Estudo teórico da contribuição à dose de partículas secundárias geradas por Prótons de energias entre 100 e 200 MeV num Phantom de osso cortical

Abstract

In proton therapy, the deposition of secondary particles energy originated by nuclear inelastic process (n, 2H, 3H, 3He and α) has a contribution in the total dose that deserves to be discussed. In calculations of plans implemented for routine treatment, the paid dose is calculated whereas the proton loses energy by ionization and or coulomb excitement. The contribution of inelastic processes associated with nuclear reactions is not considered. There are only estimates for pure materials or simple composition (water, for example), because of the difficulty of processing targets consisting of different materials. For this project, we use the Monte Carlo method employing the code MCNPX v2.50 (Monte Carlo N-Particle eXtended) to present results of the contribution to the total dose of secondary particles. In this work, it was implemented a cylindrical phantom composed by cortical bone, for proton beams between 100 and 200 MeV. With the results obtained, it was possible to generate graphics to analyze: the dose deposition relation with and without nuclear interaction, the multiplicity and percentage of deposited dose for each secondary particle and a radial dispersion of neutrons in the material

Em protonterapia, a deposição de energia de partículas secundárias originadas nos processos nucleares inelásticos (n, 2H, 3H, 3He e α) tem uma contribuição na dose total que merece ser discutida. Nos cálculos das rotinas de plano de tratamento, é considerado que o próton perde energia apenas por ionização e/ou excitação coulombiana. A contribuição de processos inelásticos associados com reações nucleares não é considerada. Existem somente estimativas para materiais puros ou de simples composição como a água, devido à dificuldade de processar alvos compostos por diferentes materiais. Neste projeto, utilizamos o método de Monte Carlo empregando o código MCNPX v2.50 (Monte Carlo N-Particle eXtended) para obter resultados de simulações da contribuição a dose total dessas partículas secundárias. Neste estudo, foi utilizado um phantom cilíndrico composto por osso cortical, para feixes de prótons variando entre 100 e 200 MeV. Com os resultados obtidos, foi possível obter gráficos a fim de analisar: a relação de deposição de dose com e sem interação nuclear, multiplicidade e porcentagem de dose depositada por cada partícula secundária e uma dispersão radial de nêutrons no material