comision de

investigaciones científicas de

la provincia de buenos  aires
 

 


INFORME CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO[1]

 

PERIODO: ..6/2001-5/2003................

 

                                                                                                        Legajo Nº: .........................................

 

1.       APELLIDO:.. Caselli.................................................................................................

NOMBRES: Eduardo Eladio..

 

2.       TEMAS DE INVESTIGACION

1. Termoluminiscencia

2. Mamografía digital

3.       DATOS RELATIVOS A INGRESO Y PROMOCIONES EN LA CARRERA

INGRESO: Categoría: .Adjunto   . Mes: .Junio    Año:1992.....

ACTUAL: Categoría: ...Independiente     desde el mes:....Junio....Año:1999..

 

4.       INSTITUCION DONDE DESARROLLA LA TAREA

Nombre: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires.........................................................

Dependencia: ..Facultad de Ciencias Exactas, Instituto de Física Arroyo Seco (IFAS)

Dirección.Calle: Pinto . Nº...399....

Ciudad:..Tandil.................Pcia:..Buenos Aires.....Tel(02293) 444432

Dirección electrónica:..ecaselli@exa.unicen.edu.ar.......

Cargo que ocupa:.Profesor Asociado Ordinario (D. Excl.

5.       DIRECTOR DE TRABAJOS. (En el caso que corresponda)

Apellido y Nombres: .....................................................................................................................

Dirección. Calle ............................................................................................................................

Ciudad: ................................................................... Pcia: ............................. Tel: .......................

Dirección electrónica: ...................................................................................................................

 

 

.......................................................                        ..................................................       

Firma del Director  (si corresponde)                                   Firma del Investigador

 

                                                                                  Fecha........../.........../.........

 

 

 

  1. EXPOSICION SINTETICA DE LA LABOR DESARROLLADA EN EL PERIODO

 

1. Investigación

 

1.1 Procesamiento digital de mamografías:

 

Durante el año 2001 se completó un trabajo para realzar estructuras bidimensionales no visibles por simple inspección ocular en mamografías. El algoritmo permite hallar tumores incipientes (dimensiones menores que 7 mm), lo que incrementa la posibilidad de  un diagnóstico precoz del cáncer de mama. Los resultados se publicaron en la referencia 1.Para minimizar el efecto del ruido de las imágenes digitales en los algoritmos, se implemento un procedimiento para reducirlo y que preserva los bordes de las estructuras. Los resultados se publicaron en la referencia 4.

Las estructuras lineales, como arterias, degradan el realce de detalles, por lo que durante el año 2002 se modificó el algoritmo para realzar simultáneamente estructuras bidimensionales y unidimensionales, como arterias. El nuevo algoritmo es más eficiente que el anterior, y hace visible tumores en mamas densas. (ver trabajo 8 )

 

1.2 Termoluminiscencia

 

1.2.1 Investigación de las propiedades termoluminiscentes de compuestos de SrB4O7:dy.

 

Durante el año 2001 se completó la caracterización básica de las propiedades termoluminiscentes de SrB4O7:Dy (los resultados fueron publicados en la referencia 3)

Luego, durante el año 2002 se sintetizaron muestras dopadas con Eu en vez de Dy,  pero la eficiencia resultó ser  mucho menor que la de los compuestos dopados con Dy. Por ese motivo se continúo trabajando con los compuestos dopados con Dy. Se investigó como variaban las propiedades TL de acuerdo al procedimiento de fabricación, hallándose que los materiales más eficientes son los fabricados y dopados por vía húmeda.

Posteriormente, con el fin de hallar los parámetros que caracterizan los centros trampas involucrados en TL se desarrollaron métodos y equipos. Los resultados han dado lugar a los trabajos 2, 5 y 7.

