1. Simulación por Monte Carlo de un centellador inorgánico compuesto tejido-equivalente para dosimetría por fibra óptica en teleterapia

Y. FERNANDEZ; N MARTINEZ; P MOLINA; J MARCAZZÓ; M SANTIAGO

Bariloche

Congreso; 107° Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2022

Asociación de Física Argentina

Las técnicas de radioterapia han mejorado vertiginosamente en los últimos años, lo que requiere nuevos desarrollos en los sistemas de dosimetría. En particular, los tratamientos que involucran altas dosis administradas en poco tiempo y altos gradientes de dosis requieren alta resolución espacial y evaluación de la dosis en tiempo real [1]. La tecnica conocida como dosimetría por fibra óptica (DFO) se ha consolidado como un enfoque prometedor para cumplir con los requisitos mencionados [2]. La DFO se basa en el uso de una pequeña pieza de centellador acoplada al extremo de una fibra óptica. Cuando la radiación ionizante interactúa con el centellador, se produceradioluminiscencia (RL) en el volumen activo. La luz emitida por el centellador es guiada por la fibra óptica hasta el otro extremo de la fibra, donde un fotodetector mide su intensidad para evaluar la tasa de dosis. Las características destacadas de la técnica DFO son: a) evaluación de dosis en tiempo real a alta frecuencia de muestreo, b) resolución espacial submilimétrica, c) ausencia de conexiones eléctricas en contacto cercano con el paciente, y d) respuesta que no depende de campos magnéticos externos.En dosimetría terapéutica interesa conocer la dosis depositada en el tejido blando, cuyo número atómico efectivo (Zeff) es igual a 7.2. Debido a su alto Zeff, los centelladores inorgánicos (CIs) utilizados en DFO presentan sobre-respuesta a fotones de baja energía (< 100 keV), es decir, no son tejido-equivalentes (TE). A pesar de este inconveniente, los Cis han ganado mucho interés debido a su alta tasa de centelleo, comparados con los centelladores plásticos TE [3]. Recientemente se demostró experimentalmente que es posible fabricar un centellador mixto a partir de dos CIs con distinto Zeff (Gd2O2S:Tb, Zeff = 64, y CsI:Tl, Zeff = 55;53), el cual puede calibrarse para compensar la sobre-respuesta mencionada, dando lugar a un sistema DFO tejido-equivalente en haces de fotones de 6 MV [4].Con el fin de conocer la viabilidad de un centellador compuesto en condiciones más generales, realizamos simulaciones de Monte Carlo (Penélope) del centellador anteriormente mencionado (Gd2O2S:Tb-CsI:Tl) irradiado en un fantoma de agua a distintas profundidades y energías de fotones. Comparamos los resultados con simulaciones en condiciones similares de un centellador TE. Finalmente, discutimos las posibles ventajas y limitaciones del sistema de DFO con centellador compuesto.[1] International Atomic Energy Agency, 2018. Radiation protection and safety in medical uses of ionizing radiation, IAEA Safety Standards Series No. SSG-46. Vienna.[2] Jurgensen, E.B., Johansen, J.G., Overgaard, J., Piche-Meunier, D., Tho, D., Rosales, H.M.L., Tanderup, K., Beaulieu, L., Kertzscher, G., Beddar, S., 2021. A high-Z inorganic scintillator-based detector for time-resolved in vivo dosimetry during brachytherapy. Medical Physics 48, 7382-7398.[3] Shaharuddin, S., Hart, A., Bazalova-Carter, M., Beaulieu, L., Giguere, C., Kleefeld, C., Foley, M.J., 2022. Evaluation of scintillation detectors for ultrahigh dose-rate x-ray beam dosimetry, in: Optical Sensing and Detection VII. SPIE, pp. 170-177.[4] Qin, Z., Hu, Y., Ma, Y., Lin, W., Luo, X., Zhao, W., Sun, W., Zhang, D., Chen, Z., Wang, B., Lewis, E.,2016. Water-equivalent ber radiation dosimeter with two scintillating materials. Biomed. Opt. Express, BOE 7, 4919-4927.