Curso de Simulación Monte Carlo en Física Médica con PENELOPE ...

Programa del curso
Curso de Simulación Monte Carlo en Física Médica
con PENELOPE y GEANT4
SEFM y Ciemat, 2012
Tema 1. Fundamentos de los métodos de Monte Carlo
1.1 Introducción a la simulación Monte Carlo
1.2 Simulación Monte Carlo del transporte de radiación
1.3 Técnicas de reducción de varianza
Tema 2. El sistema de simulación PENELOPE
2.1 Interacciones EM de fotones y electrones
2.2 Instalación
Tema 3. Descripción de la geometría con PENELOPE
3.1 Generación de ficheros de material
3.2 Geometrías cuádricas
Tema 4. El sistema PENELOPE/penEasy
4.1 Estructura y operación
4.2 Geometrías voxelizadas
Tema 5. Ejercicios con PENELOPE/penEasy
5.1 Distribución de dosis absorbida en agua
5.2 Espectrometría gamma con detectores de centelleo
5.3 Simulación de linacs
5.4 Geometrías voxelizadas
5.5 Fuentes de braquiterapia
Tema 6. El sistema de simulación GEANT4/GAMOS
6.1 Interacciones neutrónicas
6.2 Instalación
Tema 7. Ficheros de entrada y de resultados
7.1. Geometría y fuente de partículas
7.2. Obtención de resultados
Tema 8. Ejemplos con GEANT4/GAMOS
8.1 Distribución de dosis absorbida en agua
8.2 Espectrometría gamma con detectores de centelleo
8.3 Simulación de linacs
8.4 Geometrías voxelizadas
8.5 Fuentes de braquiterapia
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Horario
Miércoles 27-jun-2012
09:00 – 09:15 Presentación J. Sempau
09:15 – 11:00 Tema 1 J. Sempau & J. M. Fernández-Varea
11:00 – 11:30 Pausa y preguntas
11:30 – 13:00 Tema 2 J. M. Fernández-Varea & J. Sempau
13:00 – 15:00 Comida
15:00 – 19:00 Tema 3 J. Sempau & J. M. Fernández-Varea
Jueves 28-jun-2012
09:00 – 11:00 Tema 4 J. Sempau
11:00 – 11:30 Pausa y preguntas
11:30 – 13:00 Tema 5 J. M. Fernández-Varea & J. Sempau
13:00 – 15:00 Comida
15:00 – 19:00 Tema 5 (cont.) J. Sempau & J. M. Fernández-Varea
Viernes 29-jun-2012
09:00 – 10:00 Tema 6 P. Arce
10:00 – 11:00 Tema 7 P. Arce
11:00 – 11:30 Pausa y preguntas
11:30 – 13:00 Tema 8 P. Arce, J. M. Fernández-V & J. Sempau
13:00 – 15:00 Comida
15:00 – 18:45 Tema 8 (cont.) P. Arce, J. M. Fernández-V & J. Sempau
18:45 – 19:00 Clausura del curso J. Sempau
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Objetivos
Objetivo general
Proporcionar los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para emplear los programas de
simulación Monte Carlo PENELOPE y GEANT4 en situaciones de interés en física médica
(dosimetría, radioterapia y braquiterapia).
Objetivos específicos
- Comprender los fundamentos teóricos de las técnicas de simulación Monte Carlo.
- Conocer los modelos físicos empleados para describir las interacciones de la radiación
con la materia.
- Seleccionar los parámetros de simulación mixta de partículas cargadas adecuados para
cada situación.
- Instalar los programas en plataformas Windows, Linux y OS X.
- Generar ficheros de definición de materiales.
- Codificar y visualizar ficheros de definición de geometrías cuádricas.
- Manipular ficheros de definición de geometrías voxelixadas.
- Entender la estructura de un programa principal genérico.
- Preparar ficheros de configuración para ejecutar una simulación.
- Visualizar los resultados de las simulaciones.
- Simular la distribución de dosis absorbida producida por un haz de radiación.
- Evaluar el efecto producido en la distribución de dosis absorbida al realizar modificaciones
simples de la física de transporte.
- Entender la respuesta de un detector de espectrometría gamma.
- Simular el campo de radiación producido por un modelo simplificado de un acelerador
lineal de electrones.
- Generar ficheros de espacio de fases (PSF).
- Simular la distribución de dosis producida a partir de un PSF.
- Simular la distribución de dosis absorbida en un maniquí voxelizado.
- Simular la dosis absorbida debida a una fuente de braquiterapia.
Pertinencia de la actividad
La simulación Monte Carlo (MC) del transporte de radiación posee numerosas aplicaciones
en radiofísica médica debido a su simplicidad conceptual y a la flexibilidad con la que
permite tratar problemas que involucran geometrías complejas. Dichas aplicaciones abarcan
tanto el ámbito de la dosimetría como el del diagnóstico por imagen y el de la terapia con
radiaciones ionizantes. A título de ejemplo, resulta ilustrativo destacar la aparición en años
recientes de sistemas de planificación radioterapéuticos basados en simulación MC. Es
conveniente por lo tanto dotar a los profesionales de la radiofísica hospitalaria de los
conocimientos necesarios para comprender los fundamentos de la técnica y los detalles de su
aplicación práctica. El presente curso pretende cumplir con esta función.
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Plan docente. Relación de profesorado. Necesidades teórico-prácticas
Plan docente
La metodología seguida en el curso se basa en clases magistrales y sesiones prácticas. El
material que se distribuye a los alumnos incluye documentación extensa de los programas
empleados, por lo que el énfasis se focaliza en las sesiones prácticas, que se desarrollan en
una aula informática. En dichas sesiones los asistentes se familiarizan con los programas,
abordando diversos ejercicios que cubren un amplio abanico de situaciones de interés en
física médica (distribuciones de dosis absorbida, respuesta de detectores de radiación,
caracterización de dispositivos empleados en braquiterapia y en radioterapia externa, etc.).
Relación de profesorado
Dr. Josep Sempau
Instituto de Técnicas Energéticas
Universidad Politécnica de Cataluña
Av. Diagonal 647
08028 Barcelona
E-mail: josep.sempau@upc.es tel/ 93-401-6074
Dr. José M. Fernández Varea
Facultad de Física
Universidad de Barcelona
Av. Diagonal 645
08028 Barcelona
E-mail: jose@ecm.ub.es tel/ 93-403-9395
Dr. Pedro Arce
Departamento de Apliaciones Médicas
Ciemat
Av. Complutense 40
28040 Madrid
E-mail: pedro.arce@ciemat.es tel/ 91-346-0872
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Necesidades teórico-prácticas
Es imprescindible disponer de un aula informática con ordenadores personales bajo Windows.
Idealmente, cada asistente dispondrá de un ordenador, aunque también es aceptable que un
mismo ordenador sea compartido por dos personas. Se proporcionará material impreso que
incluye la documentación completa de los programas empleados en el curso.
Evaluación del curso
No se prevé realizar una evaluación de los conocimientos adquiridos, aunque se controlará la
asistencia mediante firma. Al finalizar el curso, los participantes rellenarán una encuesta
anónima que permitirá conocer su grado de satisfacción.
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