IFIR   05409
INSTITUTO DE FISICA DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio teórico y experimental de los cocientes de poderes de frenamiento agua-aire para dosimetría de iones
Autor/es:
M. E. GALASSI; A. MIRANDOLA; A. MAIRANI; S. MOLINELLI; G. VILCHES-FREIXAS; F. QUIROGA; M. CIOCCA
Lugar:
Rosario
Reunión:
Encuentro; VI Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2012
Institución organizadora:
Laboratorio de Colisiones Atómicas del Instituto de Física de Rosario
Resumen:
Importantes avances tecnológicos acontecidos en las últimas décadas han favorecido la construcción de aceleradores de hadrones (protones e iones pesados) de altas energías para su uso en radioterapia oncológica. Esta técnica se conoce actualmente como hadronterapia (comúnmente se utiliza el término protonterapia cuando se aplican protones como radiación ionizante) y está caracterizada por una importante precisión balística y alta eficacia biológica en el volumen tumoral. La profundidad de penetración (o rango) de los iones depende de la energía con la cual éstos impactan sobre el tejido.  Para la planificación de tratamientos es fundamental conocer y caracterizar la distribución de dosis en tejido vivo. Errores en la dosimetría impactarán directamente sobre el plan de tratamiento y la dosis total recibida por el paciente. El protocolo de dosimetría utilizado actualmente (IAEA, TRS-398) [1] está basado en un formalismo dosis-en-agua que relaciona la carga medida por una cámara de ionización (llena de aire) con dosis en agua líquida (componente mayoritario del tejido biológico). Para realizar esta conversión se requieren factores de corrección y calibración que relacionan la calidad del haz medido con la calidad utilizada para la calibración del dosímetro. Uno de estos factores es el cociente de poderes de frenamiento agua-aire (SPR), cuyo cálculo es muy complejo ya que depende del espectro completo de partículas en el punto de interés. Para el caso de protones, el protocolo [1] propone una ley para calcular SPR en función de rangos residuales medidos. Esta ecuación, obtenida como ajuste de SPR calculados con el código Monte Carlo PETRA para haces monoenergéticos de protones, incluye la contribución de electrones secundarios y procesos nucleares inelásticos. Sin embargo, para el caso de iones más pesados, debido a la complejidad de los procesos secundarios presentes, este protocolo propone un valor constante de 1.13 con una incerteza estimada del 2% (dando lugar a errores del orden del 3% o mayores en el cálculo de la dosis). En una publicación reciente [2], simulaciones realizadas con el código Monte Carlo SHIELD-HIT han mostrado que los SPR para iones pesados están dominados por el espectro de las partículas primarias, y que la influencia de las partículas secundarias es dos órdenes de magnitud más pequeño en toda la región hasta el rango práctico. Luego, los autores han propuesto simplificaciones para evaluar este importante parámetro, evidenciando su fuerte dependencia con la elección de los potenciales de ionización usados para agua y aire. Otros autores [3] proponen una aproximación basada en la medición de espesores de agua equivalentes a diferentes espesores de aire en función de la energía de haces de iones de carbono. En el presente trabajo SPR calculados teóricamente con un modelo mecanico-cuántico de onda distorsionada y obtenidos en el Centro Nacional de Hadronterapia Oncológica de Italia (CNAO) son presentados. Estos estudios pretenden proveer nuevos conocimientos sobre las incertidumbres involucradas en dosimetría de hadrones. Poderes de frenamiento de protones e iones de carbono impactando sobre aire y agua líquida son calculados empleando la aproximación CDW-EIS para describir el proceso de ionización [4]. Los resultados son comparados con los datos recomendados por ICRU [5], obteniendo un buen acuerdo en el rango de energías de interés. Mediciones de picos de Bragg, realizadas en la facilidad del CNAO para protones e iones de carbono, son usadas para determinar el rango práctico y residual para diversas energías de impacto. SPR calculados usando la prescripción de IAEA para protones son comparados con aquellos obtenidos utilizando el modelo propuesto por [2]. Finalmente, siguiendo el método descripto en [3], estimaciones de SPR para protones son realizadas y comparadas con resultados previos.