Cálculo de Poderes de Frenado de electrones y protones en agua y aire. Aplicaciones en dosimetría para radioterapia y protonterapia.

TESSARO, VERÓNICA BELÉN; GALASSI, MARIEL ELISA

Villa de Merlo, San Luis

Congreso; 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

Asociación Física Argentina

El estudio del poder de frenado (o stopping power) de radiación ionizante en material biológico es de fundamental interés en el campo de la Física Médica. Este parámetro físico, definido como la pérdida de energía de la partícula incidente por unidad de longitud atravesada de un determinadomaterial, interviene en el cálculo de la dosis que será suministrada al paciente durante un tratamiento de radioterapia.La dosimetría de referencia, tanto en radioterapia convencional (en la que se utilizan haces de electrones y fotones) como en protonterapia (haces de protones), se basa en la determinación de dosis en agua utilizando cámaras de ionización que contienen aire. Para realizar la conversión del porcentaje de ionización del aire a dosis en agua (equivalente al tejido biológico) se requieren los poderes de frenado en agua y aire. Errores en estos parámetros impactarán entonces sobre ladosimetría de referencia y, por lo tanto, sobre el cálculo de la dosis física a suministrar al paciente. Actualmente, datos recomendados por ICRU (International Commission on Radiological Measurements and Units) son utilizados en radioterapia y protonterapia [1-2]. Sin embargo, publicaciones recientes sugieren que estos datos deben ser modificados [3].En el presente trabajo, poderes de frenado de electrones y protones en agua y aire son calculados teóricamente. Los procesos inelásticos relevantes en la interacción de electrones y protones con dichos blancos son la ionización simple y la excitación electrónica. Las secciones eficaces simple diferenciales y totales de ionización por impacto de electrones son calculadas utilizando la parametrización propuesta por Kim y Rudd [4], mientras que para el caso de impacto de protones se utilizan dos modelos: la parametrización propuesta por Rudd [5] y la aproximaciónmecanico-cuántica CDW-EIS (Continuum Distorted Wave ? Eikonal Initial State) [6]. Las secciones eficaces de excitación electrónica son calculadas mediante modelos semiempíricos que ajustan datos experimentales obtenidos por impacto de electrones y fotones [7]. Los resultados obtenidos son comparados con datos recomendados y con resultados experimentales. Se observa una fuerte dependencia, tanto en la elección del modelo a utilizar, como también en los estados de excitación electrónica y los orbitales moleculares del agua considerados.Referencias[1] ICRU REPORT 37, Stopping Powers for Electrons and Positions.[2] ICRU REPORT 49, Stopping powers and ranges for proton and alpha particles.[3] Pedro Andreo et.al. Phys. Med. Biol. 58 (2013) 6593?6621.[4] Y-K.Kim, M.E.Rudd, Physical Review A. Vol.50 3954 (1994).[5] M.E.Rudd, Y-K.Kim, D.H.Madison, T.L.Gay, Timothy J.Gay Publications. Paper 36 (1992).[6] M.E.Galassi et. al., Physical review A, Vol 62, 02270 (2000).[7] A.E.S.Green, R.S. Stolarski, Journal of atmospheric and terrestrial physics, Vol.34, p.1703-1717(1972)