Estudio analítico y por simulacion Monte Carlo de la influencia de campos magnéticos intensos en la trayectoria de electrones con energías típicas de radioterapia MRI-LINAC

Abstract

El transporte y colisión de radiación puede describirse tanto por métodos analíticos como numéricos. El formalismoestándar de Boltzmann derivado de la mecánica estadística requiere reformulaciones específicas para contemplar la in-teracción con campos electromagnéticos externos. La verificación de la correcta implementación del acoplamiento concampos electromagnéticos externos en códigos de simulación Monte Carlo es de particular relevancia para confirmarla viabilidad del uso de esta herramienta para describir aplicaciones complejas como radioterapia guiada por imágenesintegrando escáner de resonancia magnética al campo radiante de radiación ionizante con los consecuentes efectos do-simétricos.El presente trabajo reporta sobre la factibilidad y fiabilidad de los códigos Monte Carlo FLUKA y PENELOPE paradescribir la trayectoria de electrones implementando el acoplamiento con campos magnéticos intensos. Los resultadosobtenidos confirman la capacidad de FLUKA y PENELOPE para modelar las alteraciones en las trayectorias de elec-trones por efecto de campo magnético externo, demostrando además un excelente acuerdo entre ambos códigos y conel modelo teórico-analítico utilizado.Palabras Clave: IGRT, campos magnéticos, simulaciones Monte Carlo.Both analytical and numerical methods have proven to be suitable for describing radiation transport and interactions.The standard Boltzmann formalism derived from statistical mechanics requires to be specifically re-formulated to ac-count for the interactions with external electromagnetic fields. Verifying the proper implementation of the externalelectromagnetic field coupling in Monte Carlo simulation codes is a key issue to confirm the feasibility of using such atool to describe complex applications like image-guided radiotherapy based on integrating magnetic resonance scannerto the radiant field of ionizing radiation along with the subsequent dosimetric effects.The present work reports on the feasibility and reliability of the Monte Carlo FLUKA and PENELOPE main codes toassess electron trajectory in presence of strong magnetic fields. The obtained results confirm the ability of FLUKA andPENELOPE to model the alterations in the electron trajectories due to external magnetic field effects, also demonstra-ting an excellent agreement between both codes and with the theoretical-analytical model.

The present work reports on the feasibility and reliability of the Monte Carlo FLUKA and PENELOPE main codes to assess electron trajectory in presence of strong magnetic fields. The obtained results confirm the ability of FLUKA and PENELOPE to model the alterations in the electron trajectories due to external magnetic field effects, also demonstrating an excellent agreement between both codes and with the theoretical-analytical model.