Caracterización y control de calidad de la energía de los haces de electrones empleados en radioterapia

Resumen

La finalidad de esta tesis es estudiar y caracterizar la variabilidad del espectro energético de salida de los haces de electrones generados en los aceleradores lineales de uso clínico, así como valorar la introducción del control estadístico de procesos para monitorizar su estabilidad. El parámetro empleado para ello es R50, que se define como la profundidad en la que la dosis absorbida en agua en el eje del haz de radiación toma un valor igual a la mitad del valor máximo de la dosis absorbida en el propio eje. Para conseguir estos objetivos se han seguido dos estrategias. La primera es provocar cambios controlados en el espectro de salida de los haces de electrones de diferentes aceleradores y así comprender mejor el efecto que esta variación tiene sobre el valor de R50. La segunda es analizar los resultados de las series históricas de las pruebas de control de estabilidad del espectro de salida recogidas en el programa de garantía de calidad del Hospital San Cecilio de Granada. Por tanto, esta memoria aborda diferentes cuestiones sobre el espectro del haz de electrones generado en un acelerador de uso clínico, pero siempre con la variabilidad del parámetro que lo caracteriza como leitmotiv. Los resultados de estas estrategias quedan estructurados en la tesis de la siguiente forma. En el capítulo inicial se desarrollan todas las cuestiones generales sobre las que se sustenta este trabajo: la generación y caracterización de los haces de electrones en un acelerador lineal de uso clínico, los códigos Monte Carlo de simulación del transporte de partículas, los principios de funcionamiento del control estadístico de procesos y el tratamiento de las incertidumbres. En el segundo capítulo se detallan los métodos para variar de manera controlada el valor de R50 a través de dos parámetros que participan en la aceleración y transporte de los electrones: la intensidad de corriente del bending magnet y el voltaje de la red de conformación del pulso del generador de la microonda. Estas variaciones permiten desarrollar un método para obtener un modelo del espectro intrínseco que se validará a través de simulaciones Monte Carlo con los códigos descritos en el primer capítulo. En el capítulo 3 se correlacionan los valores de R50 y la variable elegida para el control estadístico de procesos, de la que se tiene una serie histórica de valores. Caracterizar la variabilidad de esta última nos permitirá establecer unos límites de acción y aplicar las herramientas estadísticas para su control. En el penúltimo capítulo se presenta un dispositivo comercial específico diseñado para el control frecuente de estabilidad de diversos parámetros del acelerador. A través del método de obtención del espectro del haz de electrones, expuesto en el primer capítulo, se relaciona la respuesta del dispositivo y su variabilidad con el valor y variabilidad de R50.