Acústica aplicada a la detección de haces de partículas para hadronterapia

Resumen

El empleo de partículas pesadas cargadas (protones e iones pesados) en radioterapia (Hadronterapia) permite una distribución de dosis en los tejidos completamente diferente, lo que constituye su principal ventaja frente a la radioterapia con fotones. Cuando estas partículas penetran el organismo, su pérdida de energía por unidad de longitud es inversamente proporcional al cuadrado de su velocidad. Esta dependencia hace que la máxima pérdida de energía y mayor densidad de ionización se produzca al final del recorrido de la partícula, cuando su velocidad es próxima a cero. En este artículo se muestra un estudio pormenorizado de los procesos que tienen lugar desde la interacción de los protones con la materia (para distintas energías y número de los mismos), pasando por la deposición de energía en un volumen tridimensional, hasta la obtención del pulso acústico resultante del calentamiento local del medio. Se observa una relación entre la energía y el número de protones con el perfil temporal de la señal. Esto nos permite predecir la amplitud de la señal y establecer criterios para su detección y localización, así como de diseño de sensores acústicos para monitorización en hadronterapia.