Universidad Nacional de Colombia: Repositorio...
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OBTENCION DE ESPECTROS Y CONCLUSIONES 6. CONCLUSIONES Se implement6 una herramienta computacional para simular la producci6n de espectros de Rayos X de baja energia mediante el C6digo PENELOPE. Los resultados obtenidos en las simulaciones coinciden con el espectro caracteristico de un tubo de rayos X con anode de Tungsteno y sus picos caracteristicos. Inicialmente, y a manera de validaci6n, se reprodujeron exitosamente los resultados publicados en la Iiteratura (32), para un modelo de simulaci6n Monte Carlo usando PENELOPE que reproducia espectros de Rayos X de energias de 80, 100 120 Y 150 keV. Los espectros de energia simulados por el primer arreglo experimental, no presentan grandes diferencias significativas que por los simulados con el c6digo MCNP4 y comparados con los del reporte IPEM 78. Como parte principal del trabajo, se realiz6 la simulaci6n de espectros de Rayos X de baja energia usando PENELOPE como c6digo de simulaci6n a partir de una descripci6n geometrica de un tubo de Rayos X convencional semejante a un Siemens Sieregraph. Para com paras los resultados obtenidos con mi c6digo de simulaci6n y resultados valid ados experimentalmente, se ha propuesto un test estadistico basado en la evaluaci6n de )(, encontrando una consistencia estadistica entre los espectro comparados, obteniendo un valor para X 2 de 0.391357 Se evalu6 la influencia que tiene el procedimiento de su construcci6n sobre las distribuciones espectrales calculadas, encontrando un validas semejanzas entre un Espectro te6rico que usa un blanco de tungsteno con los simulados. En la simulaci6n se usa ron diferentes energias de electrones incidentes sobre el blanco, con el fin de trabajar 95
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OBTENCION DE ESPECTROS Y CONCLUSIONES
6. CONCLUSIONES
Se implement6 una herramienta computacional para simular la producci6n de espectros
de Rayos X de baja energia mediante el C6digo PENELOPE. Los resultados obtenidos
en las simulaciones coinciden con el espectro caracteristico de un tubo de rayos X con
anode de Tungsteno y sus picos caracteristicos.
Inicialmente, y a manera de validaci6n, se reprodujeron exitosamente los resultados
publicados en la Iiteratura (32), para un modelo de simulaci6n Monte Carlo usando
PENELOPE que reproducia espectros de Rayos X de energias de 80, 100 120 Y 150 keV.
Los espectros de energia simulados por el primer arreglo experimental, no presentan
grandes diferencias significativas que por los simulados con el c6digo MCNP4 y
comparados con los del reporte IPEM 78.
Como parte principal del trabajo, se realiz6 la simulaci6n de espectros de Rayos X de baja
energia usando PENELOPE como c6digo de simulaci6n a partir de una descripci6n
geometrica de un tubo de Rayos X convencional semejante a un Siemens Sieregraph.
Para com paras los resultados obtenidos con mi c6digo de simulaci6n y resultados
valid ados experimentalmente, se ha propuesto un test estadistico basado en la
evaluaci6n de )(, encontrando una consistencia estadistica entre los espectro
comparados, obteniendo un valor para X2 de 0.391357
Se evalu6 la influencia que tiene el procedimiento de su construcci6n sobre las
distribuciones espectrales calculadas, encontrando un validas semejanzas entre un
Espectro te6rico que usa un blanco de tungsteno con los simulados. En la simulaci6n se
usa ron diferentes energias de electrones incidentes sobre el blanco, con el fin de trabajar
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con para metros que se asemejaran a metod os convencional de realizacion de
radiografias en un servicio de irnaqenes diaqnosticas como es el caso.
EI codiqo PENELOPE rnostro ser una herramienta eficaz para la simulacion de espectros
de Rayos X, de esta manera se puede considerar una herramienta confiable. Una ventaja
que ofrece manejar el codiqo es la facilidad para utilizar geometrias complejas.
Se encontro que la distribucion de ftuencias de energia para cada una de las energias de
electrones incidentes simuladas era mayor para aquellos casos donde la energia era mas
alta evidenciando la produccion eficiente de rayos X, que con energias mas bajas.
Se dernostro la importancia de manejar una adecuada filtracion hemireductora (8mm de
AL en este trabajo) , capaz de endurecer el haz para evitar fluctuaciones indeseadas
producto de rayos x secundarios dispersos.
