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Fecha
2025-10-14
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Editorial
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Resumen
Introducción: La integración de la resonancia magnética en radioterapia introduce campos magnéticos que modifican las trayectorias de los electrones secundarios. Esto puede redistribuir la dosis y, potencialmente, alterar la radiólisis del agua y el daño al ADN a escala nanométrica. La evidencia experimental es mixta, por lo que se plantea un estudio numérico multiescala para estudiar estos efectos. Objetivo: evaluar el impacto radiobiológico de campos magnéticos transversales (0–10 T) sobre el número de radicales libres y el daño al ADN (daño directo e indirecto en roturas de cadena de ADN simples y dobles) con simulaciones Monte Carlo (TOPAS-nBio). Metodología: (1) simulación macroscópica de un haz de fotones clínico de 6 MV en agua para generar archivos de espacio de fases; (2) simulación microscópica para cuantificar radicales libres; (3) simulación microscópica de daño en un núcleo con modelo detallado de cromatina para cuantificar daño directo e indirecto a
la molécula. Resultados: el campo reduce la fluencia de electrones a 10 cm de profundidad en agua y desplaza el espectro a energías más bajas (-14% en conteo y -18% en energía media entre 0 y 10 T), rompiendo la simetría azimutal. En la fase química aumentan •OH y e−aq y, por recombinación, H2O2 conforme crece la intensidad de campo. El daño al ADN por unidad de dosis también crece con el campo y está dominado por la vía indirecta, con significancia estadística para roturas simples a partir de 3 T. Por otro lado, las roturas de cadena dobles no muestran cambios significativos en el rango explorado. Conclusiones: la metodología multiescala captura cómo el campo remodela la fuente electrónica y, en consecuencia, aumenta radicales y roturas de cadena de ADN simples. Bajo condiciones clínicas (0.5–1.5 T), las diferencias no alcanzan significación estadística, en concordancia con parte de la literatura publicada.
Introduction: The integration of MRI into radiotherapy introduces magnetic fields that modify the trajectories of secondary electrons. This can redistribute the dose and, potentially, alter water radiolysis and DNA damage at the nanometric scale. The experimental evidence is mixed, so a multiscale numerical study is proposed to investigate these effects. Objective: to evaluate the radiobiological impact of transverse magnetic fields (0–10 T) on the number of free radicals and DNA damage (direct and indirect damage in single- and double-strand DNA breaks) using Monte Carlo simulations (TOPASnBio). Methodology: (1) macroscopic simulation of a 6 MV clinical photon beam in water to generate phase-space files; (2) microscopic simulation to quantify free radicals; (3) microscopic simulation of damage in a nucleus to quantify direct and indirect damage to the DNA. Results: the field reduces electron fluence at 10 cm depth in water and shifts the spectrum to lower energies (-14% in count and -18% in mean energy between 0 and 10 T), breaking azimuthal symmetry. In the chemical stage, •OH, e−aq and H2O2 increase with the field. DNA damage per Gray also increases with the field and is dominated by the indirect pathway, with statistical significance for single-strand breaks from 3 T onward. On the other hand, double-strand breaks show no significant changes in the explored range. Conclusions: the multiscale methodology captures how the field reshapes the electron source and, consequently, increases radicals and single-strand DNA breaks. Under clinical conditions (0.5–1.5 T), the differences do not reach statistical significance, in agreement with part of the published literature.
Introduction: The integration of MRI into radiotherapy introduces magnetic fields that modify the trajectories of secondary electrons. This can redistribute the dose and, potentially, alter water radiolysis and DNA damage at the nanometric scale. The experimental evidence is mixed, so a multiscale numerical study is proposed to investigate these effects. Objective: to evaluate the radiobiological impact of transverse magnetic fields (0–10 T) on the number of free radicals and DNA damage (direct and indirect damage in single- and double-strand DNA breaks) using Monte Carlo simulations (TOPASnBio). Methodology: (1) macroscopic simulation of a 6 MV clinical photon beam in water to generate phase-space files; (2) microscopic simulation to quantify free radicals; (3) microscopic simulation of damage in a nucleus to quantify direct and indirect damage to the DNA. Results: the field reduces electron fluence at 10 cm depth in water and shifts the spectrum to lower energies (-14% in count and -18% in mean energy between 0 and 10 T), breaking azimuthal symmetry. In the chemical stage, •OH, e−aq and H2O2 increase with the field. DNA damage per Gray also increases with the field and is dominated by the indirect pathway, with statistical significance for single-strand breaks from 3 T onward. On the other hand, double-strand breaks show no significant changes in the explored range. Conclusions: the multiscale methodology captures how the field reshapes the electron source and, consequently, increases radicals and single-strand DNA breaks. Under clinical conditions (0.5–1.5 T), the differences do not reach statistical significance, in agreement with part of the published literature.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Citación
Serrano Rueda, Sergi (2025), Influencia de campos magnéticos en la eficacia radiobiológica de la radioterapia con fotones.Trabajo de Fin de Máster. Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)
Centro
Facultad de Ciencias
Departamento
Física Matemática y de Fluídos