Monte carlo simulation of different positron emitting radionuclides incorporated in a soft tissue volume

Simulación de Montecarlo de diferentes radionúclidos emisores de positrones incorporados en un volúmen de tejido blando

Se llevaron a cabo cálculos por el Método Monte Carlo con diferentes compuestos de radionucleidos emisores de positrones, tales como el FDG (¹⁸F), acetato de carbono (¹¹C), amonio (¹³N), etc, los cuales fueron incorporados en un volumen de tejido blando, con el propósito de estimar el tipo de partículas producidas y sus energías, los caminos libres medios y las dosis absorbida de radiación a diferentes distancias con respecto al centro del volumen. El volumen de tejido fue modelado con un radio más grande que el alcance máximo de los positrones, luego de producirse el proceso de aniquilación emitiendo fotones de 0.511 MeV. Se obtuvieron resultados de dosis absorbida y alcances máximos para varios órganos y tejidos y diferentes radiofarmacos. El código de simulación utilizado fue el Geant4.

1. INTRODUCCIÓN

El notable progreso de los ordenadores y los programas informáticos, la miniaturización y la mejor eficiencia de los detectores conducen a una mejora continua de la TC de rayos X, especialmente en la reducción de las dosis de radiación en los pacientes.  El método de Monte Carlo se considera una poderosa herramienta para simular un fenómeno físico de interacción de la radiación con la materia y obtener una estimación precisa de varios parámetros físicos de una situación real [1, 2].

El método de Monte Carlo utilizado para simular la interacción de la radiación con la materia permite entender la energía entregada en el volumen de interés, y conocer la dinámica de las partículas producidas, cómo son sus trayectorias, el camino libre medio y el alcance máximo en relación con las propiedades del radionúclido emisor. En la aplicación de la medicina nuclear, el radionúclido emisor de positrones se une a una molécula determinada y posteriormente se incorpora al organismo por inhalación, inyección o ingestión [3, 4].

La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una técnica del campo de la medicina nuclear en la que un paciente o un ser vivo al que se le han administrado previamente pequeñas cantidades de material radiactivo por inhalación, inyección o ingestión, se metaboliza en un tejido u órgano y entonces los positrones emitidos desde el núcleo interactúan con los electrones del medio produciendo fotones gamma de aniquilación [5]. La imagen diagnóstica se forma por la emisión de fotones gamma en direcciones opuestas que llegan al conjunto de detectores PET.