador preclínico X-RAD 320 (ángulo del tubo de rayos x de 30° y filtración inherente de 3 mm de Berilio). Dichas simulaciones se llevaron a cabo con las mismas condiciones de medición establecidas por Azimi (con una calidad de haz de 225 kVp, filtración de 0,35 mm Cu y un SSD = 50 cm). Se compararon las medidas de dosis relativa en profundidad, perfiles de dosis relativa y output factors realizadas por Azimi y las simulaciones MC calculadas en este trabajo para validar el método implementado. Luego se realizó la caracterización dosimétrica el irradiador preclínico para diferentes calidades de haz. Y por último se evaluaron las diferencias en la dosis para condiciones heterogéneas (corresponde a un fantoma de agua con una heterogeneidad de hueso o pulmón) y condiciones reales (corresponde a simulaciones en un fantoma de ratón heterogéneo y homogéneo para dos condiciones de irradiación) en comparación con la dosis en agua. Las congruencias de los resultados obtenidos para la dosis en profundidad, perfiles de dosis relativa y output factors para las simulaciones MC realizadas en este trabajo en comparación con las medidas realizadas por Azimi se pudo validar satisfactoriamente el método implementado. Se logró diseñar una herramienta de cálculo para la dosis (DOSAB) para campos cuadrados que utiliza las matrices de dosis de las simulaciones MC con ella se puede estimar la dosis para tamaños de campo entre 0,5 x 0,5 hasta 15 x 15 cm2 , para las calidades de haz simuladas. Según los resultados obtenidos en las condiciones heterogéneas y las condiciones reales se puede concluir que, si se utiliza DOSAB para estimar la dosis después del hueso, se tendrá una sobreestimación de la dosis, mientras que si se quiere estimar la dosis después del pulmón se tendrá una subestimación de la dosis, estos efectos dependen de la calidad del haz, tamaño y tipo de la heterogeneidad y del tamaño de campo.
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    Dedicated phantom and TLD-100 dosimetry for simultaneous determination of mean glandular dose and beam quality: Proposal for a compact mammography quality control procedure
    (2019) Sánchez Nieto, Beatriz; López Pineda, E.; Ruiz Trejo, C.; Muñoz, I.D.; Caprile Etchart, Paola F.; Chorbadjian Alonso, Gabriela Paz; Brandan, M.E.
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    Does V20 always matter?
    (2010) Sánchez Nieto, Beatriz
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    Dose-Volume Constraints to Reduce Rectal Side Effects From Prostate Radiotherapy: Evidence From MRC RT01 Trial ISRCTN 47772397
    (2010) Gulliford, S.L.; Foo, K.; Morgan, R.C.; Aird, E.G.; Bidmead, A.M.; Critchley, H.; Evans, P.M.; Gianolini, S.; Mayles, W.P.; Sánchez Nieto, Beatriz; Moore, A.R.; Partridge, M.; Sydes, M.R.; Webb, S.; Dearnaley, D.P.
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    Editorial: Out-of-field second primary cancer induction: Dosimetry and modelling
    (2022) Sánchez Nieto, Beatriz; Stolarczyk, Liliana; Dasu, Alexandru; Newhauser, Wayne D.; Sánchez-Doblado, Francisco
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    EFFECTS OF HEATING RATE AND DOSE ON TRAPPING PARAMETERS OF TLD-100 CRYSTALS
    (2013) Caprile Etchart, Paola F.; Sánchez Nieto, Beatriz; Pino Verdugo, Alejandro Matías.; Delgado Viteri, Juan Fernando.
