Simulación de la interacción de haces de fotones para energías de 6, 10 y 18 MV en un tumor cerebral, utilizando el código penelope

Abstract

El objetivo de este trabajo es obtener la distribución de dosis en un tumor cerebral (esférico) de 2 cm de diámetro colocado en el centro de un objeto simulador heterogéneo (cabeza humana) de geometría elipsoidal, con sus respectivos materiales equivalentes (piel, cráneo y cerebro). Para ello se usó espectros de rayos X de energía de 6, 10 y 18 MV que simulan haces clínicos de aceleradores lineales usados comúnmente en radioterapia. La simulación del tratamiento en radioterapia se realizó en un cuarto de irradiación de 150 cm de radio que fue llenada de aire para hacer más real la simulación y en el centro del cuarto se encuentra el objeto simulador de cabeza, la técnica que se utilizó para la simulación del tratamiento fue isocéntrica Distancia Fuente eje Central (SAD=100 cm), proyectando un campo de irradiación de 3x3 〖cm〗^2al tumor, Los cálculos dosimétricos se llevaron a cabo a través de simulaciones Monte Carlo usando el código PENELOPE (Penetration and Energy Loss of Positrons and Electrons). Para poder validar los espectros y resultados obtenidos por la simulación, se hicieron comparaciones del porcentaje de dosis en profundidad (PDD por sus siglas en ingles), en una cuba con agua para haces de energía de 6 MV con resultados experimentales obtenidos por la literatura (Vega, 2010), siguiendo el protocolo TRS 398 de la AIEA (Agencia Internacional de Energía atómica) en donde la máxima y mínima diferencia de dosis después del equilibrio electrónico es de 1,1 y 0,1% respectivamente, para validar los materiales creados (piel, cráneo, cerebro y tumor) en el código PENELOPE, se hizo comparaciones de los coeficientes másicos de atenuación con los datos señalados en la publicación ICRU 1992 (International Commission on Radiation Units and Measurements) reporte N° 46, en donde los valores muestran una buena aproximación sobre una amplia gama energética, en especial en las energías comúnmente utilizados en radioterapia. Los porcentajes de dosis máximas y mínimas obtenidas por la simulación en el tumor para un haz de tratamiento a una profundidad 7,9 y 9,6 cm fueron 61,2 y 55,7 % para haces de energía de 6 MV, 66,7 y 61,4% para haces de energía de 10 MV y para haces de energía de 18 MV fueron de 72,5 y 67,2% respectivamente. Una manera de maximizar la dosis en tumores profundamente asentados en el cerebro es el uso de más de un campos de irradiación lo cual es ampliamente usado en la práctica clínica, por ello se utilizó 4 campos en la simulación, anterior (0°), posterior (180°) y 2 campos laterales (90° y 270°), el tamaño de campo utilizado es de 3x3 〖cm〗^2 proyectado al tumor, para poder comparar gráficamente los resultados se utilizó el sistema de planificación de tratamiento de radioterapia (TPS) Prowess Panther del servicio de radioterapia del Hospital Goyeneche, las distribuciones de dosis obtenidas por la simulación en la región del tumor y las del planificador (normalizado al 95%) son del 100% como se visualiza gráficamente, estos resultados demuestran que las simulaciones Monte Carlo mediante el código PENELOPE pueden ser utilizados como una herramienta para cálculos precisos de dosis en la utilización de campos pequeños.