Segundo premio Pre-Ingeniería 2022.

El presente proyecto integrador tiene como objetivo principal dar inicio a las investigaciones en protonterapia que contemplan, en una primera parte, la adquisición de experiencia en dosimetría computacional para haces de protones, mediante la utilización de métodos de transporte de radiación por Monte Carlo. En este marco, se plantea además como propuesta la ampliación del formalismo de dosis iso-efectiva a fotones en BNCT a la protonterapia, considerando la descripción detallada del campo primario de protones y evitando el uso de factores fijos de la eficacia biológica relativa. Para tales fines, se desarrollaron diferentes estrategias y metodologías con el propósito de obtener un pico de Bragg extendido (SOBP) que cumpliera con una serie de criterios establecidos en una zona definida de interés dentro de un fantoma cúbico de composición de tejido blando. En particular, se realizaron múltiples simulaciones de la irradiación de dicho fantoma con el código PHITS, buscando definir y optimizar el número de haces de protones y sus energías según los criterios impuestos. Por otra parte, se consultó la base de datos PIDE para el cálculo y estudio de la dependencia con la LET de parámetros radiobiológicos α y β, correspondientes a la radiación debida a protones y las radiaciones de referencia que se consideraron: (1) Co-60 y fotones de 6 MV y (2) fotones de 225 kVp. Finalmente, se aplicaron los conceptos del formalismo de dosis iso-efectiva originalmente desarrollado para BNCT a la protonterapia, considerando sólo el campo primario de protones. Esto, permitió la realización del cálculo de la dosis iso-efectiva a fotones con el nuevo formalismo propuesto, y su posterior comparación con los resultados de la metodología utilizada actualmente en la clínica, que resultan de pesar la dosis absorbida por un factor de efectividad biológica (RBE) fijo de 1.1. Si bien el formalismo de dosis iso-efectiva no precisa el uso de factores de la RBE fijos, complementariamente se consideró de interés analizar los perfiles de eficacia biológica relativa en profundidad. Además, se analizó la dependencia de la dosis iso-efectiva a fotones con los parámetros radiobiológicos del Modelo Lineal Cuadrático y con el tipo de radiación de referencia considerada. Cabe mencionar que se utilizaron como herramientas de apoyo para el desarrollo del presente trabajo distintos programas, entre los cuales se incluyen SRIM, Paraview, MATLAB y Python. Se obtuvo el pico de Bragg extendido con una diferencia porcentual de 1.73 % entre los valores de dosis mínima y máxima en la región del mismo, porcentaje que se encuentra por debajo del límite máximo aceptable del 5 %. Del análisis de la LET relativa al SOBP, se observó que el perfil de esta aumenta en profundidad en el volumen blanco, alcanzando un máximo de 11.70 keV /µm en la región de caída distal del SOBP. En lo que respecta al análisis radiobiológico, se obtuvo que el parámetro α de la radiación debida a protones depende de la LET en profundidad, mientras que los demás parámetros radiobiológicos son constantes para todo valor de la misma.