Evaluación radiológica de Cerrobend y carburo de tungsteno como materiales de apertura en la terapia de protones

Área de la Ciencia:

• Física médica
• Radiología Oncológica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Las aberturas específicas del paciente en la terapia de rayos de lápiz (PBS) mejoran la conformidad del objetivo, pero aumentan la producción de neutrones y la activación de la abertura.
• El latón es el material estándar para estas aberturas, pero se están explorando alternativas rentables como Cerrobend y carburo de tungsteno.

Objetivo del estudio:

• Evaluar Cerrobend y carburo de tungsteno como materiales para las aberturas de terapia de protones PBS.
• Para comparar la producción de neutrones secundarios y la activación de estos materiales con el latón y la aleación de níquel-tungsteno utilizando simulaciones TOPAS.

Principales métodos:

• Simulaciones utilizando la herramienta de simulación de partículas (TOPAS) para modelar la irradiación de aberturas con haz de protones de 230 MeV.
• Puntuación de la fluencia de neutrones y la dosis en un fantasma de agua, y el cálculo de la formación de isótopos y la actividad residual utilizando scripts personalizados.

Principales resultados:

• El níquel exhibió la dosis de neutrones secundarios más baja. El carburo de tungsteno y Cerrobend mostraron equivalentes de dosis de neutrones un 10% más bajos y un 28% más altos que el latón, respectivamente.
• Cerrobend y carburo de tungsteno demostraron una activación similar y 1,4 veces mayor que la del latón durante un ciclo de tratamiento de 6 semanas.
• La actividad residual de Cerrobend y carburo de tungsteno disminuyó por debajo de los niveles de latón a los 30 y 130 días después del tratamiento, respectivamente. El níquel mostró una alta actividad residual a largo plazo.

Conclusiones:

• El latón sigue siendo el material preferido para las aberturas de terapia de protones PBS debido a su equilibrio de producción de neutrones y propiedades de activación.
• El carburo de tungsteno y Cerrobend son alternativas viables que ofrecen beneficios potenciales en términos de costes y un rendimiento aceptable.
• La alta actividad residual del níquel lo hace menos adecuado para sistemas de colimación dinámica (DCS) en terapia de protones.