 

1.2.2 Investigación de las propiedades termoluminiscentes los  compuestos K2Y1-xPrxF5.

 

Se investigaron las propiedades termoluminiscentes de los compuestos para diferentes concentraciones de Pr. Los resultados indican que el compuesto más eficiente se obtiene para una concentración de Pr del 0.5%at. La eficiencia es 3 veces mayor que la del compuesto comercial TLD-700. También se halló la composición espectral de la luz emitida. El compuesto posee características de estabilidad y reproducibilidad que lo hacen apto para dosimetría. Se emplearon los programas de deconvolución desarrollados en el grupo para hallar los parámetros de los centros trampas.

 

 

7.       TRABAJOS DE INVESTIGACION REALIZADOS O PUBLICADOS EN ESTE PERIODO.

7.1     PUBLICACIONES.

E. Caselli, M. Pecelis, J. Robles, G. Iglesias y M. Lester, “Enhancement of Low Contrast Features in Mammograms”, en Digital mammography,  Medical Physics Publishing ,(2001)  554-559, betsey@medicalphysics.org

 

No tiene abstract (ver fotocopia del trabajo)

Breve resumen: se desarrollo un algoritmo que permite el realce de tumores incipientes a partir de una mamografía.

2) . E. Caselli , M. Santiago , M. Lester F. Spano  y F. Ortega, “Procedure for rapid deconvolution of thermoluminescence glow curves”,  Physica Status Solidi (a) 186,No 1 (2001)79-88  pss.rapid@wiley-vch.de

Resumen

In this paper a procedure is reported which allows a reduction of the computational time for deconvolution of glow curves when the Levenberg-Marquardt method is employed. The method relies on the use of heating rates that makes the integral  analytically solvable along with a set of data derived from the glow curve being analyzed.

 

 

3) M. Santiago, C. Grasseli, E. Caselli, M. Lester, A. Lavat y F. Spano. “Thermoluminescence of SrB4O7:Dy”,  Physica Status Solidi (a) 185,No 2 (2001)pgs. 285-289 pss.rapid@wiley-vch.de

Resumen

The thermoluminescent properties of polycrystalline Dy doped strontium tetraborate are reported. Its efficiency is at least five times greater than that of TLD-700 and therefore comparable to that of Cu doped lithium tetraborate. The isometric plot shows two spectral bands at 480 and 580 nm approximately like the emission spectra of Dy doped phosphors reported to date.

 

 

4). J. Botaro, A. Riccillo, G. Iglesias, E. Caselli, M. Pecelis y M. Santiago, “Digital mammography: effect of noise reduction by means of the LUM filter on the performance of gradient based filters”, Anales de de la IX RPCI IX Reunión de Trabajo en Procesamiento de la Información y Control, Septiembre 2001, pgs. 368-371, rpic2001@intec.unl.edu.ar

 

Resumen: Processing digital mammograms with filters based on gradient algorithms is hindered by noise. An example is the detection of an incipient lesion using the IRIS filter and its segmentation by means of the radial gradient segmentation algorithm. The LUM filter is a filter designed to reduce the noise of a digital image without impairing the contrast of a feature significantly. In this article we report the improvement in the detection and segmentation of low contrast features, such as incipient lesions, whe mammograms are processed with the LUM filter before employing gradient based algorithms.

 

5). P. Molina, M. Santiago, E. Caselli, M. Lester y F. Spano, "A low cost equipment for performing TL measurements using arbitrary heating profiles", Measurements Science and Technology  13, N1 (2002) mst@iop.org

Resumen

A low-cost fully digital research instrument for recording thermoluminescence (TL) glow curves is reported. Besides the usual linear and isothermal heating profiles, this instrument allows arbitrary heating profiles to be generated, including a logarithmic heating scheme in order to apply a recently published method for rapid deconvolution of TL glow curves.

