SINOPSI

La radioteràpia és un dels tractaments més generalitzats aplicats als pacients que pateixen determinats tipus de càncer. No obstant això, l'efectivitat d'aquest tipus de tractaments en la destrucció de les cèl•lules cancerígenes porta associada la possibilitat de patir els efectes secundaris de la radiació sobre els teixits sans circumdants. El risc de lesió de les cèl•lules sanes depén fonamentalment de l'orientació del feix emés per la unitat de radioteràpia i de la intensitat de la radiació rebuda pel pacient.
Els avanços tecnològics estan permetent optimitzar els tractaments, disminuint les dosis administrades i els efectes indesitjables d'aquestes, però un dels principals problemes en el càlcul de dosi d'aquestos sistemes és l'exactitud dels algoritmes de càlcul en presència de teixits amb densitats molt diferents, així com el coneixement exacte de l'espectre emés pels acceleradors lineals mèdics.
Una de les ferramentes aplicades en aquest camp és el mètode de Monte Carlo davant procediments de càlcul deterministes. Aquest mètode, és una tècnica de càlcul que permet, entre d’altres aplicacions, simular l'efecte de les radiacions que s'utilitzen en la teràpia contra el càncer i altres afeccions semblants.
El treball que ací es presenta, pretén demostrar la possibilitat de traslladar l'ús de les simulacions Monte Carlo a la planificació dels tractaments en radioteràpia, millorant l'eficàcia en el càlcul de la distribució de dosi en un determinat medi davant els sistemes tradicionals. A més pretén validar l'ús de les simulacions a altres aplicacions relacionades com és la reconstrucció d'espectres fotònics.
Una simulació d'aquest tipus implica modelitzar amb realisme la geometria del capçal de l'accelerador, així com definir els paràmetres físics que regeixen el transport de les partícules. A més, és imprescindible el coneixement detallat de l'espectre emés per l'accelerador lineal modelitzat, perquè de l'energia del feix depenen els factors dosimètrics a quantificar.
Una part important d'aquest treball es centra en la reconstrucció de l'espectre d'un accelerador lineal i la seua utilització en la simulació del transport de fotons i electrons durant el funcionament de la unitat de radioteràpia. El procediment desenvolupat per a caracteritzar els feixos de radiació generats en un accelerador lineal està basat en la deconvolució per mitjà dels algoritmes de Hansen de les corbes de dosi en profunditat simulades i mesurades en una cuba d'aigua.
Les comparacions realitzades entre les mesures experimentals i els càlculs realitzats demostren que l'algoritme desenrotllat en aquest treball és una via vàlida per a reconstruir els espectres fotònics emesos per unitats de radioteràpia. En el desenvolupament d'esta tesi s'explica detallada i rigorosament tot aquest procés, al mateix temps que s'aporten les dades experimentals que justifiquen que és una metodologia fiable per a aconseguir el propòsit de reconstruir espectres fotònics.
El codi de transport de partícules utilitzat en les simulacions d'esta tesi ha sigut el Monte Carlo N-Particle Transport Code System (MCNP), versió 5, desenrotllat en el laboratori de Los Alamos, als Estats Units i triat per ser un dels programes de càlcul més usats i precisos en l'àmbit de simulacions del transport de neutrons, fotons i electrons.