Análisis de las reacciones nucleares que tienen lugar en un ciclotrón para producir radionucleidos de aplicación en un PET

Abstract

[ES] La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una técnica no invasiva utilizada para la evaluación del funcionamiento de órganos y tejidos, a partir de la administración de radiofármacos al sujeto de estudio. Actualmente los radionucleidos presentes en los radiofármacos se producen en los hospitales a partir de ciclotrones, aceleradores de partículas que producen transmutaciones al interaccionar con un blanco. El presente proyecto está enfocado al análisis de las reacciones nucleares que pueden llevarse a cabo en un ciclotrón para la generación de radionucleidos que cumplan con las restricciones necesarias para su uso médico. Estos radionucleidos deben ser emisores de positrones y deben tener un periodo de semidesintegración tan corto como sea posible, teniendo en cuenta los tiempos de procesamiento y administración del radiofármaco. Estas condiciones se cumplen para los radionucleidos estudiados Cu-64 y Ga-68. La metodología utilizada se basa en primer lugar en el modelado de un ciclotrón a partir del Código de Monte Carlo MCNP6 utilizando características de ciclotrones comerciales con una energía para protones de 18 MeV. A partir del modelo se han realizado diversas simulaciones utilizando diferentes composiciones de Zn y Ni como blanco para la obtención de los radionucleidos mencionados. Con los datos obtenidos, se han analizado las reacciones producidas y su eficiencia en la generación de los radionucleidos. La validación tanto del modelo como de los resultados se ha realizado a partir de datos experimentales facilitados por la Universidad de Coímbra.

[CA] La Tomografia per Emissió de Positrons (PET) és una tècnica no invasiva utilitzada per a l’avaluació del funcionament d’òrgans i teixits a partir de l’administració de radiofarmacs al subjecte d’estudi. Actualment els radionúclids presents en els radiofarmacs es produeixen en els hospitals a partir de ciclotrons, acceleradors de partícules que produeixen transmutacions a l’interaccionar amb un blanc. El present projecte està enfocat a l’anàlisi de les reaccions nuclears que poden dur-se a terme en un ciclotró per a la generació de radionúclids que compleixen amb les restriccions necessàries per al ser ús mèdic. Estos radionúclids han de ser emissors de positrons i han de tindre un període de semidesintegració tan curt com siga possible, tenint en compte els temps de processament i administració del radiofarmac. Estes condicions es compleixen per als radionucleids estudiats Cu-64 i Ga-68. La metodologia utilitzada es basa en primer lloc en el modelatge d’un ciclotró a partir del Codi de Monte Carlo MCNP6 utilitzant característiques de ciclotrons comercials amb una energia per a protons de 18 MeV. A partir del model s´han realitzat diverses simulacions utilitzant diferents composicions de Zn i Ni com a blanc per a l’obtenció dels radionúclids mencionats. Amb les dades obtingudes s’han analitzat les reaccions produïdes i la seua eficiència en la generació de radionúclids. La validació tant del model com dels resultats s’ha realitzat a partir de dades experimentals facilitades per la Universitat de Coïmbra.

[EN] Positron Emission Tomography (PET) is a non-invasive technique used to evaluate the functioning of organs and tissues, from the administration of radiopharmaceuticals to the subject of the study. Currently radionuclides present in radiopharmaceuticals are produced in hospitals from cyclotrons, particle accelerators that produce transmutations when interacting with a target. The present project is focused on the analysis of the nuclear reactions that can be carried out in a cyclotron for the generation of radionuclides that comply with the restrictions necessary for their medical use. These radionuclides must be positron emitters and must have a half-life as short as possible, taking into account the times of processing and administration of the radiopharmaceutical. These conditions are met for the radionuclides studied Cu-64 and Ga-68. The methodology used is based in the first place on the modeling of a cyclotron from the Monte Carlo Code MCNP6 using characteristics of commercial cyclotrons with an energy for protons of 18 MeV. From the model, several simulations have been carried out using different compositions of Zn and Ni as a target for the aforementioned radionuclides. With the data obtained, the reactions produced and their efficiency in the generation of radionuclides have been analyzed. The validation of both the model and the results has been made from experimental data provided by the University of Coimbra.