Caracterización de la difusión de iones férricos en dosímetros de Fricke gel por método de problema inverso

JOSE VEDELAGO; ANDRES QUIROGA; MAURO VALENTE

Tandil - Buenos Aires

Congreso; 99ª Reunión Nacional de Física de la Asociación Física Argentina; 2014

Modalidad: Presentación oral. ------------------------------------------------------------------------- Resumen: La difusión de iones féricos en geles dosimétricos dopados con sulfato ferroso, representa uno de los principales inconvenientes de algunos detectores de radiación, como dosímetros de gel de Fricke. En la práctica, esta desventaja se puede superar mediante la lectura adecuada de los dosímetros, lo que limita el tiempo entre la irradiación y el análisis. Debido a los niveles de precisión requeridos actualmente la determinación de dosis absorbida, se implementan protocolos especiales con el objetivo de minimizar los efectos de la difusión [Chu 2001]. Este trabajo presenta el modelado analítico y los respectivos cálculos numéricos de los coeficientes de difusión del material sensible a la radiación Fricke gel. Las muestras se analizaron ópticamente con mediciones de transmisión de luz visible [Vedelago 2013]; la captura de imágenes se realizó con una cámara CCD de alta resolución provista de un filtro monocromador (580 nm), correspondiente al pico de absorción de la solución de Fricke gel dopada con Xylenol Orange. Distribuciones de dosis particulares fueron debidamente entregadas en geles de Fricke con el fin de disponer de condiciones iniciales específicas para luego realizar un seguimiento en el tiempo de la difusión de los iones. El método para estimar el coeficiente de difusión consiste en aproximar dicho parámetro por medio de un problema de minimización (problema inverso). Para ello se define un funcional que compara los datos experimentales con la solución numérica del modelo de difusión 2D. La ecuación diferencial asociada al modelo de difusión se resuelve utilizando el Método de Elementos Finitos y se utilizan algoritmos tipo gradiente para resolver el problema de minimización [Quiroga 2013, Nocedal 2006]. El conocimiento sobre el coeficiente de difusión del detector de radiación a base de Fricke gel podría ser útil en la contabilización de los efectos en relación con el tiempo transcurrido entre la irradiación del dosímetro y su posterior análisis [Valente 2007]. De esta forma es posible optimizar el proceso de lectura óptica de las muestras y consecuentemente obtener mapas de dosis más precisos, tanto en 2D como en 3D, constituyendo valiosas mejoras en la dosimetría Fricke gel. Referencias: [Chu 2001] Chu W. and Wang J., 2001. Exploring the concentration gradient dependency of ferric ion diffusion effect in MRI-Fricke-infused gel dosimetry. Phys. Med. Biol. 45. [Nocedal 2006] Nocedal J.,Wright S. J., 2006. Numerical optimization, Springer Science+ Business Media. [Quiroga 2013] Quiroga A. A.I., Fern ́ndez D. R., Torres G. A., Turner C. V., 2013. Adjoint method for a tumor invasion: a PDE-constrained optimization problem using FEM. Prepint. [Valente 2007] Valente M., 2007. Fricke gel dosimetry for 3D imaging of absorbed dose in radiotherapy, PhD. Thesis. University of Milan, Italy. [Vedelago 2013] Vedelago J; Valente M. 2013. Design of an integral dosimetry system optimized for modern medical applications. Proceedings of the X Latin American Symposium on Nuclear Physics and Applications. Montevideo, Uruguay.