Resumen de Mètodes de monte carlo avançats en dosimetria
La tesi presentada a aquest document s'emmarca dins de l'àmbit de la física mèdica. Dins d'aquesta branca de la física, s'estudien, entre altres, millores per al diagnòstic i tractaments oncològics que involucren radiació ionitzat. Dues de les tècniques més emprades hui dia per al tractament de lesions tumorals, són la braquiteràpia i la radioteràpia. Els tractaments de braquiteràpia consisteixen en introduir material radioactiu a l'interior del pacient, en forma de llavors. Pel contrari, la radioteràpia, consisteix en la irradiació externa del pacient amb feixos produïts per acceleradors mèdics. Tot i que les tècniques són molt diferents, ambdues necessiten una planificació prèvia del tractament. En esta, es calculen els factors dosimètrics d'interès, com dosi total absorbida a la regió tumoral o a la resta de teixits de risc propers a la zona objectiu del tractament. Dites planificacions requereixen un càlcul previ que es pot efectuar mitjançant diferents tècniques. Entre totes elles, la considerada com la més precisa són les simulacions de Monte Carlo. Aquestes simulacions, permeten la construcció detallada de les geometries del sistema, format per accelerador, pacient, etc, així com descriure minuciosament les fonts de radiació. D'aquesta manera s'obtenen resultats molt precisos del transport de la radiació a través de la matèria.
Dels treballs publicats que composen aquesta tesi, els tres primers tenen una contribució directa en els càlculs dosimètrics explicats.
El primer d'ells discuteix la necessitat de millorar les correccions emprades típicament, en el moment de la publicació, per transformar la dosi absorbida en aigua en dosi en teixit. Aquest càlcul s'aplica a tractaments de braquiteràpia on els mapes de dosi en aigua per a diferents llavors radioactives estan tabulats seguint el formalisme descrit al TG-43. Per a suplir aquesta necessitat, es proporciona una metodologia clara, i fàcilment aplicable als planificadors de tractament, per calcular els factors correctors adients basats en les variacions de fluència energètica. A més, es calculen els factors corresponents per a tres llavors emprades en clínica (103Pd, 125I i 131Cs).
Al segon treball, s'estudien els factors correctors necessaris per a realitzar mesures amb cambres d'ionització de la dosi depositada per dos aplicadors, el "Valencia" i el "large field Valencia". El primer d'ells ja s'emprava clínicament en el moment de publicació del treball, mentre que l'estudi del segon aplicador va contribuir a la seua caracterització. En aquest, s'estudien i es comparen tres mètodes per a obtenir els factors correctors, amb i sense desplaçament del punt efectiu de mesura de la cambra d'ionització. Les diferències entre els factors calculats amb ambdós aplicadors, emprant la mateixa cambra d'ionització, fan palès de la influència de l'aplicador en el càlcul d'aquests factors i, per tant, la necessitat de realitzar un estudi individualitzat per a cada parell aplicador-cambra. El treball proporciona una metodologia clara per a realitzar aquest tipus de càlculs i estendre els resultats a altres parells d'aplicadors i cambres.
El tercer treball estudia els factors correctors de qualitat del feix per a feixos de fotons d'energies de l'ordre del MV amb huit cambres d'ionització diferents. L'objectiu d'aquest estudi, junt als resultats d'altres grups independents, és actualitzar les dades proporcionades al TRS 398, les quals s'empren a tractaments clínics arreu del món. Els resultats obtinguts estan en concordança amb els de la resta de grups independents i satisfan les exigències d'incertesa estadística, per baix del 0.1%.
Arrel dels treballs anteriors i de l'alt cost computacional requerit per a dur a terme les simulacions amb incerteses tan baixes, el quart treball presentat es centra en el desenvolupament d'eines per a simular aquest tipus de càlculs. Més específicament, el treball presenta un codi de simulació Monte Carlo anomenat PenRed. Aquest, incorpora tota la funcionalitat de PENELOPE, però s'ha reestructurat, optimitzat i paral·lelitzat per fer-lo més eficient i fàcilment extensible. Amb aquest treball s'ha aconseguit millorar els temps de còmput de les simulacions, així com proporcionar una estructura modular orientada a objectes que permet a l'usuari adaptar el codi a les seues necessitats de manera senzilla.
