Física de la radiación

 

Neutron absorbed dose in a pacemaker CMOS

 

C.G. Borja-Hernández, K.A. Guzmán-García, C. Valero-Luna, A. Bañuelos-Frías, L. Paredes-Gutiérrez^a, V.M. Hernández-Dávila, and H.R. Vega-Carrillo

 

Unidad Académica de Estudios Nucleares Universidad Autónoma de Zacatecas C. Ciprés 10, Fracc. La Peñuela, 98068 Zacatecas, Zac.

^a Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Carretera México-Toluca fermineutron@yahoo.com

 

Recibido el 3 de junio de 2011;
aceptado el 8 de febrero de 2012

 

Abstract

The neutron spectrum and the absorbed dose in a Complementary Metal Oxide Semiconductor, has been estimated using Monte Carlo methods. Eventually a person with a pacemaker becomes an oncology patient that must be treated in a linear accelerator. Pacemaker has integrated circuits as CMOS that are sensitive to intense and pulsed radiation fields. Above 7 MV therapeutic beam is contaminated with photoneutrons that could damage the CMOS. Here, the neutron spectrum and the absorbed dose in a CMOS cell was calculated, also the spectra were calculated in two point-like detectors in the room. Neutron spectrum in the CMOS cell shows a small peak between 0.1 to 1 MeV and a larger peak in the thermal region, joined by epithermal neutrons, same features were observed in the point-like detectors. The absorbed dose in the CMOS was 1:522 x 10^-17 Gy per neutron emitted by the source.

Keywords: Pacemaker; CMOS; radiotherapy; neutrons; Monte Carlo.

 

Resumen

El espectro y la dosis absorbida, debida a neutrones, por un Semiconductor de Óxido Meta´lico Complementario ha sido estimada utilizando métodos Monte Carlo. Eventualmente, una persona con marcapasos se convierte en un paciente oncológico que debe ser tratado en un acelerador lineal. El marcapasos contiene circuitos integrados como los CMOS que son sensibles a los campos de radiaci ón intensos y pulsados. El haz terapéutico de un LINAC operando a voltajes mayores a 7 MV está contaminado con fotoneutrones que pueden dañar el CMOS. En este trabajo se estimó el espectro de neutrones y la dosis absorbida por un CMOS; además, se calcularon los espectros de neutrones en dos detectores puntuales ubicados dentro de la sala. El espectro de neutrones en el CMOS tiene un pico entre 0.1 y 1 MeV y otro en la región de los térmicos, conectados mediante neutrones epitérmicos. Estas mismas características se observan en los otros detectores. La dosis absorbida por el CMOS es 1:522 x 10^-17 Gy por cada neutrón emitido por el término fuente.

Descriptores: Marcapasos, CMOS, radioterapia, neutrones, Monte Carlo.

 

PACS: 87.19.Hh; 07.50.Ek; 87.56.-v; 14.20.Dh; 87.55.K-.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

References

1. W.H. Maisel, M. Moynahan, B.D. Zuckerman, T.P. Gross, O.H. Tovar, D. Tillman, D.B. Schultz, JAMA, 295 (2006) 1901.         [ Links ]

2. M. Allen, Anesthesia 61 (2006) 883.         [ Links ]

3. B. Frizzell, Commun. Oncol., 6 (2009) 469.         [ Links ]

4. G.J. Uiterwaal, B.G.F. Springorum, E. Scheepers, G.S. de Ruiter, C.W. Hurkmans, Neth. Heart J., 14 (2006) 330.         [ Links ]

5. C.W. Hurkmans, E. Scheepers, B.G.F. Springorum, H. Uiterwaal, Radiotherapy and Oncology, 76 (2005) 93.         [ Links ]

6. J.R. Marbach, M.R. Sontag, J. Van-Dyk, A.B. Wolbarst, Med. Phys., 21 (1994) 85.         [ Links ]

7. J.L.M. Venselaar, Radiotherapy and Oncology, 3 (1985) 81.         [ Links ]

8. T. Ferrara, B. Baiotto, G. Malinverni, N. Caria, E. Garibaldi, G. Barboni, M. Stasi, P. Gabriele, Tumori 96 (2010) 76.         [ Links ]

9. A.N. Solan, M.J. Solan, G. Bednarz, M.B. Goodkin, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 59 (2004) 897.         [ Links ]

10. Boston Scientific, Therapeutic Radiation and Implantable Pacemakers and Defibrillators, Boston Scientific Corporation (2008) pp.1-5.         [ Links ]

11. A. Ma, J.B. Awotwi-Pratt, A. Alghamdi, A. Alfuraih, N.M. Spyrou, J. Radioanal. Nucl. Chem., 276 (2007) 119.         [ Links ]

12. J.B. Awotwi-Pratt, N.M. Spyrou, J. Radioanal. Nucl. Chem., 271 (2007) 679.         [ Links ]

13. R.M. Howell, S.F. Kry, E. Burgett, D.S. Followill, N.E. Hertel, Med. Phys., 36 (2009) 4039.         [ Links ]

14. H.R. Vega-Carrillo, E. Manzanares, V.M. Hernández, G.A. Mercado, E. Gallego, A. Lorente, Rev. Mex. Fís., 51 (2005) 494.         [ Links ]

15. H.R. Vega-Carrillo, B. Hernández-Almaraz, V.M. Hernández- Dávila, A. Ortiz-Hernández, J. Radioanal. Nucl. Chem., 283 (2010) 261.         [ Links ]

16. X-5 Monte Carlo Team. (2003). MCNP – A general Monte Carlo N-particle transport code, version 5. Los Alamos National Laboratory Report LA-UR-05-86171.         [ Links ]

17. H.R. Vega-Carillo, A. Baltazar-Raigosa, J. Radioanal. Nucl. Chem., 287 (2011) 323.         [ Links ]

18. G. Tosi, A. Torresin, S. Agosteo, A. Foglio-Para, V. Sangiust, L. Zeni, M. Silari, Med. Phys., 18 (1991) 54.         [ Links ]

19. ICRU. Tissue substitutes in radiation dosimetry and measurement. International Commission on Radiation Units and Measurements Report 44, Bethesda, MD. (1989).         [ Links ]

20. H.R. Vega-Carrillo, E. Manzanares, M.P. Iñiguez, E. Gallego, A. Lorente, (2007). Radiat. Meas., 42 (2007) 413.         [ Links ]

21. H.R. Vega-Carrillo, E. Manzanares, M.P. Iñiguez, E. Gallego, A. Lorente, Radiat. Meas., 42 (2007) 1373.         [ Links ]