Estimación teórica y computacional del stopping power para electrones y protones de un dosímetro pagat infundido con nanopartículas de oro en rango energético de aplicaciones terapéuticas

Abstract

El presente trabajo estudia el comportamiento del poder de frenado o stopping power de un sistema de dosimetría por gel polimérico de tipo PAGAT, infundido con nanopartículas de alto número atómico formadas por átomos de oro, con una concentración de 1% en masa. El estudio se realiza para diferentes energías de haces de electrones y protones dentro de rangos de aplicaciones terapéuticas, inicialmente con una estimación teórica y posteriormente mediante el empleo de técnicas de simulación con código Monte Carlo: PENELOPE en el caso de electrones, y FLUKA en el caso de protones. Los resultados obtenidos de manera analítica muestran un comportamiento promisorio para sistemas tejidoequivalente infundidos con nanopartículas de oro, mientras que los resultados obtenidos por simulación poseen una mejor correspondencia con modelos que consideran el camino neto recorrido, a comparación de modelos que utilizan el espesor de la muestra como aproximación a configuraciones experimentales.

The present work focuses on the behavior of the stopping power of a polymer gel dosimetry system, known as PAGAT, infused with high atomic number nanoparticles formed by gold, with a 1 % mass concentration. The study is carried out for different energies of electron and proton beams within ranges of therapeutic applications, first by theoretical assessment, and then by simulation with Monte Carlo codes: PENELOPE in the case of electrons, and FLUKA in the case of protons. The results obtained analytically show promising behavior for gold nanoparticle infused tissueequivalent systems, while the simulation results show better correspondence with models that consider the net path traveled, instead of models based on the thickness of the samples as typically done in experimental determinations.