 

 

7.2     TRABAJOS EN PRENSA Y/O ACEPTADOS PARA SU PUBLICACIÓN.

 

6)       E. Sorensen, L.A. Cairo, M. Santiago, E. Caselli y L. P. Gutierrez, “Breast asymmetry  analysis employing tree-structure wavelet transform”, aceptado para su publicación en los Anales de CACIC 2002 (Congreso Argentino de Informática y Computación 2002), cacic@dc.uba.ar

Resumen

Statistically distributed developmental asymmetries appearing in paired body structures such as breasts in women are usually related to unhealthy biological conditions. In particular, there is evidence that breast cancer patients show more breast dimensional asymmetries and larger breasts than age-matched healthy women. It was also recently reported the application of Gabor non-orthogonal wavelets filtering for analyzing asymmetries of the directional structures appearing in mammograms corresponding to healthy and breast cancer patients. In this paper the Tree-Structured Wavelet Transform, which uses orthogonal wavelet bases, is applied for the first time in order to quantify texture asymmetries between left- and right- mammograms in women. In order to assess the suitability of the method, it was applied to characterize breast asymmetries of mammograms corresponding to a small population of 63 healthy women with ages ranging between 30 and 70 years. The obtained results justify further improvements of this method and its application for correlating asymmetries and the predisposition to breast cancer.

 

                7.3TRABAJOS ENVIADOS Y AUN NO ACEPTADOS PARA SU PUBLICACION.

 

7) E. Caselli, C. Furetta, P. Molina, M. Santiago, F. Spano and M. Lester, "Efficient procedure for deconvolving glow curves employing the GA model", enviado al Phys. Status solidi (a) pss.rapid@wiley-vch.de

Resumen:

An algorithm is reported that reduces significantly the solution to the differential equation of the Generalized Approach (GA) model, thus making feasible the deconvolution of glow curves made up of several peaks. An example is presented, in which the calculation times are about 30 times shorter than that required by the fourth-order Runge-Kutta method. As a practical application of the algorithm the deconvolution of the glow curve of the SrB4O7:Dy compound is reported.

 

8) L. Gutierrez, S. Alvarez, P. Senor, E. Caselli, M. Pecelis and M. Santiago, "Algorithm to enhance low contrast features in digital mammograms", trabajo enviado al Journal of X-Ray Sciences and Technology  ,  liu@ou.edu

Resumen:

In this paper an algorithm is reported for enhancing features in mammograms whatever their contrast. Features not visible to the naked eye in original images can be observed in the corresponding filtered images along with those features that are readily seen. The main characteristic of the filter is that it allows the simultaneous visualisation of low contrast anatomical features in both the dense mammary gland and the breast periphery. The contribution of the filter to a better interpretation of mammograms is illustrated with examples.

 

 

7.3     TRABAJOS TERMINADOS Y AUN NO ENVIADOS PARA SU PUBLICACION. I

9) J. Marcazzo, M. Santiago, E. Caselli, N. Nariyama and N. M. Khaidukov, “Effect of Pr3+ concentration on the thermoluminescence of K2Y1-xPrxF5 crystals”, el trabajo sera enviado a Optical Materials

Resumen

Thermoluminescence dosimetric characteristics of K2YF5 crystals doped with Pr3+ are reported for the first time. The efficiency of the 0.5 at. % Pr3+ doped K2YF5 crystal has been found to be maximum for this concentration series and three times higher than that of the commercial dosimeter TLD-700. The thermoluminescence glow curve of this novel phosphor has no appreciable fading. Furthermore, it bears linear dose response and good stability after reutilisation. According to these results, K2YF5: Pr3+ appears to be a promising base for developing effective phosphors for TL solid state dosimetry. The spectral composition of the TL emission is also reported along with the values of the trap parameters characterizing the centers involved in TL, obtained by glow curve deconvolution

 

7.4     COMUNICACIONES

 

7.5     INFORMES Y MEMORIAS TECNICAS.

 

  1. TRABAJOS DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS.

8.1     DESARROLLOS TECNOLÓGICOS.

 

Desarrollo de dosímetros termoluminiscentes empleando compuestos de tetraborato de estroncio dopados con Dy.  Los dosímetros muestran una mejor estabilidad de la señal y eficiencia que los dosímetros comerciales TLD- (ver trabajo 3) . Estos dosímetros, junto con el equipo de bajo costo desarrollado en nuestro grupo (ver trabajo 5), permitirá que centros de radioterapia y facilidades nucleares puedan realizar controles dosimétricos con una inversión mucho menor que la necesaria para adquirir equipos en el exterior.  El desarrollo es a nivel internacional. El número de instituciones que pueden emplear el equipamiento es de alredor de 100 en Argentina.

