HetMS-MC: Un marco para la modelización de Monte Carlo multiescala heterogénea en medicina de radiación

Área de la Ciencia:

• Física de la radiación
• Modelado computacional
• Física médica

Sus antecedentes:

• La medicina de radiación requiere la comprensión de procesos en múltiples escalas de longitud.
• La modelización multiescala es crucial para avanzar en tratamientos como la radioterapia mejorada con nanopartículas de oro (GNPT).
• Los esfuerzos previos de modelización multiescala carecían de estandarización y un marco unificado.

Objetivo del estudio:

• Introducir un marco estandarizado para la modelización de Monte Carlo multiescala heterogénea (HetMS-MC) en medicina de radiación.
• Proporcionar un enfoque estructurado para la creación y el análisis de modelos HetMS-MC.

Principales métodos:

• Se desarrolló un marco que abarca la creación del modelo, la configuración de la simulación y el análisis de incertidumbres.
• Se demostró el marco utilizando dos ejemplos: un modelo de tumor y un escenario GNPT.
• Se implementaron modelos en EGSnrc, simulando tumores a escala de cm con células a escala de micras para cuantificar la energía específica.

Principales resultados:

• El modelo de tumor resaltó la necesidad de la modelización multiescala al revelar variaciones en las distribuciones de energía específica que no eran aparentes en las simulaciones convencionales.
• El modelo GNPT subrayó la importancia de la conexión multiescala en el desarrollo del modelo HetMS-MC.
• Los modelos HetMS-MC capturaron diferencias en la distribución de energía dependientes de parámetros influenciadas por la disposición celular y las semillas de números aleatorios.

Conclusiones:

• Se ha establecido un marco general HetMS-MC para aplicaciones en medicina de radiación.
• El marco facilita la simulación eficiente de la física de la radiación a través de escalas de longitud para diversas modalidades de tratamiento.
• Este enfoque apoya el desarrollo de terapias de radiación avanzadas al permitir un análisis multiescala integral.