Estudio computacional en Gate de la interacción de protones con tejidos biológicos y con yoduro de sodio dopado con talio

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2020-07-21

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Descripción

La física de radiaciones ionizantes juega un papel fundamental en el desarrollo de la dosimetría, dado que esta se ocupa estrictamente de la medición de la dosis absorbida como resultado de la interacción, entre la radiación ionizante con la materia. Para efectuar tal medición de dosis, en algunos casos se implementan materiales de estructura cristalina como el material centelleador (yoduro de sodio dopado con talio) los cuales pueden ser adaptados como dosímetros. El contador de centelleo se basa en el principio de que se emite luz cuando el material centelleador está expuesto a la radiación, esto se produce porque parte de la energía depositada por la radiación incidente es absorbida por el material: esto implica que la estructura molecular se excita ionizando el compuesto, evidenciando un cambio en su configuración electrónica. Como el material se ioniza los electrones adquieren energía pero después de cierto tiempo vuelven a su estado fundamental emitiendo radiación (fotones). Partiendo de que el material cristalino que se va a manejar es el yoduro de sodio dopado con talio, se implementará una simulación en una extensión de Geant4 llamada Gate; con el fin de determinar la dosis suministrada al yoduro de sodio con impurezas de talio [NaI(Tl)]. De manera similar se irradiará un tejido biológico (páncreas) con protones en la herramienta computacional Gate, para determinar su respectiva dosis. Ya teniendo estos valores de dosis se procederá a compararlos, con el fin de establecer si el yoduro de sodio es un material que asemeja la respuesta a la radiación con respecto a la respuesta de un tejido biológico como el páncreas.El desarrollo de este trabajo va encaminado a realizar las correspondientes simulaciones computacionales en la extensión Gate con el propósito de aterrizar las comparaciones entre el material inorgánico [NaI(Tl)] y el orgánico (páncreas), es decir, estudiar la respuesta del yoduro de sodio dopado con talio y el páncreas al exponerlos a la radiación de un haz de protones.

Resumen

The physics of ionizing radiation plays a fundamental role in the development of dosimetry, since it deals strictly with the measurement of the absorbed dose as a result of the interaction between ionizing radiation and matter. To carry out such dose measurement, in some cases materials with a crystalline structure are implemented, such as scintillator material (sodium iodide doped with thallium), which can be adapted as dosimeters. The scintillation counter is based on the principle that light is emitted when the scintillator material is exposed to radiation, this occurs because part of the energy deposited by the incident radiation is absorbed by the material: this implies that the molecular structure is excites by ionizing the compound, showing a change in its electronic configuration. As the material is ionized, the electrons acquire energy but after a certain time they return to their fundamental state, emitting radiation (photons). Assuming that the crystalline material to be handled is thallium-doped sodium iodide, a simulation will be implemented in a Geant4 extension called Gate; in order to determine the dose delivered to sodium iodide with thallium impurities [NaI(Tl)]. Similarly, a biological tissue (pancreas) will be irradiated with protons in the Gate computational tool, to determine its respective dose. Once these dose values ​​are obtained, they will be compared in order to establish whether sodium iodide is a material that resembles the response to radiation with respect to the response of a biological tissue such as the pancreas. The development of this work will aimed at carrying out the corresponding computational simulations in the Gate extension with the purpose of grounding the comparisons between the inorganic material [NaI(Tl)] and the organic material (pancreas), that is, to study the response of sodium iodide doped with thallium and the pancreas by exposing them to radiation from a proton beam.

Palabras clave

Centellador, Radiación, Poder de frenado, Protones, Cristal

Materias

Licenciatura en Física - Tesis y disertaciones académicas , Geant 4 (Programa para computador) , Protones , Desimetría (Radiación) , Yoduro de sodio , Páncreas - Tratamiento

Citación