 

8.2     PATENTES O EQUIVALENTES.

 

8.3     OTRAS ACTIVIDADES TECNOLÓGICAS CUYOS RESULTADOS NO SEAN PUBLICABLES 

  1. SERVICIOS TECNOLÓGICOS

 

  1. PUBLICACIONES Y DESARROLLOS EN:

10.1  DOCENCIA

10.2  DIVULGACIÓN

 

11.   DIRECCION DE BECARIOS Y/O INVESTIGADORES.

 

Santiago  Martín, Beca  CONICET, Propiedades ópticas de sólidos,desde el 1/8/98 y continúa

 

Dr. Marcelo Lester, Profesor Adjunto Ordinario (D.Excl.),UNCPBA e Investigador Asistente (CONICET), Propiedades ópticas de sólidos, desde 1992 y continúa.

 

Lic. Federico Ortega, Profesor Adjunto Ordinario (D.Excl.), UNCPBA, Propiedades ópticas de sólidos, desde 1992 y continúa.

 

  12.DIRECCION DE TESIS.

 

Lic. Federico Ortega, Tesis de Doctorado. Tema: Cálculo de la estructura electrónice del I2Hg mediante el método de fracciones contínuas., concluida, fecha de defensa: Noviembre 2003

 

Lic. Martín Santiago, Tesis de Doctorado. Tema: Termoluminiscencia de compuestos de SrB4O7 puros y dopados, concluida, fecha de defensa:Julio 2003.

 

Ing. Paula Senor, Tesis de Doctorado, Desarrollo de una herramienta para el diagnóstico asistido por computadora de mamografías, iniciado en 2003.

 

12.   PARTICIPACION EN REUNIONES CIENTIFICAS.

 

1) . P. MOLINA, E. CASELLI, M. SANTIAGO, M. LESTER, F. ORTEGA, “Parametros de los centros trampa del compuesto termoluminiscente  kmgf3:laf3, ,  86 Reunión Nacional de Física de la A.F.A., Rosario, 2001.

 

 2)MARCAZZÓ S. J., SANTIAGO M., CASELLI E., NARIYAMA N. Y KHAIDUKOV N. M., “Propiedades termoluminiscentes del compuesto K2YF5:Pr+3”, 87 Reunión Nacional de Física, Asociación Física argentina, Córdoba, pg. 171, (2002)

 

3) MOLINA P.., SANTIAGO M., CASELLI E., SPANO F. Y LESTER M., “Deconvolución de curvas de glow: dependencia de los parámetros de los centros trampas del perfil de calentamiento”, 87 Reunión Nacional de Física, Asociación Física argentina, Córdoba, pg. 172, (2002)

 

4) MOLINA P.., SANTIAGO M., CASELLI E., LESTER M., SPANO F. Y ORTEGA F., “Parámetros termoluminiscentes del compuesto policristalino SrB4O7:Dy”, ”, 87 Reunión Nacional de Física, Asociación Física argentina, Córdoba, pg. 172, (2002)

 

 

13.   CURSOS DE PERFECCIONAMIENTO, VIAJES DE ESTUDIO, ETC.

 

14.   SUBSIDIOS RECIBIDOS EN EL PERIODO.

 

SECYT, UNCPBA, “ Propiedades termoluminiscentes de boratos” , Titular: Eduardo Caselli , período    1/2001-31/2002, Monto: $6.000.

 

SECYT, UNCPBA: subsidio especial para adquirir un equipo para mediciones de termoluminiscencia, 10/2001, Monto: $ 12.000.

 

CONICET, “ Propiedades termoluminiscentes de boratos ,Proyecto 7304/96 cobrado en el año 2000 y rendido en Noviembre 2001.

 

15.   DISTINCIONES O PREMIOS OBTENIDOS EN EL PERIODO.

 

16.   ACTUACION EN ORGANISMOS DE PLANEAMIENTO, PROMOCION O EJECUCION CIENTIFICA Y TECNOLÓGICA.

 

 

Evaluador de la CONEAU de las Categorías I y II del Programa de Incentivos.

