Study of distributions of LET, QF and RBE for low energy photon beams in biological media using the Monte Carlo method

Neste trabalho investigamos se as distribuições de LET (Linear Energy Transfer) de fótons com energias tipicamente usadas no radiodiagnóstico sofrem alterações com a profundidade, com o distanciamento do campo do feixe incidente e com a não homogeneidade do meio. E qual é a influência dessas alterações sobre o RBE (Relative Biological Effectiveness) e o Fator de Qualidade, QF, dessas radiações. Dessa maneira, através de simulações computacionais pelo método de Monte Carlo, obtivemos as distribuições de LET dos elétrons secundários liberados por fótons de baixa energia em meio homogêneo e não homogêneo para os espectros de 30, 50 e 200 kVp (radiação de referência) e o RBE resultante. Considerando a eficácia da radiação proporcional a Transferência Linear de Energia média em dose, LD, observou-se que mesmo no ponto onde a densidade de ionização dos raios X estudados é máxima em relação à radiação de referência, os raios X de 200 kVp, o RBE e o Fator de Qualidade não ultrapassam o valor de 2,0. Essas variações no padrão de deposição de energia entre os espectros considerados ocorrem de forma mais acentuada para os baixos LETs, contribuindo para o aumento do RBE nessa região. Conclui-se, que as variações nos padrões de deposição de energia, para essa faixa de energia, podem fazer o RBE se afastar da unidade, mas não como alguns estudos radiobiológicos têm reportado, fatores de 4 a 8 vezes a unidade. Estudos mais detalhados de geometria e densidades são necessários, a fim de fornecer mais dados sobre a física da deposição de energia nesse intervalo. Este trabalho é importante para aperfeiçoar as recomendações existentes de radioproteção bem como as considerações de justificação para os procedimentos de raios-X diagnósticos na pediatria, visto que não encontramos estudos dessa natureza acerca dessas qualidades de feixe.In this work we investigate if LET (Linear Energy Transfer) distributions of photons with energies typically used in diagnostic radiology suffer changes with depth, with the detachment of the field of the incident beam and inhomogeneity of the medium. And what is the influence of these changes on the RBE (Reletive Biological Effectiveness) and the quality factor, QF, of these radiations. In this way, through computer simulations by the Monte Carlo method, we obtained LET distributions of secondary electrons released by low energy photons in homogeneous and non-homogeneous medium to the spectra of 30, 50 and 200 kVp (reference radiation) and the resulting RBE. Considering the effectiveness of radiation proportional to linear energy transfer on average dose, LD, noted that even at the point where the ionization density of the studied X-rays is maximum relative to the reference radiation, X-rays of 200 kVp, the RBE and the quality factor does not exceed the value of 2.0. These variations in the pattern of deposition of energy between the Spectra considered occur more steeply to low LET's, contributing to the increase of RBE in this region. It is therefore concluded that the variations in the patterns of energy deposition, for this energy range, can do the RBE move away from the unit, but not as some radiobiological studies have reported, 4 to 8 factors times the unit. More detailed studies of geometry and density are needed in order to provide more data about the physics of energy deposition in that range. This work is important to improve the existing recommendations radiation protection as well as considerations of justification for the X-ray diagnostic procedures in pediatrics, since we couldn't find such studies about these beam qualities