Browsing by Author "Dörner Yaksic, Edgardo Andrés"

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    Cálculo de dosis mediante un esquema híbrido
    (2020) Bustos Rosas, Javiera Paz; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    La simulación de Monte Carlo (MC) y el método de Convolución/Superposición pueden considerarse como los métodos de cálculo de dosis más precisos en radioterapia. Sin embargo, su eficacia aún requiere mejoras para muchas aplicaciones clínicas de rutina, esto debido a que los tiempos de cálculo pueden extenderse más de lo deseado. En este documento, se presenta una alternativa a los cálculos convencionales de MC para fotones y partículas secundarias, a este nuevo método lo llamaremos MCK, ya que combina las técnicas de Monte Carlo y el método de deposición de energía mediante Kernels. Mientras que el transporte de fotones se realiza mediante una simulación MC análoga, la deposición de energía por los electrones secundarios se lleva a cabo mediante un método de superposición, para el cual es necesaria la obtención de kernels de energía mediante métodos MC tradicionales. Dichos kernel son obtenidos mediante simulaciones MC convencionales, los cuales en vez de ser interpolados con el TERMA (manera convencional), éste se reemplaza por el muestreo aleatorio de la energía de la partícula, su dirección y punto de interacción, para luego en dicho punto obtener la deposición de dosis mediante la superposición de los kernel. Para validar el método propuesto se utiliza la plataforma ompMC, mediante dicha plataforma se obtienen los perfiles de dosis para fantomas de dimensiones 30x30x30 cm3 , se utiliza una fuente puntual de radiación isotrópica en el rango de 0.1 MeV a 6 MeV. Los cálculos se realizan para 108 historias para un fantoma homógeneo (H ´ 2O), uno heterogéneo (agua/hueso/agua), y uno de próstata. Al comparar ambos métodos, para el fantoma homogéneo, se obtiene una mejora en la eficiencia de un 17,49 %, significando así una mejora en el costo de la simulación.
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    Determinación de dosis absorbida periférica a través de simulaciones Monte Carlo : evaluación de los algoritmos de cálculo en el planificador comercial Monaco®
    (2018) Rodríguez Mongua, José Luis; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Se ha realizado la simulación Monte Carlo en EGSnrc del acelerador lineal Axesse de Elekta para la obtención de distribuciones de dosis tanto dentro como fuera del campo de radiación de un haz de 6 MV. Dicha simulación ha sido validada por comparación con medidas experimentales. Posteriormente, el modelo Monte Carlo de EGSnrc del acelerador fue aplicado a la evaluación del comportamiento de los algoritmos Collapsed Cone y Monte Carlo de Monaco® en el escenario de una planificación clínica de un tratamiento de pulmón con tres campos sobre el maniquí computarizado masculino del ICRP110. Para lograr este objetivo hubo que transformar el formato original del maniquí ICRP en otro compatible con EGSnrc y con el DICOM que admite el sistema de planificación comercial, así como segmentar las estructuras para el cálculo de la dosis a órgano. La comparación de los resultados se realizó a partir de diversas métricas derivadas de los histogramas dosis volumen. Se encontró que la simulación Monte Carlo de EGSnrc para estimación de dosis periférica, debe ser realizada sin el uso de técnicas de reducción de varianza como el DBS puesto que esto altera de forma importante el computo de dosis fuera del campo. Los resultados obtenidos revelan que Collapsed Cone infraestima la dosis en un 40% cercano al borde del campo (arrastrando la falta de veracidad del sistema dosimétrico empleado en el comisionamiento) y que ambos algoritmos pueden llegar a subestimar la dosis en órganos alejados del borde del campo en más de un 80%. Sin embargo, en general Collapsed Cone reporta valores más cercanos al Monte Carlo de EGSnrc excepto en puntos muy alejados del campo de tratamiento y alineados con el isocentro. El hecho de que Collapsed Cone tenga un mejor comportamiento general puede deberse a que el Monte Carlo de Monaco fue optimizado para tratamientos con modulación de la fluencia.