Evaluador de proyectos de Investigación de la UBA

 

 

17.   TAREAS DOCENTES DESARROLLADAS EN EL PERIODO.

 

Las actividades docentes que se detallan a continuación han requerido el 20%  del tiempo total dedicado a actividades docentes y de  investigación.

 

Primer cuatrimestre del 2001: Radiofísica II de la Tecnicatura en Diagnóstico por Imágenes y Radioterapia.

 

Segundo cuatrimestre del 2001: Radiofísica III de la Tecnicatura en Diagnóstico por Imágenes y Radioterapia.

 

Primer cuatrimestre del 2002: Radiofísica IV de la Tecnicatura en Diagnóstico por Imágenes y Radioterapia

 

Segundo cuatrimestre del 2002: Curso “Luminiscencia de Sólidos” de la Licenciatura en Física

 

Primer cuatrimestre del 2003: Curso “Electricidad y Magnetismo” de la carrera de Ingeniería de Sistemas.

 

Dirección de cuatro Trabajos Finales  de Ingeniería de Sistemas (ya han sido rendidas y aprobadas)

 

 Dirección de un Trabajo Final de la Licenciatura en Física. Concluido. Falta la defensa.

 

18.   OTROS ELEMENTOS DE JUICIO NO CONTEMPLADOS EN LOS TITULOS ANTERIORES.

 

Estructuración e implementación de los cursos Radiofísica II, Radiofísica III, Radiofísica IV y Prácticas Profesionales Integradas de la carrera de Técnico en Diagnóstico por Imágenes y Radioterapia que se dicta en la Facultad de Ciencias Exactas de la UNCPBA.

 

Propuesta y estructuración de la Licenciatura en Física Médica de la Facultad de Ciencias Exactas, UNCPBA.

 

 

19.   TITULO Y PLAN DE TRABAJO A REALIZAR EN EL PROXIMO PERIODO.

 

 

 

Termoluminiscencia (TL), radioluminiscencia (RL), fotoluminiscencia (PL) y lumiscencia estimulada ópticamente (OSL)

 

Se continuará investigando las propiedades TL  de los compuestos de SrB4O7 dopados con Eu y/o Dy, con los  compuestos K2Y1-xPrxF5  y KMgF3:La. En particular, se tratará de dilucidar los mecanismos responsables de la emisión TL. Para tal fin se realizarán experiencias de PL,  RL y  OSL, mediciones que proveen  información que permite una mejor comprensión de los fenómenos involucrados en TL. Las mediciones de RL y OSL se realizarán también con el objeto de evaluar la posibilidad de emplear los materiales mencionados en la dosimetría in vivo y tiempo real en tratamientos de radioterapia., como se detalla en el proyecto “Dosimetría en in vivo y tiempo real en tratamientos de radioterapia” que se describe mas adelante.

También se realizarán experiencias de resonancia paramagnética de electrones (EPR) ya que permite obtener información sobre centros paramagnéticos que participan en TL a partir de mediciones de correlación TL-EPR

.Se continuará también con el desarrollo de algoritmos que permitan mejorar significativamente el análisis de curvas de glow mediante deconvolución. Como se explica en el trabajo 7 indicado en el punto  7.3  los modelos que se pueden consideran son limitados por el tiempo de cómputo requerido cuando se emplean modelos más complejos. En ese trabajo se presenta un nuevo algoritmo que permite agregar el modelo GA. Recientemente hemos iniciado el desarrollo de un nuevo algoritmo que permitira incluir en los análisis de las curvas de glow el modelo GOT (general one trap), lo que permitirá realizar anaálisis más confiables que los que se realizan hasta la fecha en las publicaciones internacionales. Otro problema que afecta el análisis de curvas de glow mediante deconvolución es que usualmente se obtienen varias soluciones (diferentes conjuntos de parámetros que caracterizan las trampas, como sección eficaz de retrapamiento, etc), que en principio son aceptables. Este problema también será investigado.

