ESTUDIO DE LA PRODUCCIÓN CON CICLOTRÓN DE RADIONUCLEIDOS PARA TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES (PET)

Abstract

[ES] La tomografía por emisión de positrones (PET) es una clase de imagen médica que permite la realización de un diagnóstico clínico. Para ello se requieren materiales radiactivos conocidos como radiofármacos, que son introducidos en el paciente y que posteriormente son detectados en una exploración por PET. Las aplicaciones de este diagnóstico son variadas, desde la detección de un cáncer, la evaluación de la eficacia de un plan de tratamiento, la determinación del retorno de un cáncer tras el tratamiento o la determinación de los efectos de un ataque cardíaco¿ entre otras. Por ello, el estudio de la producción de radionucleidos es de vital importancia.

Los radiofármacos que se utilizan para PET son producidos mediante un ciclotrón, dada su amplia versatilidad en la producción de radionucleidos con altas actividades de una forma reproducible. Para el completo análisis y simulación de las transformaciones que tienen lugar en el interior de un ciclotrón, se crea un modelo 3D completo, en el que se dispone la instalación del bunker y la fuente.

Este trabajo desarrolla un estudio detallado de la evaluación de dos radionucleidos de gran interés en las técnicas de diagnóstico médico (Flúor-18 y Galio-68), obteniendo un modelo genérico de referencia para el estudio de la producción de radionucleidos por el ciclotrón. Además, se realiza un estudio de la eficiencia en la producción de estos radionucleidos, mediante el análisis del sistema, comparando ambos radionucleidos y la dosis recibida en torno al bunker.

El código de transporte de partículas utilizado en las simulaciones de este trabajo ha sido MCNP6 (Monte Carlo N-Particle Transport Code System), versión 6, desarrollado en Los Alamos, programa de cálculo más empleado debido a sus resultados semejantes a la realidad.

Adicionalmente, este estudio sirve de referencia para el desarrollo de trabajos posteriores en esta materia, ya que fija las bases de utilización del código descrito y las librerías de datos nucleares a emplear en los cálculos de producción de radionucleidos con ciclotrón.

[EN] The Proton Emission Tomography (PET) is one type of medical image that enables the development of a medical diagnostic. Radiopharmaceutical materials are required and are introduced in the patient and later detected in an exploration carried out by the PET. There is a wide range of applications, for instance cancer detection, treatment plan efficiency evaluations, cancer return after treatment determination or determining the effects of a heart attack. The study of radionuclide production for these purposes is of vital importance.

The radiopharmaceutical materials used for the PET are produced using a cyclotron given its high versatility in radionuclide production with high activity in a repeatable manner. In order to obtain a complete analysis and simulation of the transformations that take place in the cyclotron, a complete 3D model is created with a complete installation of the bunker and the source.

This thesis develops a detailed study of the evolution of two radionuclides of great interest in techniques of medical diagnostic (Fluor-18 and Galium-68), obtaining as a result a generic model that will be a reference for the study of radionuclide production efficiency by the cyclotron. Furthermore, a study of the efficiency of the production of these radionuclides is conducted, by means of the system, comparing both radionuclides and the received doses around the bunker.

The particle transport code used in the simulations in this thesis has been MCNP6 (Monte Carlo N-Particle Transport Code System), version 6, developed at Los Alamos, being this a calculation program most applied due to its results¿ resemblance to reality.

In addition, this thesis is useful as a reference for the development of later studies of this subject matter because it sets the basics for the use of the described code and the nuclear data libraries that must be used in the radionuclide production calculations with the cyclotron.