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    Estimación de dosis a órganos periféricos en IGRT de próstata: dosimetría termoluminiscente en maniquí antropomórfico
    (2022) Hernández Sánchez, Jessica; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    La radioterapia (RT) tiene por objeto la entrega de la dosis prescrita al volumen tumor minimizando la dosis fuera de éste. Usualmente, durante la planificación del tratamiento, sólo se considera la dosis en órganos/estructuras muy cercanas al borde del campo de tratamiento con el objeto de minimizar efectos determinísticos. Sin embargo, no se considera el riesgo estocástico de inducción de un segundo cáncer, que podría generarse en cualquier parte del cuerpo, como consecuencia de la fuga y/o transmisión del haz de radiación en el cabezal del acelerador y/o dispersión en este último o en interior del paciente. La estimación de las dosis fuera del campo de tratamiento (especialmente en zonas muy alejadas de éste) es compleja y desconocemos la existencia de trabajos que hagan una estimación incluyendo la dosis de todo el proceso asociado a la RT que incluya radiaciones ionizantes. El objetivo de esta tesis fue estimar la dosis total a órganos fuera del campo de tratamiento por un cáncer de próstata mediante radioterapia (RT) guiada por imágenes (IGRT). Se consideraron todas las etapas de éste: a) tomografía computarizada (CT) para la planificación del tratamiento, b) verificación diaria del posicionamiento del paciente en el acelerador, previo al tratamiento, mediante un haz cónico de kilovoltaje (kvCBCT o CBCT) y c) la RT mediante una técnica de arcoterapia con modulación de intensidad (VMAT). La estimación de la dosis se realizó sobre un maniquí antropomórfico (ATOM 701-D) con alojamiento para 271 dosímetros termoluminiscentes (TLD) lo que permite el cálculo de la dosis depositada en 22 órganos radiosensibles. Tras cada exposición, los TLD-100 (con factores de sensibilidad individualizados) son retirados, leídos y su lectura transformada a dosis. El maniquí fue escaneado en un Siemens Biograph64 con el protocolo correspondiente a la planificación de un tratamiento de próstata. Adicionalmente se le aplicó el protocolo para adquisición de imagen con CBCT de una RT de próstata utilizando el acelerador lineal Elekta y finalmente la sesión de VMAT (75,6 Gy a isocentro en 42 sesiones). Estas dos últimas sólo se realizaron una vez pero para la estimación de la dosis total se tuvo en cuenta el número total de sesiones. La dependencia de la respuesta de los TLDs con la energía fue considerada en cada momento a través del modelo de respuesta de TLD-100 de Duggan et al.,2004, la variación del HVL en los ejes craneocaudal y anteroposterior en el haz de CBCT de kV y dos puntos de calibración (a 6MV de energía nominal en un linac y a una de 120 kV –HVL=6.141 mm Al). A partir de la dosis a órgano se estimó la dosis efectiva asociada al CT, a las 42 imágenes de CBCT y sesiones de RT. La dosis efectiva asociada a una examinación de CT de pelvis fue de 3.84 mSv, la dosis efectiva para las 42 adquisiciones de CBCT fue de 248.8 mSv y la dosis efectiva para un tratamiento de cáncer de próstata después de las 42 irradiaciones fue de 3.51E3 mSv. El riesgo de generación de un segundo cáncer asociado a todo el proceso considerado fue de un 1,4% en concordancia con estudios epidemiológicos.
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    Estudio de dosis y calidad de imagen en protocolos clínicos de tomografía computarizada
    (2023) Muñoz Hernández, Isidora Sofia; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Objetivo: Cuantificar dosis a órgano y calidad de imagen en tres protocolos de adquisición de imágenes por CT usados en la clínica, para analizar la relación entre ambas magnitudes con vistas a una posible optimización de protocolos clínicos. Metodología: Con TLD-100, previamente calibrados y colocados en el maniquí antropomórfico ATOM se midió la dosis a órgano y se calculó la dosis efectiva en los protocolos de tórax-abdomen-pelvis, abdomen-pelvis y cerebro-cervical, considerando 3 variantes de dosis para cada protocolo, en el tomógrafo SIEMENS SOMATOM Definition AS de la Clínica Alemana de Santiago. Dichas dosis a órgano, fueron posteriormente comparadas con las reportados por el software comercial de cálculo de dosis QAELUM-DOSE. La calidad de imagen se evaluó mediante el valor promedio de número de CT (HU), ruido, SNR y CNR en 48 ROIs definidos entre las imágenes de los 3 protocolos estudiados y distribuidos entre los tejidos equivalentes que conforman al maniquí antropomórfico (tejido blando, hueso, pulmón, cerebro, cartílago, disco intervertebral, medula