 

“Dosimetría en in vivo y tiempo real en tratamientos de radioterapia

 

La radioterapia pertenece, junto con la quimioterapia y la cirugía, al conjunto de tratamientos empleados en oncología para combatir el cáncer. El principal objetivo es destruir las células de los tumores por medio de radiación ionizante. Los tratamientos se pueden agrupar en aquellos que se realizan con radiación de fuentes externas y los que emplean radiación de fuentes ubicadas dentro del paciente (braquiterapia). En los tratamientos con fuentes externas se emplea radiación gamma de fuentes de cobalto-60, o radiación X y haces de electrones producidos en un acelerador lineal (LINAC) [1]. Desde hace algunos años se ha incorporado el tratamiento con protones [2]. La radiación suministrada al paciente debe atravesar tejidos sanos cuando se emplean fuentes externas. Un aspecto importante por lo tanto es minimizar el daño que se puede ocasionar a las células sanas. Una irradiación selectiva que preserve los tejidos sanos requiere de una planificación de la forma en la que debe realizarse. La planificación consiste en hallar, a partir de las características de la fuente de radiación empleada y las características del paciente (ubicación y tamaño del tumor, tamaño y distribución de los diferentes tejidos, especialmente de aquellos ligados a los órganos en riesgo) el procedimiento de irradiación más apropiado de acuerdo a los criterios mencionados, i.e., destrucción del tumor y preservación de los tejidos sanos. Las planificaciones se realizan a partir de imágenes del paciente, preferentemente obtenidas mediante tomografía computada o resonancia magnética, y códigos numéricos para el cálculo de la distribución de dosis absorbida, los que se basan en el empleo de tablas (los más sencillos), o en cálculos más precisos basados en el algoritmo conocido como Montecarlo [3][4]. En general, la distribución de dosis se puede calcular con una precisión del 5% o menor, como se requiere en radioterapia, para la región del haz. Fuera de la región del haz los cálculos pueden hacerse sólo mediante el algoritmo de Montecarlo. En este caso los tiempos de cómputo requeridos suelen ser altos, lo que hace imposible el empleo de este procedimiento para hallar las dosis absorbidas en órganos ubicados fuera del haz. Por este motivo suele recurrirse a la dosimetría in vivo, la cual permite medir la dosis en órganos críticos fuera del haz, contribuyendo a mejorar la confiabilidad del tratamiento [5]. En ocasiones es difícil hallar la distribución de dosis en estructuras anatómicas difíciles de modelar, como en tratamientos de cánceres nasofaríngeos. La dosimetría in vivo, por ejemplo, ha sido empleada para medir la dosis absorbida por los maxilares durante irradiaciones, por medio de detectores termoluminiscentes (TLD) [6]. Otro aspecto importante de la dosimetría in vivo es que brinda la posibilidad de controlar el funcionamiento de un equipo de radioterapia (quality assurance check) [5]. La importancia de este control se comprende si se señala que la distribución de dosis absorbida calculada con tablas o con Montecarlo depende de las características del haz. Si la características se modifican la distribución de dosis calculada puede ser incorrecta. Dosimetría in vivo es también importante cuando se emplean cuñas virtuales, ya que si se interrumpe la irradiación por algún motivo no previsto, ya sea por movimientos del paciente como por fallas de equipo, no es posible determinar la dosis suministrada. La dosimetría in vivo brinda una solución a este problema. La dosimetría en tratamientos con fuentes externas se emplea también para encontrar la distribución de dosis empleando fantomas. Esta técnica es útil especialmente para irradiaciones mediante radioterapia modulada en intensidad (IMRT). Este procedimiento permite reducir la dosis en tejidos sanos frente a la radioterapia convencional [7]. El procedimiento para hallar los patrones de radiación es computacionalmente muy intensivo. Se deben calcular dosis en 30-100 puntos por centímetro cúbico, y ésto en un volumen de aproximadamente 100.000 centímetros cúbicos. La optimización del procedimiento respecto de una distribución prescrita por un médico mediante una función de costo, como la función CHI, debe ser cumplimentada en tiempos menores que 15 minutos. Esto limita la resolución de la distribución de dosis calculada, por lo que resulta mas apropiado medir dosis por medio de fantomas, como los de gel, que permiten obtener una mejor resolución espacial [8][9][10].