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    Development and application of a dose verification tool using a small field model for TomoTherapy
    (2015) Caprile Etchart, Paola F.; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés
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    Development and validation of a BEAMnrc component module for a miniature multileaf collimator
    (2012) Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Hartmann, G.H.
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    Estudio de materiales de blindaje de radiación ionizante para medicina nuclear
    (2018) Novoa Burgos, Harold; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Los rangos energéticos utilizados en medicina nuclear quedan fuera de las recomendaciones internacionales sobre la elección de materiales para blindar las instalaciones que operan con radiación ionizante. Se propone estudiar materiales comúnmente utilizados en construcción hospitalaria como blindajes para los isótopos 18F y 131I con el fin de ampliar las opciones que en la actualidad se utilizan, plomo y concreto común, para blindar las instalaciones de medicina nuclear. Utilizando simulaciones Monte Carlo con el programa EG Snrc se caracterizaron los materiales por su capacidad de blindar la radiación ionizante reflejado en el factor de atenuación para diferentes espesores de una selección de materiales e independientemente en un proceso experimental con alguno de ellos. Se graficaron los factores de atenuación de cada espesor utilizado para obtener un ajuste exponencial de ellos y con la ecuación de la curva ajustada conocer su coeficiente de atenuación lineal. Se encontró que el concreto dopado con bario tiene un bajo factor de transmisión (k),equivalente a ser un buen atenuador. Respecto a los materiales de construcción, los tabiques de yeso cartón no ofrecen un buen factor k, pero sobre ésta estructura pueden ser fijadas otras que son mejores, como acero inoxidable, acrílico e incluso placas safeboard que son comercializadas para blindar radiación ionizante con energías de hasta 140 kVp. Destaca que el yeso de Paris (POP) tiene un factor k comparable con el concreto NBS04, pero el POP es utilizado en odontología a diferencia del yeso de baja densidad que es de construcción.
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    Implementación de un sistema Monte Carlo de alto rendimiento para un sistema de planificación de tratamiento
    (2020) Ramírez Solano, Oswaldo Daniel; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    matRad es un sistema de planificación de tratamiento de código abierto para planificación inversa (IMRT) para fotones e iones pesados. Su motor de cálculo de dosis en fotones consiste en la técnica analítica llamada pencil beam. Se realizó la implementación del código Monte Carlo ompMC como nuevo algoritmo de cálculo de la dosis absorbida junto con una técnica de reducción de varianza conocida como photon spliting para mejorar la eficiencia del cálculo de dosis. Se realizaron las respectivas validaciones dosimétricas del software ompMC comparando sus resultados con DOSXYZnrc, a través de perfiles laterales y en profundidad en fantomas de agua homogéneos e inhomogéneos para tres tamaños de campo: 10x10 cm2, 5x5 cm2 y 2x2 cm2. Además se adecuó la fuente de fotones de matRad para ser compatible con la naturaleza del cálculo Monte Carlo. De las comparaciones con DOSXYZnrc, se tiene que la diferencia porcentual promedio de la dosis máxima en el eje Z para los tres campos es de un 0.42%. En cuanto al desempeño del algoritmo pencil beam frente a ompMC, las diferencias fueron considerablemente altas para estructuras en riesgo de volumen pequeño o huecas, con una diferencia promedio de un 121.99% considerando tanto subestimaciones como sobreestimaciones de dosis para un volumen de cobertura del 95%. Las estructuras objetivo no presentaron mayores diferencias porcentuales que las antes mencionadas. ompMC demostró un excelente desempeño frente a DOSXYZnrc, con incertidumbres bajas gracias a la técnica de photon splitting. La implementación de ompMC en matRad fue exitosa, tanto en términos de eficiencia computacional como en precisión y exactitud en los cálculos dosimétricos, permitiendo así tener un sistema de planificación inversa con un motor de cálculo de dosis mediante Monte Carlo.
