SIMULACIÓN DE UNA FUENTE DE YODO-125 PARA BRAQUITERAPIA CON EL MÉTODO DE MONTE CARLO

Abstract

[ES] Actualmente, el tratamiento de algunos tumores se realiza mediante técnicas de braquiterapia. Para ello, se hace uso de una fuente radiactiva que se inserta en un determinado tejido a irradiar. Estas fuentes se denominan “semillas”. The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) es una organización que establece estándares para cada una de las técnicas médicas basadas en el uso de radiaciones. En su Task Group Nº43, establece los parámetros dosimétricos a tener en cuenta en la caracterización de las fuentes de braquiterapia, y el protocolo de cálculo a seguir. En el presente Trabajo Fin de Máster (TFM) se modela una fuente comercial de Yodo-125, la Amersham Oncoseed 6711. Esto se lleva a cabo mediante el código MCNP5 (Monte Carlo NParticle), cuyos algoritmos de cálculo están basados en el Método de Monte Carlo. Previamente se describen las principales fuentes radiactivas utilizadas en braquiterapia y los tipos de tratamientos que se practican actualmente. Los primeros pasos en la modelización de la fuente mediante código, consisten en definir su geometría y sus características energéticas. Seguidamente se especifican los puntos en los que se tiene interés en evaluar los resultados, y se diseña un sistema de registro de resultados (tallies) acorde a las especificaciones del estudio. De la simulación del problema de transporte de fotones emitidos por la fuente radiactiva, se obtiene la distribución de la tasa de dosis absorbida alrededor de la misma. Se escoge el agua como medio externo por su similitud al tejido humano. A partir de los valores de dosis se calculan algunos de los parámetros dosimétricos que establece la AAPM en su protocolo. En específico, es de interés el cálculo de las Funciones de Anisotropía, las cuales representan la dependencia angular y espacial de la tasa de dosis administrada en el medio externo. Una vez obtenidos los resultados del estudio, se comparan con los obtenidos por otros autores de la bibliografía, y, se analizan las diferencias encontradas. Finalmente, se realiza un análisis de sensibilidad con el que determinar aquellos parámetros del modelo, cuya variación tiene mayor influencia sobre los resultados obtenidos.

[CA] Actualment, el tractament d'alguns tumors es realitza mitjançant tècniques de braquiteràpia. Per dur açò a terme, es fa ús d'una font radioactiva que s'insereix en un determinat teixit a irradiar. Aquestes fonts son denominen "llavors". The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) és una organització que estableix estàndards per a cadascuna de les tècniques mèdiques basades en l'ús de radiacions. En el seu Task Group Nº43, estableix els paràmetres dosimètrics a tenir en compte en la caracterització de les fonta de braquiterapia, i el protocol de càlcul a seguir. En el present Treball Fi de Màster (TFM) es modela una font comercial de iode-125, la Amersham Oncoseed 6711. Açò es du a terme mitjançant el codi MCNP5 (Montecarlo N-Particle), els algoritmes de càlcul del qual estan basats en el Mètode de Montecarlo. Prèviament es descriuen les principals fonts radioactives utilitzades en braquiteràpia i els tipus de tractaments que es practiquen actualment. Els primers passos en la modelització de la font mitjançant codi, consisteixen en definir la seva geometria i les seves característiques energètiques. Seguidament s'especifiquen els punts en els quals es té interès en avaluar els resultats, i es dissenya un sistema de registre de resultats (tallies) d'acord a les especificacions de l'estudi. De la simulació del problema de transport de fotons emesos per la font radioactiva, s'obté la distribució de la taxa de dosi absorbida al voltant d’aquesta font. S'escull l'aigua com a medi extern degut a la seva similitud al teixit humà. A partir dels valors de dosi es calculen alguns dels paràmetres dosimètrics que estableix la AAPM en el seu protocol. En específic, és d'interès el càlcul de les Funcions d’Anisotropia, les quals representen la dependència angular i espacial de la taxa de dosi administrada en el medi extern. Un vegada obtinguts els resultats de l'estudi, es comparen amb els obtinguts per altres autors de la bibliografia, i, s'analitzen les diferències trobades. Finalment, es realitza una anàlisi de sensibilitat amb el qual determinar aquells paràmetres del model, la variació dels quals té major influència sobre els resultats obtinguts.

[EN] Currently, the treatment of some tumors is done through brachytherapy techniques. To do this, a radioactive source is inserted into a certain tissue to be irradiated. These sources are called "seeds". The American Association of Physicians in Medicine (AAPM) is an organization that sets standards for each of the medical techniques based on the use of radiation. In its Task Group Nº43, AAPM establishes some dosimetry parameters which must be taken into account for the description of brachytherapy sources, and in addition, the calculation protocol to be used. At this Master’s Thesis, a commercial source of Iodine-125 called Amersham Oncoseed 6711, is modeled. This process is carried out by means of the code MCNP5 (Monte Carlo NParticle), whose calculation algorithms are based on the Monte Carlo method. The main radioactive sources used in brachytherapy and the currently practiced treatments are described previously. The first steps in the modeling of the source by means of code consist in defining its geometry and its energetic characteristics. The next step is to indicate the most interesting points for evaluating the results. This is carried out by means of “tallies”, which is an MNCP’s tool used for register the results obtained after simulation. From the simulation of the photon transport problems, which are emitted by the radioactive source, the distribution of the dose rate absorbed around it is obtained. Water is chosen as an external medium due to its similarity to human tissue. From the dose values, some of the dosimetric parameters established by the AAPM in its protocol are calculated. Specifically, it is interesting to calculate the Anisotropy Functions, which represent the angular and spatial dependence of the dose rate in the external environment. Once the results of our study have been obtained, they have been compared with the results of other authors of the bibliography, and, the differences between them are analyzed. Finally, a sensitivity analysis is performed to determine which parameters of the model has greater influence on the obtained results.