Una desventaja del metoda de sirnulacion es el tiempo computacional necesario, que
aumenta gradualmente con la complejidad del sistema considerado. Fueron necesarios 5
meses de pruebas, antes de poder obtener los resultados aceptables, se recomienda para
futuros trabajos, tratar de opt/mizar un poco mas los parametres de simulacion para
obtener mas eficiencia en la obtencion de resultados. De igual manera el metoda Monte
Carlo resulta ser bastante util y con resultados satisfactorios en la produccion de
espectros de rayos X de bajas energias con el codiqo PENELOPE, el cual era el objetivo
principal de este trabajo.
La implernentacion de PENELOPE, en la generacion de espectros de rayos X de baja
energia presenta varias ventajas a saber:
• Es de distribucion gratuita, aunque la version 2008 no es tan facil de adquirir de
una manera gratuita.
• Es posible de implementarse en plataforma Linux 0 Windows
• Permite trabajar con geometrias bastante complejas, pues posee una base de
datos de materiales extensa y ademas hace posible facilrnente 1avisualizacion de
las mismas
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• La diversidad de problemas fisieos a abordar es innumerable
AI mismo tiempo PENELOPE presenta desventajas eonsiderables a saber:
• Los grandes tiempo de simulaei6n eomputaeional exigidos
• Poeas eualidades didacticas que dificultan un poco el manejo rapido y 16gieo
por parte del usuario.
• La escases de trabajos realizados que involucren soluci6n de problemas
relaeionados con radiodiagn6stico.
Para resumir el trabajo desarrollo una simulaci6n computacional Monte Carlo usando el
c6digo PENELOPE para la generaci6n y validaci6n de espectros de baja energia,
utilizando como base la geometria de un equipo de rayos X convencional. EI
procedimiento para estimar los espeetros para diferente energia de electrones incidentes
puede ser perfeccionado y ampliado en trabajos futuros tendientes a realizar los calculos
dosimetricos necesarios, sin necesidad de usar herramientas fisicas que generan costos
adicionales en las instituciones de salud. Se recomienda tarnbien si es posible que en
complemento a este trabajo se pueda realizar un intercomparaci6n experimental con
mayor nurnero de espectros para comparaci6n y poder validar una vez mas el metoda de
simulaci6n. Espero de esta manera haber contribuido a la integraci6n de los Metodos
Monte Carlo en aplicaciones rnedicas de diagn6stico con radiaciones ionizantes.
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ANEXOSGEOMETRIA UTILIZADA EN LA SIMULACION DE EQUIPO SIEMENS SIEREGRAPH
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXTubo de rayos X
Mareriales
1: 74 Tungsten2: 13 Aluminum3: 14 Silicon4: 4 Beryllium5: 82 Lead6: 104 Air7: 278 Water liquid
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 1) par de pianos eje x para el AnodoINDICES=( 1,0, 0, 0,-1)X-SCALE=( 2.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 2) par de pianos eje y para el AnodoINDICES=( 0, 1, 0, 0,-1)Y-SCALE=( 2.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 3) par de pianos eje z para el AnodoINDICES=( 0, 0,1,0,-1)Z-SCALE=( 5.000000000000000E-02, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 1) ANODO TUNGSTENOMATERIAL( 1)SURFACE ( 1), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 2), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 3), SIDE POINTER=(-1)1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
THETA=( 1.060000000000000E+02, 0) DEGPHI=( O.OOOOOOOOOOOOOOOE+OO,0) DEG
Z_SHIFT=(_1.000000000000000E+02, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 4) par de pianos eje x para filtroINDICES=( 1, 0, 0, 0,-1)X-SCALE=( 1000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 5) par de pianos eje y para filtroINDICES=( 0, 1, 0, 0,-1)
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Y-SCALE=( 1.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 6) par de pianos eje z para filtroINDICES=( 0, 0,1,0,-1)Z-SCALE=( 8.000000000000000E-01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 2) FILTROMATERIAL( 2)SURFACE ( 4), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 5), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 6), SIDE POINTER=(-1)1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111Z-SHIFT=(-8.600000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 7) Z= 2 plano superior para el detectorINDICES=( 0, 0, 0,1,-1)Z-SHIFT=( 2.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 8) Z= 1.5 plano inferior para el detectorINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=( 1.500000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE (9) cilindro del detector de impactoINDICES=( 1, 1,0,0,-1)X-SCALE=( 1.000000000000000E+01, 0)Y-SCALE=( 1.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 3) DETECTOR DE IMPACTOMATERIAL( 3)SURFACE ( 7), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 8), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 9), SIDE POINTER=(-1)1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111Z-SHIFT=(-3.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 10) Z=-89.8 plano superior de la ventadaINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-8.980000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 11) Z=-90 plano inferior de la ventadaINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-9.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 12) cilindro en z R= 2.5 CMINDICES=( 1, 1, 0, 0,-1)X-SCALE=( 2.500000000000000E+00, 0)Y-SCALE=( 2.500000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 4) VENTANA DE BERILIO 0 COLIMADOR CILINDRICO