En braquiterapia, igual que en la irradiación con fuentes externas, también interesa hallar la distribución de dosis absorbida por el tumor y los tejidos sanos que son irradiados. Las mediciones se realizan in vivo, por lo que las características del dispositivo deben satisfacer ciertos requisitos, como ser pequeños y no necesitar de conexiones con tensiones altas, como es el caso de las cámaras de ionización.

Con respecto a los detectores para medir radiación, los más empleados en dosimetría son las cámaras de ionización calibradas (permiten mediciones absolutas), films apropiados para radioterapia, dispositivos semiconductores MOSFET, detectores de diamante, soluciones Fricke y detectores termoluminiscentes (TL).

Los detectores usados para mediciones in vivo son los MOSFET [12] y los termoluminiscentes (TL) [13][14][15]. Estos últimos son usados frecuentemente por su pequeño tamaño y alta sensibilidad [16]. La ventaja que ofrece este tipo de detectores es la posibilidad de realizar mediciones de tasas de dosis in vivo en tiempo real y luego proporcionar la dosis total suministrada en una sesión de irradiación [16][17].

Respecto de los materiales termoluminiscentes, el material termoluminiscente más empleado es el LiF:Ti,Mg, conocido comercialmente como TLD-100. Para radiaciones de hasta algunos centenares de keV se comporta aproximadamente como el tejido humano, pero no para energías mayores de 1 MeV, como la que emite una bomba de cobalto-60 o un acelerador lineal. Para estas energías la interacción de la radiación con la materia es en un 99.9% Compton, y la densidad de electrones del TLD-100 duplica la del agua, por lo que la energía tranferida por unidad de volumen difiere significativamente de la del tejido humano. Por lo tanto el TLD-100 no posee ventaja alguna sobre otros compuestos termoluminiscentes en el rango de energías empleadas en cobaltoterapia y LINACS.

Hasta la fecha no se han reportado trabajos que comparen exhaustivamente detectores MOSFET con materiales termoluminiscente [18]. Los materiales TL tienen tres ventajas frente a los MOSFET: 1) detectan dosis menores que 0.1 cGy, 2) no se necesitan conexiones eléctricas para registrar la emisión radioluminiscente emitida por el material cuando se usan para monitorear la tasa de dosis en tiempo real[17], y 3) la señal no depende de la posición relativa del haz y el detector (en los MOSFETS variaciones cercanas al 30% pueden observarse variando la dirección de irradiación). Estas características hacen que los materiales TL sean promisorios para la dosimetría en vivo y en tiempo real, tanto en irradiaciones externas como en braquiterapia.

La experiencia adquirida en nuestro grupo en el desarrollo de detectores termoluminiscentes y de equipos de medición de bajo costo hace posible encarar un proyecto para  el desarrollo de fósforos para mediciones de dosis absorbida en radioterapia. El material con el que se iniciará el proyecto es el tetraborato de estroncio dopado con disprosio, debido a que dichos materiales han demostrado en mediciones preliminares de TL que son varias veces más eficientes que otros fósforos comerciales [20][21].

Los objetivos específicos del presente proyecto son básicamente:

1) Desarrollar un fósforo apto para determinación de la tasa de dosis y distribución de dosis absorbida in vivo en fantomas y luego en pacientes, mediante las técnicas de termoluminiscencia (TL), radioluminiscencia (RL) y luminiscencia estimulada ópticamente (OSL).

2) Modificar el equipo de bajo costo para TL que desarrollamos para que pueda realizar también mediciones de RL y OSL [19].

