Estudios en microdosimetría aplicada a la terapia por captura neutrónica en boro

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2005

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

BNCT - MICRODOSIMETRIA - PROBABILIDADES GEOMETRICAS - GEOMETRIA INTEGRAL - DENSIDAD DE CUERDAS - RBE - LET - NEUTRONES - IONES PESADOS - MICRODOSIMETRY - GEOMETRIC PROBABILITY - INTEGRAL GEOMETRY - CHORD LENGTH DENSITY - NEUTRONS - HEAVY IONS

Descripción:

La naturaleza probabilística del proceso de deposición de energía por la radiación en sitios microscópicos, y el número relativamente pequeño de iones pesados que son suficientes para depositar dosis importantes en dichos sitios, hacen de la Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT) un campo de investigación especialmente propicio para la aplicación del formalismo y métodos de la Microdosimetría. La Microdosimetría es la rama de la física de las radiaciones que estudia el proceso estocástico de deposición de energía en estructuras microscópicas. Cuando la microdosimetría es aplicada al estudio de los efectos biológicos de la radiación, constituye el nexo entre la dosimetría convencional y la radiobiología. Tanto el núcleo celular (la principal región sensible al daño por radiación en una célula eucariota) como la trayectoria de una partícula cargada, pueden ser tratados como objetos geométricos aleatorios, de cuya intersección al azar devienen los efectos inducidos por la radiación. Esta posibilidad permite aplicar exitosamente los conceptos y métodos de las Probabilidades Geométricas y de la Geometría Integral. BNCT es una técnica para el tratamiento del cáncer, que se basa en la producción de reacciones de captura de neutrones térmicos en 10B, isótopo que es preponderantemente localizado en tejido tumoral, gracias a las características bioquímicas del compuesto transportador utilizado. Sin embargo, su distribución no es en general uniforme a escala celular, y la eficiencia de la reacción dependerá fuertemente de su localización microscópica. En esta tesis estudiamos la microdosimetría de las partículas alfa y 7Li, productos de la reacción de captura en 10B, y de otros iones pesados generados por la interacción de los neutrones con los elementos constitutivos del tejido biológico. Estos iones depositan toda su energía cinética en distancias del orden del tamaño típico de una célula. Cuando estas trayectorias intersectan aleatoriamente un región microscópica, la energía depositada en ésta dependerá de muchos factores, los que en conjunto determinan la forma de la función densidad de probabilidad de dicha cantidad. El conocimiento de esta función y el cálculo de todas las cantidades relevantes que de ella se deducen fueron los primeros objetivos de este trabajo. Para ello se ha explorado la superposición aleatoria de segmentos y volúmenes convexos, clasificando el tipo de intersección y relacionando su densidad de probabilidad con la densidad de cuerdas del volumen, la que surge entonces como el elemento básico de la geometría del problema. Dado que es menester obtener esta información para distintos tipos de tejidos biológicos, se concibió una manera de relacionar la densidad de cuerdas obtenida sobre secciones aleatorias de un cuerpo convexo con la propia densidad de cuerdas del cuerpo, en un desarrollo basado en conceptos de geometría integral y estereología. Se aplicó esta metodología a distintos tipos de tejidos de interés. Para el cálculo de la densidad de energía depositada, primero se estudió el caso de distribuciones uniformes y no uniformes de trazas de iones pesados de una misma especie y luego se encaró el caso más complejo de las reacciones de boro, que generan partículas correlacionadas espacialmente. Se obtuvo una descripción analítica completa de la dependencia de las cantidades microdosimétricas de interés con la geometría de la región sensible y la distribución espacial de reacciones con generación de iones, explorándose los casos uniforme, bivaluado o en la superficie de la región. Se contrastó el formalismo con resultados obtenidos por simulación estocástica de las reacciones generadoras de iones pesados de interés. Finalmente se llevó a cabo un análisis exhaustivo de las consecuencias microdosimétricas de la naturaleza probabilística de las reacciones de boro, remarcando la influencia que la no uniformidad tiene en la dosis media realmente recibida por las células. Como consecuencia de esto, se obtuvieron factores microscópicos que permiten corregir la dosis calculada macroscópicamente. Se llegó además a una expresión que describe la eficacia de la reacción de boro como un producto de un factor geométrico y de un factor de radiosensibilidad intrínseca del tejido en particular, que son aplicados sobre un valor de eficacia biológica relativa medido experimentalmente en condiciones que garanticen la uniformidad del boro.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3918_SantaCruz