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MATERIAL( 4)SURFACE ( 10), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 11), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 12), SIDE POINTER=(-1)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 13) Z=-90 plano superior para el cilindo vacioINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-9.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 14) Z=-110 plano inferior para el cilindo vacioINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-1.100000000000000E+02, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 15) cilindro en z R= 10 CMINDICES=( 1, 1,0,0,-1)X-SCALE=( 1.000000000000000E+01, 0)Y-SCALE=( 1.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 5) CILINDRO VACIOMATERIAL( 0)SURFACE ( 13), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 14), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 15), SIDE POINTER=(-1)MODULE ( 1)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 16) Z=-89.8 plano superior para el blindajeINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-8.980000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 17) Z=-110.2 plano sinferior para el blindajeINDICES=( 0, 0, 0,1,-1)Z-SHIFT=(-1.102000000000000E+02, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 18) cilindro en z R= 10.2 CMINDICES=( 1, 1, 0, 0,-1)X-SCALE=( 1.020000000000000E+01, 0)Y-SCALE=( 1.020000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 6) BLlNDAJEMATERIAL( 5)SURFACE ( 16), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 17), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 18), SIDE POINTER=(-1)MODULE ( 4)MODULE ( 5)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 19) Plano Z=-79.85 para el agujero del colimadorINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-7985000000000000E+01, 0)
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0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 20) Plano Z=-80.15 para el agujero del colimadorINDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-8.015000000000001 E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 21) par de pianos eje x para elagujero del colimadorINDICES=( 1, 0, 0, 0,-1)X-SCALE=( 1.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 22) par de pianos eje y para elagujero del colimadorINDICES=( 0, 1,0, 0,-1)Y-SCALE=( 1.000000000000000E+00, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 7) AGUJERO DEL COLIMADOR CUADRADOMATERIAL( 6)SURFACE ( 19), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 20), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 21), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 22), SIDE POINTER=(-1)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 23) Plano Z=-79.85 para el colimador cuadradoINDICES=( 0, 0, 0,1,-1)Z-SHIFT=(-7985000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 24) Plano Z=-80.15 para el colimador cuadradoINDICES=( 0,0,0,1,-1)Z-SHIFT=(-8.015000000000001 E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE (25) par de pianos eje x para el colimador cuadradoINDICES=( 1, 0, 0, 0,-1)X-SCALE=( 1.500000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE (26) par de pianos eje y para el colimador cuadradoINDICES=( 0,1,0,0,-1)Y-SCALE=( 1.500000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE (8) COLIMADOR CUADRADOMATERIAL( 5)SURFACE ( 23), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 24), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 25), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 26), SIDE POINTER=(-1)MODULE ( 7)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 27) Phantom de 40x40x20cm(Planos en z)INDICES=( 0, 0,1,0,-1)Z-SCALE=( 2.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 28) Pair of planes, x=+-20
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INDICES=( 1,0,0,0,-1)X-SCALE=( 2000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 29) Pair of planes, y=+-20INDICES=( 0,1,0,0,-1)Y-SCALE=( 2000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 9) PHANTOM DE AGUA L1QUIDAMATERIAL( 7)SURFACE ( 27), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 28), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 29), SIDE POINTER=(-1)1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111Z-SHIFT=( 2.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 30) Plane Z=OINDICES=( 0, 0, 0, 1, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 31) Plane Z=-130INDICES=( 0, 0, 0, 1,-1)Z-SHIFT=(-1.300000000000000E+02, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 32) Pair of planes, x=+-20INDICES=( 1, 0, 0, 0,-1)X-SCALE=( 2.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000SURFACE ( 33) Pair of planes, y=+-20INDICES=( 0,1,0,0,-1)Y-SCALE=( 2.000000000000000E+01, 0)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000MODULE ( 10) el sistema inmerso en aireMATERIAL( 6)SURFACE ( 30), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 31), SIDE POINTER=( 1)SURFACE ( 32), SIDE POINTER=(-1)SURFACE ( 33), SIDE POINTER=(-1)MODULE ( 6)MODULE ( 3)MODULE ( 2)MODULE ( 8)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000END 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000
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