Simulación de irradiación con rayos X para obtención de imágenes de radiodiagnóstico y cálculo de la dosis absorbida por el paciente
Resumen
En los procedimientos de radiodiagnóstico es fundamental administrar la dosis mínima de radiación que permita obtener una imagen de calidad suficiente para realizar un diagnóstico confiable. La optimización de esta dosis constituye uno de los principios básicos de la protección radiológica en medicina.
En este trabajo se propone desarrollar una simulación Monte Carlo de un sistema de radiografía con rayos X con el objetivo de estimar simultáneamente la calidad de la imagen obtenida y la dosis absorbida por el paciente.
En la simulación, cada fotón generado en el tubo de rayos X se caracteriza por su energía EEE y su vector de momento lineal p\mathbf{p}p. Durante su transporte a través del paciente —representado por un fantoma antropomórfico— los fotones pueden experimentar procesos de absorción fotoeléctrica, dispersión Compton o transmisión sin interacción.
Los fotones que atraviesan el paciente sin ser absorbidos o que emergen después de una dispersión pueden ser registrados en un plano detector colocado detrás del paciente. La intersección de las trayectorias de estos fotones con dicho plano permite reconstruir la imagen radiográfica simulada.
A partir de la simulación se determinarán:
- la distribución espacial de los fotones detectados, que define la imagen radiográfica,
- el número mínimo de fotones incidentes necesario para obtener una imagen de calidad diagnóstica, y
- la dosis absorbida en el fantoma, que representa al paciente.
Con estos resultados se podrá establecer la relación entre calidad de imagen y dosis absorbida, permitiendo estimar las condiciones óptimas de irradiación que minimicen la exposición del paciente manteniendo la utilidad diagnóstica de la imagen.
Comentarios técnicos (muy útiles para una tesis)
Este proyecto permitiría trabajar con:
- MCNP
- GEANT4
- PENELOPE
- GATE (GEANT4 para medicina)
Variables importantes a estudiar:
- energía del espectro de rayos X (60–120 keV)
- tamaño del foco
- espesor del paciente
- material del detector
- contraste de la imagen
- SNR (signal-to-noise ratio)
Posibles capítulos de la tesis
- Introducción al radiodiagnóstico y protección radiológica
- Interacción de fotones con la materia
- Métodos Monte Carlo para transporte de radiación
- Modelo del sistema de radiografía
- Simulación del transporte de fotones
- Reconstrucción de la imagen radiográfica
- Cálculo de la dosis absorbida
- Optimización dosis–calidad de imagen
Un aporte interesante que podría tener la tesis
Un resultado novedoso sería obtener una curva universal:Calidad de imagenvsDosis absorbida
para diferentes energías y espesores de paciente.
Eso tiene interés directo en física médica clínica.