Desarrollo de una metodología de reconstrucción del espectro de Rayos X del Flat Panel de posicionamiento de un Acelerador Lineal de partículas (LinAc) para Radioterapia

Abstract

[ES] Se conoce como cáncer al crecimiento descontrolado de células debido a diversas alteraciones producidas en su material genético (“Cáncer_ MedlinePlus enciclopedia médica,” 2018). Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el cáncer es una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo (World Health Organization, 2004). Por tanto, es de vital importancia el estudio de nuevas técnicas que mejoren o implementen métodos novedosos para el tratamiento de esta enfermedad. Actualmente, los sistemas de tratamiento utilizados en radioterapia tienen el inconveniente de desajustarse con el paso del tiempo, como la mayoría de dispositivos, por lo que suelen verse sometidos a frecuentes calibraciones que, en el caso de los Aceleradores Lineales de partículas (LinAc), son bastante costosas, tanto en tiempo como económicamente. Así, el presente trabajo se centra en el desarrollo de un nuevo método de reconstrucción del espectro de rayos X del flat panel de posicionamiento de un LinAc, encargado de determinar la correcta posición del paciente en radioterapia, garantizando un tratamiento de calidad ya que, el hecho de que el espectro no varíe va a garantizar que el equipo no se ha desajustado. Concretamente, el LinAc utilizado para el estudio es el del Hospital Universitari i Politècnic La Fe (Valencia), cuya fuente y detector de rayos X se van a modelar para finalmente, a través de la simulación por MCNP (versión 6) y una metodología de deconvolución matemática, obtener la reconstrucción del espectro de rayos X correspondiente. El código MCNP6, basado en el método Monte Carlo, permite reproducir las condiciones experimentales del transporte de partículas con el fin de obtener la función de respuesta del sistema, que se puede aproximar a una matriz. Dicha matriz de resultados, junto con los valores obtenidos por medidas experimentales, van a permitir la obtención de los valores del espectro del LinAc de interés a través de la aplicación del método de Descomposición en Valores Singulares Truncada (TSVD).

[CA] Es coneix com a càncer al creixement descontrolat de cèl·lules degut a diverses alteracions produïdes en el seu material genètic (“Cáncer_ MedlinePlus enciclopedia médica,” 2018). Segons l'Organització Mundial de la Salut (OMS), el càncer és una de les principals causes de mortalitat en tot el món (World Health Organization, 2004). Per tant, és de vital importància l'estudi de noves tècniques que milloren o implementen mètodes nous per al tractament d'esta malaltia. Actualment, els sistemes de tractament utilitzats en radioteràpia tenen l'inconvenient de desajustar-se amb el pas del temps, com la majoria de dispositius, per la qual cosa solen vore's sotmesos a freqüents calibratges que, en el cas dels Acceleradors Lineals de partícules (LinAc), són prou costoses, tant en temps com econòmicament. Així, el present treball se centra en el desenvolupament d'un nou mètode de reconstrucció de l'espectre de rajos X del flat panel de posicionament d'un LinAc, encarregat de determinar la correcta posició del pacient en radioteràpia, garantint un tractament de qualitat ja que, el fet de que l'espectre no varie garantirà que l'equip no s'ha desajustat. Concretament, el LinAc utilitzat per a l'estudi és el de l'Hospital Universitari i Politècnic La Fe (València), la font i detector de rajos del qual X es van a modelar per a finalment, a través de la simulació per MCNP (versió 6) i una metodologia de deconvolució matemàtica, obtindre la reconstrucció de l'espectre de rajos X corresponent. El codi MCNP6, basat en el mètode Muntanya Carlo, permet reproduir les condicions experimentals del transport de partícules a fi d'obtindre la funció de resposta del sistema, que es pot aproximar a una matriu. La dita matriu de resultats, junt amb els valors obtinguts per mesures experimentals, permetran l'obtenció dels valors de l'espectre del LINAC d'interés a través de l'aplicació del mètode de Descomposició en Valors Singulars Truncada (TSVD).

[EN] The uncontrolled growth of cells due to various alterations produced in their genetic material is known as cancer (“Cáncer_ MedlinePlus enciclopedia médica,” 2018). According to the World Health Organization (WHO), cancer is a leading cause of death group worldwide (World Health Organization, 2004). Therefore, it is essential to research new techniques that improve or develop new methods for the treatment of this disease. Currently, treatment systems used in radiotherapy have the disadvantage of being poorly adjusted with the passage of time, like most devices, so they are often subjected to implement frequent calibrations that are quite expensive, both in time and economically as it happens with Linear Particle Accelerators (LinAc). Thus, the present work focuses on the development of a new reconstruction method of the X-ray spectrum of the flat positioning panel of a LinAc. It is responsible for determining the correct position of the patient in radiotherapy that guarantees a quality treatment. The fact that the X-ray spectrum does not change will ensure that the equipment has not been misadjusted. In particular, the study´s LinAc is that used in the Hospital Universitari i Politècnic La Fe (Valencia), whose source and X-ray detector are going to be modelled to finally, obtain the related X-ray spectrum through the MCNP (version 6) simulation and a methodology of mathematical deconvolution. The MCNP6 code, what is based on the Monte Carlo method, allows to reproduce the experimental conditions of particle transport in order to obtain the response function of the system, which can be approximated to a matrix. This result matrix, along with the results obtained by experimental measurements, will allow the extraction of the values of the LinAc spectrum of interest through the implementation of the Truncated Singular Values Decomposition (TSVD) method.