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    Implementación de una herramienta de verificación de tratamiento de radioterapia basado en EPID y simulaciones Monte Carlo
    (2022) Lenis Gil, Bladimir; Caprile Etchart, Paola F.; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Se implementó una herramienta de verificación de tratamiento de radioterapia, por medio de una interfaz gráfica de usuario, que toma imágenes portales, realiza correcciones por diferentes efectos, convierte a fluencia de energía y codifica la información de las partículas en un archivo binario en formato EGSnrc. El archivo sirve como entrada a la rutina de Monte Carlo DOSXYZnrc para realizar la reconstrucción de dosis de planes IMRT sobre fantomas de CT y posteriormente realizar la verificación por evaluación gamma.
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    Individual breast dosimetry for mammographic exams : a back-projection approach
    (2017) Rioseco Mora, Camila Belén; Sánchez Nieto, Beatriz; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Häring, Peter; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    The aim of this project is to propose and validate a procedure for estimating a dose at the axial plane of the breast in patients under mammographic exposure by means of electronic portal imaging device (EPID) dosimetry. In vivo transit dosimetry consists of measuring the transmitted radiation through the breast with an EPID, and then back-projecting the fluence through the same volume in order to reconstruct the dose at a certain plane. The methodology relies on the fact that from individual beam attenuation information, is possible to estimate dose deposition in the mammary gland. Beam attenuation was calculated from the exit and entrance fluence. Monte Carlo simulation of the entrance fluence was computed for three beam qualities. Exit fluence is calculated for each case, by deconvolution of the EPID image with previously determined composite kernel. A complete model (i.e., X-ray tube, breast compression paddle, different breast thickness and detector) of the GE Senograph Essential with Tomosynthesis device, was simulated with EGSnrc. Specific codes as BEAMnrc and DOSXYZnrc were used for beam and detector simulations, respectively. Three different beam qualities were simulated (only for 2D conventional mammography image acquisition) and additionally, and in-house graphical user interphase MATLAB1 program “BreDose” was designed to estimate doses at an axial mid-plane of the breast from the EPID images.
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    Resonant extended states in driven quasiperiodic lattices: Aubry-Andre localization by design
    (2014) Morales Molina, Luis Yansi; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés
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    Simulación Monte Carlo de dosis periférica en tratamientos de radiocirugía con gamma knife leksell 4C
    (2018) Cardona Maya, Ana María; Dörner Yaksic, Edgardo Andrés; Sánchez Nieto, Beatriz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    La hipótesis de este trabajo plantea que es posible, mediante un modelo Monte Carlo (MC), simular la dosis periférica en pacientes sometidos a tratamientos de radiocirugía estereotáctica con Gamma Knife. Para ello se desarrolló un modelo Monte Carlo de la unidad Gamma Knife Leksell 4C con el uso de librerías de clases EGSnrc C++ egspp junto con un fantoma antropomórfico. Aunque el modelo desarrollado permitirá simular cualquier otro tratamiento en la unidad para obtener dosis dentro y fuera del volumen a tratar, este trabajo se centró en su uso para la estimación de dosis periférica. Se modeló así mismo el transporte de radiación al interior del fantoma antropomórfico durante un tratamiento con todas las fuentes abiertas, para obtener el espectro y dosis absorbida en diferentes puntos del fantoma antropomórfico. La validación del modelo fue llevada a cabo comparando ciertos parámetros dosimétricos de perfiles de dosis en el isocentro de la máquina sobre un fantoma esférico, con otros valores experimentales y modelos ya publicados. Se verificó, así mismo, que el espectro en elisocentro corresponde al de exposición a Co-60. Finalmente, la distribución de dosis relativa al isocentro del modelo MC en los puntos del fantoma antropomórfico fue comparada con las medidas realizadas con dosímetros termoluminiscentes durante la irradiación del fantoma antropomórfico bajo la configuración simulada. Las dosis medidas y simuladas muestran acuerdo, excepto en dos puntos cercanos al volumen blanco. Las discrepancias encontradas podrían ser explicadas por la dependencia de la dosis calculada con MC al posicionamiento angular de las fuentes, por las diferencias entre la posición del TLD y volumen de scoring modelado, la homogeneidad del maniquí simulado frente al irradiado y a la complejidad que tiene la obtención de la dosis por dosimetría termoluminiscente. Por último, se estimó el riesgo de cáncer secundario asociado al uso de esta técnica en diferentes órganos/tejidos.
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