Proyectos de Investigación Básica y Aplicada - Convocatoria 01
Arnold Fabricio Mullisaca Palomino; Patricia Nicoluci Nicoluci; Yembi Yahaida Huamani Tapia; Jose Luis Javier Vega Ramirez
Objetivo
CONSTRUIR AL MENOS 10 DE TEJIDOS EQUIVALENTES AL CUERPO HUMANO Y CARACTERIZARLOS CON EL METODO MONTE CARLO EN SU INTERACCIÓN CON HACES DE RAYOS X
Resumen:
El cuerpo humano está compuesto de una variedad de tejidos y cavidades con diferentes propiedades físicas y radiológicas. Entre los más importantes, desde el punto de vista de la dosimetría perspectiva, son los tejidos y cavidades que radiológicamente son diferentes de agua, incluyendo los pulmones, cavidad bucal, los dientes, las fosas nasales, los senos paranasales y los huesos. La radiación ionizante no puede ser utilizada con fines de estudios e investigación ni hacer medidas de la energía absorbida (dosis) en pacientes en casos clínicos, lo que es uno de los principios básicos de los protocolos internacionales Comisión Internacional de Unidades Radiológicas (ICRU), los organismo de Energía Atómica (IAEA). En este proyecto, nos hemos propuesto construir materiales que simulen a los órganos y tejidos del cuerpo humano (llamados tejidos equivalentes), caracterizarlos y estudiarlos con respecto a su interacción con la radiación ionizante, que son ampliamente utilizados para estudios dosimétricos (deposición de energía en los órganos y tejidos), para la calibración y caracterización de nuevos materiales dosimétricos y para calibración de haces en los sistemas de planeamiento de tratamiento (TPS) de tumores. Esto tejidos equivalentes ayudaran a estudiar los efectos de la radiación de Rayos X, tanto en radiodiagnóstico y radioterapia, así también, las propiedades que tienen los materiales en general, ante las diferentes energías de las radiaciones ionizantes. La formulación, construcción y pruebas de tejidos equivalentes, se basan en mezclas de la resina epoxi con otros elementos químicos que al ser mezclados se obtienen materiales de acuerdo a las propiedades de los tejidos del cuerpo humano. Obtendremos tejidos equivalentes al cuerpo humano, que entre sí, son muy diferentes, como por ejemplo el “tejido pulmonar” que tiene características especiales como su baja densidad de (0,26-0,32) g/cm3 y de su interacción con la radiación ionizante en comparación con el hueso que tiene una densidad de (1,45-1,85) g/cm3. Estos tejidos que construiremos tiene que ser similares a las propiedades del tejido pulmonar del cuerpo humano, por sus propiedades que determinaremos que son en esencial los coeficientes de absorción por masa y el coeficiente de absorción másico de energía, el primero tiene que ver directamente con la propiedades del material y el segundo con las propiedades de energía absorbida por el material. En los grandes centros de salud son ampliamente necesarios su utilización para calibrar los haces de radiaciones en los servicios de radioterapia, radiodiagnóstico y medicina nuclear, y para el mejor control y beneficio de los pacientes en los tratamientos de enfermedades neoplásicas. La caracterización de estos materiales ante la interacción de la radiación ionizante, utilizaremos el Método Monte Carlo (código PENELOPE 2008, herramienta útil en el estudio de la interacción con la radiación. La experiencia y conocimiento que adquiriremos en la construcción de materiales equivalentes llevara a la línea de investigación de Física Médica de la Escuela de Física como un centro piloto para construir y caracterizar tejidos equivalentes y su interacción con las radiaciones ionizantes, ser un centro de dosimetría, tanto experimentalmente como simulados por el método Monte Carlo código PENELOPE V.2008.
Palabras clave
Tejidos equivalentes, método MonteCarlo, rayos X, UNSA
Problema central
La radiación ionizante no puede utilizarse con fines de investigación ni se puede hacer medidas directas de la energía absorbida (dosis) en pacientes en casos clínicos, lo que es uno de los principios básicos de los protocolos internacionales de la Comisión Internacional de Unidades Radiológicas (ICRU) del organismo de Energía Atómica. Para la inmensa gama de aplicaciones de casos que se van incrementando en las Enfermedades neoplásicas de la Región Arequipa, es necesario contar con la preparación de nuevos profesionales en la solución de los problemas implicados con las radiaciones ionizantes, como saber en una simple radiografía cuanta energía a adquirido el paciente, o en un tratamiento de irradiación de tumores. Todo esto podremos conocerlo si tenemos Materiales equivalentes al cuerpo humano (maniquí), que es lo que pretendemos con este proyecto de investigación.
Hipótesis planteada
Mediante la construcción, evaluación de tejidos equivalentes y simulación Monte Carlo codigo PENELOPE v.2008, caracterizaremos cada uno de los tejidos equivalentes para determinar los parámetros físicos de la interacción de rayo X con dichos tejidos, que son específicamente las propiedades de estos materiales que determinaremos que son, esencialmente los coeficientes de absorción por masa y el coeficiente de absorción másico de energía, el primero tiene que ver directamente con la propiedades del material y el segundo con las propiedades de energía absorbida por el material. .
Resultados esperados
- Al menos 10 tejidos Equivalentes serán construidos y caracterizados, como: Pulmón, hueso, tejido blando, tejido adiposo, tejidos mamario, tejido cerebral, riñón, hígado etc , que son ampliamente utilizados en las aplicaciones médicas en radiodiagnóstico, radioterapia y medicina nuclear, en nuestro trabajo sera utilizado la radiación de los rayos X para su caracterización y la evaluación de la interacción con estos tejidos equivalentes construidos. Uno de los resultados más Importante de este trabajo es la obtención de conocimiento y preparación de nuevos profesionales para la solución de problemas de las aplicaciones médicas que le falta a nuestra Región Arequipa.
- Coeficientes de absorción másico y el coeficientes de atenuación de energía de los 10 tejidos equivalentes fabricados en el proyecto.
- 01 Tesis de pregrado sustentadas con los resultados del proyecto
- 01 Nuevo profesional titulado en Física por la UNSA
- Artículos científicos publicados en revistas indizadas con los resultados del proyecto.
- Docente UNSA capacitado en Brasil.
Impactos esperados
La experiencia y conocimiento que adquiriremos en la construcción de materiales equivalentes llevara a línea de investigación de Física Médica de la Escuela de Física como un centro piloto para construir y caracterizar tejidos equivalentes y su interacción con las radiaciones ionizantes, ser un centro de dosimetría de investigación con fines de aplicaciones médicas , tanto experimentalmente como simulados por el método Monte Carlo.
Siendo este proyecto de investigación Básica, y como tal, esta garantizada la obtención de conocimiento y preparación de nuevo personal para solucionar los problemas de la interacción de la radiación ionizante con los materiales, en las aplicaciones médicas.