El cumplimiento de ambos objetivos permitirá la construcción de lectoras de TL y radioluminiscencia, lo que junto con los compuestos termoluminiscentes, permitirá que las facilidades de radioterapia puedan disponer con un costo muy inferior al actual de un sistema para el control de las características del equipo (quality assurance check) y, principalmente, realizar mediciones in vivo y en tiempo real de tasa de dosis y dosis absorbida en pacientes oncológicos.

Referencias

[1] A.L. Boyer et al., Radiation in the cancer treatment, Physics Today, Septiembre 2002, pg. 34

[2] M. Goiten et al., “Treating cancer with protons”, Physics Today, Septiembre 2002, pg. 45

[3] A. Jones et al., “A Montecarlo study of small pencil beams in inhomogeneous media”, artículo aceptado para su publicación el 15 de Marzo del 2003 en Medical Physics

[4] B. Parker et al., “Small field dosimetry with multiple detectors and Montecarlo calculations”, 44th AAPM Annual Meeting, Montreal, Canada, Julio 14-18 2002

[5] C. R. Edwards et al., “ A survey of current in vivo radiotherapy dosimetry practice”, The British Journal of Radiology 70, (1997) 299-302

[6] D. Yong-Kie Wong et al., “Measurement of the radiation doses absorbed by jaw bones during irradiation of nasopharyngeal cancers”, Chinese Medical Journal 59, 1997, pp. 295-302

[7] A.L. Boyer et al., The physics of intensity-modulated radiation therapy, Physics Today, Septiembre 2002, pg. 38

[8] M. Olham et al., “Achieving and utilizing the 3rd dimension in optical gel-dosimetry, 44th AAPMAnnual Meeting, Montreal, Canada, Julio 14-18 2002

[9] J.C. Gore J.C. et al. , Measurements of radiation dose distribution by nuclear magnetic resonance (NMR) imaging, Physics in Medicine and Biology, 29, no. 10, 1984, 1189-1197

[10] G. Giacco et al, “On the use of pediatric phantoms in the dose evaluation during computed tomography (CT) thorax examinations”, Medical Physics 28 (2), 2001, pg. 199

[11] D. W. O. Rogers, Ionizing radiation dosimetry and medical physics, Physics in Canada 51(4), 1995, pg. 178

[12] A. B. Rosenfeld et al., “Feasibility study of online high-spatial resolution MOSFET dosimetry in static and pulse X-ray radiation fields”, IEEE Transactions on Nuclear Science 48 (6), 2001, pp. 2061-2068

[13] M. Toivonen et al., “Organ dose determination of X-ray examinations using TL detectors for verification of computed doses”, Radiation Protection Dosimetry 66 , 1996, 289, 284

[14] C. Aschan et al., “The use of TL detectors in dosimetry of systemic radiation therapy”, Acta Oncologica 38, 1999, 189-196

[15] C. Aschan, “Applicability of thermoluminescent dosimeters in X-ray organ dose determination and in the dosimetry of systemic and boron neutron capture radiotherapy”, Tesis de Doctorado, Report HU-P-D77, 1999 Universidad de Helsinki.

[16] B. Nikolic et al., Patient radiation dose associated with uterine artery embolization , Radiology 214(1), 2000, pg. 121

[17] M. Aznar et al., “Real-time optical fiber dosimetry in radiotherapy”, 44th AAPM Annual Meeting, Montreal, Canada, Julio 14-18, 2002

[18] R. Ramani et al., “Clinical dosimetry using MOSFETS”, International Journal of Radiation Oncology Biology and Physics 37 (4), 1997, 1997

[19] P. Molina, M. Santiago, E. Caselli, M. Lester y F. Spano, “A low cost equipment for performing TL measurements using arbitrary heating profiles”, Measurements Science and Technology 13, N1 (2002)

[20] Santiago M., Lavat A., Caselli E., Perissinotti L. J., de Figuereido A. K. y Spano F., “Thermoluminescence of strontium tetraborate”, Physica Status Solidi (a) 167, (1998) 233.

[21] Thermoluminescence of SrB4O7:Dy, M. Santiago, C. Grasselli, E. Caselli, M. Lester, A. Lavat y F. Spano, Physica Status Solidi (a) 185 (2001) 285-289.