Cálculo preliminar de dosis en la terapia por captura neutrónica del boro empleando teoría de difusión y remoción

Date
2019-07-19Authors
Cruz Guerra, Yuly MarcelaPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ciencias
Program
Maestría en Física Médica
Obtained title
Magíster en Física Médica
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Metadata
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Resumen
En los últimos años, nuestro grupo de investigación ha estado estudiando alternativas teóricas para la terapia del cáncer. En particular, nos hemos centrado en la terapia de captura de neutrones (NCT). Para esta terapia, se necesita una fuente de neutrones con un flujo mínimo de 10 ^ 8 n / s para el caso de los neutrones epitermales. Tal fuente de neutrones debería poder estar en línea al lado de una instalación hospitalaria, este tipo de fuente de neutrones es tecnológicamente posible hoy en día. Hemos estado trabajando en la adaptación de este tipo de tecnología y, básicamente, en una fuente compacta de neutrones. La fuente de neutrones compactos mencionada anteriormente se compone principalmente de los siguientes módulos: la fuente de iones, la columna de aceleración, el objetivo y el conjunto de conformación de haz (BSA) también denominado moderador.
Uno de los problemas que uno tiene que resolver es el cálculo de la dosis debido a los neutrones provenientes de generadores compactos. Es por eso que en esta tesis estudiamos la distribución de la dosis en un espectro debido a los neutrones epitermales.
Métodos y materiales
Para determinar la distribución de la dosis debida a los neutrones epitermales provenientes de una reacción D-D, utilizamos un fantasma para realizar todos los cálculos. Para este trabajo, un fantasma es como un medio acuoso semi-infinito con una geometría plana y una concentración de 10 ppm de 10B. El cálculo de la dosis de distribución debido a los neutrones epitermales se evalúa utilizando la teoría de eliminación-difusión. Las tasas de dosis para neutrones térmicos y epitermales, boro y radiación gamma se han calculado utilizando 4 grupos de energía y factores de kerma diferentes tomados de ICRU 44.
Resultados
Hemos realizado todos los cálculos con un flujo neutrónico normalizado incidente. En el caso de los neutrones térmicos, hemos obtenido una tasa de dosis máxima de boro de 7,0 x 10^- 7 cGy / s para una profundidad de 2,4 cm y un mínimo de 1,9 x 10^- 13 cGy / s para una Profundidad de 2,8 cm. En el caso de los neutrones epitermales, la tasa de dosis obtenida fue de 1,9 x 10^ - 10 cGy / s para una profundidad de 1,0 cm. Finalmente, para la radiación gamma, la tasa de dosis obtenida fue de 2,8 x 10^- 10 cGy / s para una profundidad de 1,2 cm.
Conclusiones
Hemos implementado con éxito una metodología establecida para calcular una distribución de dosis en un espectro para neutrones epitermales en NCT.
Abstract
In the last years our research group has been studying theoretical alternatives for cancer therapy. In particular we have focused on the neutron capture therapy (NCT). For this therapy one needs a neutron source with a minimum flux of 10^8 n/s for the case of epithermal neutrons. Such a neutron source should be able to be online next to a hospital facility, these kind of neutron source are technologically possible today. We have been working on the adaptation of this kind of technology and basically on a neutron compact source. The aforesaid compact neutron source is mainly builded of the following modules: the ion source, the acceleration column, target and the Beam shaping assembly (BSA) also named moderator.
One of the problems that one has to solve is the dose calculation due to neutrons coming from compact generators. That is why in this thesis we study the dose distribution in a phantom due to epithermal neutrons.
Methods and Materials
In order to determine the dose distribution due to epithermal neutrons coming from a D-D reaction we use a phantom to carry out all calculations. For this work a phantom is as a semi-infinite aqueous medium with a flat geometry and a 10 ppm 10B concentration. The distribution dose calculation due to epithermal neutrons is evaluated using the removal-diffusion theory. The dose rates for thermal and epithermal neutrons, boron and gamma radiation have been calculated using 4 different energy groups and kerma factors taken from ICRU 44.
Results
We have carried out all calculation with an incident normalized neutron flux. In the case of thermal neutrons, we have obtained a maximum boron dose rate of 7,0 x 10^– 7 cGy/s for a deepness of 2,4 cm and a minimum of 1,9 x 10^– 13 cGy/s for a deepness of 2,8 cm. In the case of epithermal neutrons, the obtained dose rate was of 1,9 x 10^ – 10 cGy/s for a deepness of 1,0 cm. Finally, for the gamma radiation the obtained dose rate was of de 2,8 x 10^– 10 cGy/s for a deepness of 1,2 cm.
Conclusions
We have successfully implement an established methodology to calculate a dose distribution in a phantom for epithermal neutrons in NCT.
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