Dosimetría con monte carlo de un haz de protones

Abstract

En esta investigación se uso el código de simulación de cálculo dosimétrico con base en técnicas Monte Carlo conocido como PENELOPE (acrónimo del inglés PENetration and Energy LOss of Positrons and Electrons), el cual nos permitió proyectar la distribución de dosis energética depositada por un haz de protones en un volumen determinado de agua de forma cubica con dimensiones de 40 x 40 x 40 cm y de composición agua cuya composición porcentual en peso de elementos es 11.2% de hidrogeno (H) y 88.8% de Oxigeno (O) con una densidad de 1.0 g/cm3, dividido en 64,000 voxels (pequeños volúmenes de 1 cm3); se seleccionó los 40 cubos en la columna vertical en el eje -z (con punto de medida desde -100.5 cm hasta -139.5 cm) para registro de dosis; a fin de poder efectuar la simulación con protones usando PENELOPE siendo que originalmente este código no contemplaba la simulación con este tipo de partículas, fue necesario realizar una modificación en diversas subrutinas del código fuente PENCALC.FOR y PENELOPE.FOR; se llevaron a cabo tres simulaciones de 106 partículas para energías de 160 MeV, 200 MeV y 250 MeV respectivamente, cada una de las cuales arroja un resultado de dosis absorbida por cada uno de los elementos geométricos voxels del Fantoma, con la información obtenida se pudo construir las graficas de dosis en profundidad y pudo ubicarse el punto de máxima dosis dentro del Fantoma para cada una de las energías simuladas, se puede observar que aun con el incremento de energía la posición del pico de Bragg en el Fantoma no cambia es siempre la misma: 31.0 cm; también se puede notar que la dosis total absorbida en cada simulación es la suma de las contribuciones dosimétricas, por las interacciones de dispersión coulombiana inelástica, elástica y nucleares no elásticas para las diferentes energías, cada una de las cuales arroja un resultado de dosis absorbida y profundidad por cada uno de los elementos geométricos voxels del Fantoma, en este caso 2.90 x 10-6 Gy para simulación de haz de 160 MeV; 5.43 x 10-6 Gy para simulación de haz de 200 MeV y 9.57 x 10-6 Gy para simulación de haz de 250 MeV.