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CURSO:TE?CNICAS MONTE CARLO EN RADIOTERAPIA
TRADUCCION:MONTE CARLO TECHNIQUES IN RADIOTHERAPY
SIGLA:FMD3020
CREDITOS:10 UC / 06 SCT
MODULOS:02
CARACTER:OPTATIVO
TIPO:CATEDRA
CALIFICACION:ESTANDAR
PALABRAS CLAVE:RANDOM, MONTECARLO, SIMULACION
NIVEL FORMATIVO:MAGISTER


I.DESCRIPCIÓN DEL CURSO

Esta es una asignatura de caracter practico que introduce al estudiante al empleo de Metodos Monte Carlo para la simulacion del transporte de particulas. El metodo Monte Carlo es una tecnica estadistica que es capaz de simular un experimento matematico o fisico mediante el muestreo con numeros aleatorios. Aplicado a radioterapia, esta tecnica simula explicitamente el transporte de las particulas y la deposicion de energia dentro de una region de interes, permitiendo el calculo de distribuciones de dosis con un alto grado de precision. El curso se organiza en tres ejes. En el primer eje el estudiante conoce la historia y conceptos fundamentales del metodo Monte Carlo. En el segundo el foco es el uso de metodos Monte Carlo para simulaciones del transporte de particulas en la materia. Finalmente, en el tercer eje se introducen tecnicas de computo de alto rendimiento y su aplicacion en metodos Monte Carlo. En los primeros dos ejes, se usara como codigo de programacion Python, mientras que en el tercero se usara un codigo Monte Carlo de libre acceso


II.RESULTADOS DE APRENDIZAJE

1.Identificar los conceptos fundamentales y formulaciones que son la base del metodo Monte Carlo.

2.Comprender el proposito e impacto del metodo Monte Carlo en el campo de la radioterapia, junto con las limitaciones asociadas a esta tecnica.

3.Utilizar tecnicas Monte Carlo para modelar fuentes de radiacion comunmente utilizadas en radioterapia.

4.Mejorar el conocimiento basico de probabilidad y estadistica.

5.Ejecutar el proceso de modelamiento y caracterizacion de un equipo de radiacion utilizando tecnicas Monte Carlo.


III.CONTENIDOS

1.Unidad 1: Fundamentos del Me?todo Monte Carlo
1.1.Historia de las simulaciones Monte Carlo
1.2.Simulaciones Monte Carlo en Fi?sica Me?dica
1.3.Co?digos Monte Carlo actualmente disponibles
1.4.Nu?meros aleatorios
1.5.Enfoques de generacio?n de nu?meros aleatorios
1.6.Generadores de nu?meros pseudo-aleatorios
1.7.Formulacio?n fundamental del me?todo Monte Carlo
1.8.Muestreo de funciones de densidad
1.9.Teoremas de li?mite y sus aplicaciones
1.10.Pruebas de aleatoriedad

2.Unidad 2: Transporte de parti?culas: un enfoque simplificado
2.1.Ecuacio?n lineal de Boltzmann
2.2.Introduccio?n al me?todo Monte Carlo
2.3.Un algoritmo Monte Carlo para la transmisio?n de parti?culas

3.Unidad 3: Aplicacio?n de te?cnicas Monte Carlo en Radioterapia
3.1.FLUKA + FLAIR
3.2.Geometria combinatoria
3.3.Definicion del beam
3.4.Scoring
3.5.Bias
3.6.Activacion
3.7.Aplicaciones medicas


IV.ESTRATEGIAS METODOLOGICAS

El curso esta? basado en una metodologi?a de clase invertida, en que los estudiantes completan el aprendizaje normalmente cubierto en el aula, en su propio tiempo, accediendo a recursos asignados por el profesor. El tiempo de clases sera? dedicado a actividades pra?cticas y aprendizaje personalizado e interactivo. De este modo, se espera lograr una comprensio?n ma?s profunda de los contenidos.
En el tiempo de ca?tedra el profesor retomara? los conceptos e ideas fundamentales del tema que se discutira? en la clase. Estos sera?n evaluados perio?dicamente mediante controles escritos. Luego, mediante laboratorios de computacio?n los estudiantes pondra?n en pra?ctica los contenidos previamente estudiados. Finalmente, se asignara? un tiempo de discusio?n en el cual el profesor aclarara? las dudas de los estudiantes.


V.ESTRATEGIAS EVALUATIVAS

-Tareas: 60%

-Examen: 40%


VI.BIBLIOGRAFIA

Minima

Haghighat, Alireza.Monte Carlo Methods for Particle Transport. CRC Press,2016.

Manual de FLUKA (http://www.fluka.org/fluka.php?id=man_onl)


Complementaria

Rubinstein, R. Y. Simulation and the Monte Carlo Method. Wiley-Interscience (2 edition).

Jenkins, Theodore M., Walter R. Nelson, and Alessandro Rindi, eds. Monte Carlo transport of electrons and photons. Ettore Majorana International Science Series. 1985.

Mayles P., Nahum A., Rosenwald J-C. Handbook of Radiotherapy Physics, Theory and Practice. CRC Press, Boca Raton, FL 2007.

Seco, J. and Verhaegen, F. Monte Carlo Techniques in Radiation Therapy. CRC Press, Boca Raton, FL 2013.


PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
FACULTAD DE FISICA / AGOSTO 2014 / ACTUALIZADO NOVIEMBRE 2021