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Calculo de Dosis 3.5 Monte Carlo. Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile. Comprender la forma como se calcula la dosis empelando el método de Monte Carlo. Objetivos:. www.gphysics.net – UFRO-2008-Master-Fisica-Medica-3-5-Monte-Carlo-08.08. Concepto. - PowerPoint PPT Presentation
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Objetivos: Comprender la forma como se calcula la dosis empelando el método de Monte Carlo.
Calculo de Dosis3.5 Monte Carlo
www.gphysics.net – UFRO-2008-Master-Fisica-Medica-3-5-Monte-Carlo-08.08
Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica
Universidad AustralValdivia, Chile
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Concepto
Datos
Modelodel cabezalel Equipo
Modelodel Paciente
Calculo delEspectroincidente
Calculo de la dosis
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Métodos
Modelo del cabezal el Equipo
Simular con MC Definir un modelo deFuentes virtuales
Ajustar conmedición
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Métodos
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Métodos
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Métodos
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Fuentes Virtuales
Fuente puntual 1
Fuente puntual 2
Posición de colimadoresApertura decolimadores
Filtro
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Ajuste del Modelo de Fuentes Virtuales
El perfil generado se compara con el medido
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Modelo del espectro
El espectro es modelado según la función:
Con E entre las cotas Emin y Emax
Para ajustar se trabaja con los valores medibles:
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Modelo del espectro
Se realiza el calculo y la medición respecto de un fantoma definidopara energías definidas en profundidades definidas:
Se fijan los parámetros ajustando los parámetros b y l
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Modelo del espectro
Curva de dosis en función de la profundidad y desviación entre valoresde calculo y medición:
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Modelo del espectro
Representación del espectro medido y comparación con ladistribución modelo:
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Modelo del espectro
Otra función empleada:
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Resultado
Con ello de determina el flujo en la superficie: Φ(ρ,E)
ρ
r
R
ρ
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Método de Calculo
1. Se generan fotones en función de la distribución modeladaen una posición entre ρ y ρ + dρ y energía entre E y E + dE
Método
2. Se calcula el camino recorrido en dt
3. Se calcula la probabilidad de sufrir unScattering del tipo Rayleigh, Compton, Fotoeléctrico, Pares con núcleo y Parescon eléctrico. En caso que este no se dese continua en el punto 2.
4. Se genera las partículas que correspondenal tipo de scattering generando al azar la dirección y velocidad y continuar en el punto 2.
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Detalle del método de Calculo
Φ(0)
Φ(z)
z
Calculo del camino en base a la probabilidad de que no ocurra un scattering
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Absorción
Radiación ionizante al penetrar materia:
Rayleigh
Compton
Fotoeléctrico
Campo de Núcleo Electrón e-
Positrón e+Pares-núcleo
Campo de un electrón Electrón e-
Positrón e+Pares-electrón
pRayleigh = μRayleigh cΔt
pCompton = μCompton cΔt
pFotoelectrico = μFotoelectrico cΔt
pPares-nucleo = μPares-nucleo cΔt
pPares-electron = μPares-electron cΔt
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Absorción
La sesión eficaz del scattering correspondiente a una pesado áreaque la partícula opone al flujo de partículas incidentes:
A
z
VA
pnAVσμ
Probabilidad de impactoConcentración [1/m3]Área [m2]Volumen [m3]Sección eficaz [m2]Absorción [1/m]
http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html
Los parámetros se pueden obtener de:
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Generación de nuevas partículas
Φ(0)
Φ(z)
Si se determina que ocurre Scattering se procede a determinar probabilísticamente la dirección y velocidad con que se alejan las nuevas partículas:
dσ(θ)/dΩ
θ
Si la partícula generada corresponde a un fotón se repite el proceso.
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Moldeamiento del electrón
Si se trata de un electrón, su comportamiento puede ser modelado empleando las curvas de Stopping Power del material.
Datos pueden ser obtenidos dehttp://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html
Radiaciónoriginal
Bremsstrahlung
Camino principal
Electrón secundario (δ)
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Moldeamiento del electrón
Los mecanismos son
Electrónincidente
Bremsstrahlung,hn
E - hn
Electrónincidente
K Radiación
E - hnk
ElectrónexpulsadoK
LM
Electrón
Electrón expulsado
Colisiones “duras” Colisiones “blandas”www.gphysics.net – UFRO-2008-Master-Fisica-Medica-3-5-Monte-Carlo-08.08
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Moldeamiento del electrón
La pedida de energía se describe en función del Stopping Power, quetiene una parte por colisiones y otra por radiación:
La energía absorbida corresponde a aquella transferida en las colisiones mas bien blandas por lo que se define un Stopping Power restringido a colisiones y energías menores que un valor cat-off Δ:
Y la dosis es calculada de la integración del Stopping Power restringido:
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Algunos trucos
Generación de esquemas prefabricados a ser “implantados”
Estalación de esquemas en aéreas de distintas propiedades físicas
Generación de caminos múltiples
Matthias Fippel, Uni Tuebingen
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Ejemplo
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