Comparación entre tratamientos X-knife y protonterapia para metástasis cerebral por simulación Monte Carlo | Trabajo Especial de la Licenciatura en Física

Director: Dr. Mauro Andrés VALENTE y Lic. Esp. Diego Gerardo FRANCO

Resumen: Actualmente, el cáncer es una de las principales causas de muerte en el mundo. Sin embargo, el riesgo de mortalidad ha ido disminuyendo de forma considerable. Existen hoy en día tres métodos fundamentales para su tratamiento: cirugía, quimioterapia y radioterapia, este último involucra el uso de radiación ionizante. Entre los tratamientos de radioterapia externa, se pueden encontrar radioterapias convencionales, generalmente mediante el uso de aceleradores lineales; y no convencionales como la protonterapia. Uno de los factores a considerar durante los tratamientos es el tipo de radioterapia a utilizar dadas las circunstancias clínicas del tumor, como su localización, tamaño, órganos o tejidos circundantes, entre otras. Por ello, para una buena planificación de tratamiento, es necesario conocer ventajas y desventajas de las distintas opciones radioterapéuticas que podrían ser aplicadas, logrando un mejor resultado con el menor daño posible a tejidos sanos. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo principal el estudio y la adaptación de rutinas de simulación Monte Carlo, en código FLUKA, para dosimetría física y biológica en paciente específico para tratamientos de metástasis intracraneales, comparando la performance de las modernas técnicas X Knife con protonterapia. En primera instancia, se desarrolló una subrutina para modelar el proceso de transporte e interacción de la radiación apta para modelar condiciones clínicas de radioterapia con fotones y con protones, se realizó la validación de las metodologías de modelado computacional para ambos casos por comparación con datos experimentales y se realizó el procedimiento de generación de SOBP para protonterapia en irradiaciones intracraneales. Se aplicó la metodología desarrollada para modelar irradiación con distintas configuraciones tanto para protonterapia como para técnica X knife. Dichas configuraciones consideran desde arreglos simples hasta la complejidad de aplicaciones clínicas en condiciones paciente específico. Finalmente se realizó la comparación de ambas performances, evaluando capacidad de control local, protección de zonas a riesgo, efectividad del tratamiento a partir de los resultados obtenidos. Se concluye que los resultados obtenidos por simulación han logrado buen acuerdo con los datos experimentales para ambas técnicas, además el procedimiento de generación del SOBP en protonterapia ha mostrado alta efectividad de control local y protección de zonas a riesgo para aplicaciones intracraneales. Por otro lado, la comparación entre performances ha mostrado que, si bien ambas son aplicables en metástasis intracraneales, la performance de protonterapia puede ser preferible en PTVs de menor tamaño (hasta 2 cm de diámetro), mientras que la performance con técnica X knife puede resultar deseable en PTVs de mayor tamaño dada la posibilidad de configurar distintos arcos de irradiación. Se ha demostrado la capacidad de adaptar rutinas del código de simulación Monte Carlo, FLUKA para dosimetría de tratamiento de metástasis intracraneales con técnica X knife y con protonterapia.