Obtención de los factores de corrección de cámaras de ionización de uso en dosimetría física

Resumen

Introducción En esta tesis de doctorado se estudia la respuesta de varias cámaras de ionización de tipo dedal (cilíndricas) y plano-paralelas a haces de radiación de fotones y electrones de distintas energías. Para ello se hace uso del código de simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales PENELOPE [1]. El objetivo es determinar los factores de corrección de calidad de haz de las mencionadas cámaras, que son necesarios para hacer uso de ellas en la caracterización de haces de radiación de calidades diferentes a la utilizada en el proceso de calibración que se lleva a cabo en el laboratorio primario o secundario. Los factores se han determinado de acuerdo con el protocolo TRS-398 de la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) [2] y son fundamentales para poder calcular las dosis absorbidas en agua, que son las cantidades utilizadas en el proceso de dosimetría física en radioterapia. En este trabajo se han estudiado cámaras de ionización que no están contempladas en los protocolos de calibración dosimétrica, como el TRS-398 [2], pero que son usadas ampliamente por la comunidad de Física Médica y que, por tanto, requieren la correspondiente caracterización dosimétrica. También se han analizado cámaras de ionización que, aunque aparecen en los diferentes protocolos, necesitan un estudio más detallado a fin de verificar y de revisar (si fuera necesario) los valores de los correspondientes factores de corrección de calidad de haz. Desarrollo En este trabajo de investigación se ha partido de la información disponible acerca de la geometría de construcción de las cámaras de ionización estudiadas, de forma que se han podido generar los archivos de geometría neesarios para poder realizar la simulación Monte Carlo con PENELOPE [1]. Por otro lado se han obtenido las geometrías de los aceleradores lineales que se han considerado como fuentes de radiación. El resultado de las simulaciones ha permitido disponer de las dosis absorbidas en agua para los distintas calidades de haz, así como las dosis absorbidas en el aire de la cavidad que conforma el volumen activo de las diferentes cámaras de ionización estudiadas. Con ambos resultados se ha podido determinar el factor de corrección de calidad de haz en cada caso analizado. Los resultados obtenidos se han comparado con valores calculados por otros autores con otros códigos de simulación, u obtenidos mediante técnicas experimentales, en los casos en los que dichos datos estaban disponibles. El rango de calidades considerado abarca desde el haz de radiación del cobalto 60, usado en los laboratorios de calibración como fuente de referencia, hasta haces de fotones de entre 4 y 25 MV y de electrones desde 4 a 25 MeV. Resultados Se han calculado los factores de corrección para las cámaras de ionización analizadas, entre ellas dos de las consideradas como cámaras de referencia en la dosimetría de fotones, la NE2571, y de electrones, la NACP02, comparando los resultados obtenidos con los que se indican en el protocolo TRS-398 [2], así como con los valores experimentales o calculados obtenidos en la bibliografía [3-10] Se han determinado los valores de los factores de corrección para varias cámaras de ionización de Standard Imaging , algunas de las cuáles no habían sido estudiadas hasta la fecha. Conclusiones En general, el acuerdo encontrado entre los resultados que hemos obtenido en nuestras simulaciones y los que se han determinado experimentalmente es bueno. Ocurre esencialmente lo mismo si la comparación se lleva a cabo con los datos obtenidos mediante simulación Monte Carlo con codigos diferentes al que nosotros hemos utilizado, aunque existen algunas discrepancias en este caso que es necesario investigar con mayor profundidad. La comparación con los resultados tabulados en el protocolo TRS-398 muestra que estos datos tienen deficiencias y deberían ser revisados en profundidad. Bibliografía [1] Salvat F, Fernández-Varea JM, Sempau J. PENELOPE: a code system for Monte Carlo simulation of electron and photon transport. Paris: Nuclear Energy Agency; 2011. [2] International Atomic Energy Agency. Absorbed dose determination in external beam radiotherapy, IAEA Technical Reports Series 398. Vienna: IAEA; 2000. [3] Sempau J, Andreo P, Aldana J, Mazurier J, Salvat F. Electron beam quality correction factors for plane-parallel ionization chambers: Monte Carlo calculations using the PENELOPE system. Phys. Med. Biol. 2004; 49: 4427-44. 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