espinal y senos paranasales). Finalmente, se analizó la relación entre la calidad de imagen y la dosis en función del ruido, y mediante una función de mérito en función del SNR y la dosis a órgano. Resultados: Se generó un modelo de respuesta en energía de los TLD-100 para el rango de energías en la penumbra de los haces de CT relativas a 6MV. Mediante la separación de la carga generada en cada TLD correspondiente a cada una de las 3 adquisiciones que componen cada protocolo (topograma, sin contraste, con contraste), se estimó la dosis a órgano y se calculó la dosis efectiva para cada protocolo y variante de dosis. Se obtuvo una sobredosis a tiroide de las dosis medidas con TLDs, y una subestimación a tiroide en las reportadas por QAELUM, en los protocolos tórax-abdomen-pelvis y cerebro-cervical. En las variantes de baja de dosis de los protocolos, el topograma contribuye con un 17.76±5.80% a la dosis efectiva. Con respecto a la calidad de imagen, el ruido disminuye con el aumento de dosis, y los SNR y CNR aumentan con el aumento de dosis, para todos los ROIs independiente del tejido. La función de mérito muestra que únicamente para el tejido blando la relación calidad de imagen–dosis aumenta con el aumento de dosis. Conclusiones: Se calculo dosis a órgano y dosis efectiva para 3 protocolos de CT, y 3 variantes de dosis, de interés para la Clínica Alemana, las que se compararon con el software QAELUM. Se cuantifico la calidad de imagen de las imágenes de cada protocolo y variante, y se analizó en función de la dosis. Sería posible optimizar los protocolos analizados de tórax-abdomen-pelvis y cerebro-cervical para minimizar la dosis a tiroide, así como considerar otras opciones de topograma para protocolos de baja dosis. El software QAELUM sobreestimó la dosis en más del 1000% con respecto a las medidas en el cerebro y en general infraestimó la dosis para las variantes de alta y baja energía del protocolo 1 a tiroides y esófago en un 80% aproximadamente.
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    Evaluación de algoritmos comerciales de cálculo de dosis absorbida de fotones en regiones fuera del campo de tratamiento
    (2018) Medina Ascanio, Karem Nathalie; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Los algoritmos presentes en los Sistemas de Planificación están optimizados para entregar una dosis veraz y precisa dentro de los límites del campo de tratamiento. Fuera de este, se ha demostrado una inexactitud que depende del algoritmo particular. Este estudio analiza, por medio de medidas experimentales, la exactitud de la dosis fuera del campo de dos algoritmos semianalíticos, Pencil Beam Convolution y Collapsed Cone Convolution, implementados en dos Sistemas de Planificación comerciales EclipseTM (Varian Medical System) y Monaco® (Elekta) respectivamente, así como también, el algoritmo de cálculo de dosis basado en métodos de Monte Carlo implementado en Monaco®. Tanto los cálculos con los Sistemas de Planificación, como las determinaciones experimentales de las dosis se realizaron en medios homogéneos (agua) para diferentes configuraciones de campos convencionales y para una distribución de dosis de un plan real de IMRT de próstata. Las determinaciones experimentales se llevaron a cabo con TLDs-100, películas radiocrómicas EBT3 ycámara de ionización Semiflex. Los resultados obtenidos al comparar perfiles dedosis laterales de campos abiertos calculados por los algoritmos respecto a los medidos experimentalmente muestran que, a partir del 9% de la dosis los cálculos realizados por el algoritmo Pencil Beam subestiman la dosis real en un promedio de 53%. Mientras que, se obtuvo un buen acuerdo con los cálculos realizados por el algoritmo Collapsed Cone, con una desviación local promedio de aproximadamente 2,5%. En el caso del algoritmo Monte Carlo, de los resultados obtenidos no se puede inferir ninguna conclusión ya que cálculos de este tipo (conformados) donde se logra la dosis deseada con una incertidumbre de 1% en un punto (generalmente el isocentro), emplean pocas partículas para lograr dicha incertidumbre y, por lo tanto, el ruido estadístico se hace significativo. Con respecto al desempeño de los algoritmos Pencil Beam y Monte Carlo en el caso de un plan clínico de irradiación de próstata en relación a la medida experimental con EBT3, al hacer un análisis gamma local (3% - 3 mm) ambos algoritmos fallaron en regiones de dosis bajas (> 5%), siendo el algoritmo MC el que obtuvo la mayor cantidad de puntos que no pasaron el criterio gamma, mientras que, Pencil Beam fue el que arrojo mayor imprecisión en regiones de dosis altas (para lo cual es análisis gamma fue global, respecto al máximo).