MÁQUINAS PARA RADIOTERAPIAEXTERNA. Johnatan Agudelo Múnera. Física de Radiaciones. 2012. CONTENIDO Introducción. Introducción radioterapia. - Introducción teleterapia. Rayos X y Unidades. - Aceleradores de partículas Rayos Gamma y Unidades. Radioterapia con otras radiaciones. Consideraciones de Blindajes. - INTRODUCCIÓN Quimioterapia.INTRODUCCIÓN RADIOTERAPIA. Técnicas de tratamiento de cánceres: Cirugía. Radioterapia . . Tratamiento del cáncer. Seguimiento. Estudios genéticos de población.«Oncología.» Técnica de la física médica que mediante el empleo de radiaciones ionizantes se encarga de: Diagnóstico del cáncer.«Radiología terapéutica. .» .Radioterapia: . . Lo que no es radioterapia: Radiología. Oncologístas. Según la distancia a la que se encuentre la fuente de radiación: Braquiterapia. Teleterapia o radioterapia externa. (Lejos). Físicos Médicos. (Cerca-Inserción). Medicina nuclear. Técnicos en radiación.Equipo de radioterapia: Dosimetristas. INTRODUCCIÓN TELETERAPIA. . 1895: «Röentgen descubre los rayos X» Las máquinas utilizadas involucran tubos de rayos X y algunos aceleradores de partículas. . » Terapia con fotones mucho más energéticos .1950: «Se construye la primer unidad de 60𝐶𝑜 para teleterapia. .» Un montaje más isocéntrico y con un mayor rango de energías.1957: «Se construye el primer acelerador lineal LINAC. iones pesados».» Partículas más «exóticas»: Protones. neutrones. .1960: «Adicional a los LINACS se comienzan a utilizar diferentes aceleradores clínicamente. piones. RAYOS X Y UNIDADES (RÖENTGENTERAPIA) . (Picos). (20%) Radiación de frenado.RAYOS X - Producción: Electrones de alta velocidad que impactan contra un blanco: Perdidas de energía en forma de calor. Radiación característica. (99%). (Bremsstrahlung).(80%) . 𝐼 ℎ𝜈 = 𝐶𝑍(𝐸𝑚𝑎𝑥 − 𝐸) . : (10kV – 20kV) HVL: 0. . . Megavoltaje (Mayores que 1MV): Mayor dosis debajo de la piel. .TIPOS DE RAYOS X CLÍNICOS De acuerdo al potencial: Kilovoltaje: Piel Y Tumores Poco Profundos.15 mm de Al.02 mm – 3.Rayos de Ortovoltaje o Terapia Profunda: (150kV – 400kV) HVL: 0.02 mm – 0. .Rayos de corta distancia o Terapia de Contacto: (10kV – 60kV) HVL: 0.3 mm de Al.Rayos Grenz (Grenze: Frontera). .Rayos superficiales o Terapia Superficial: (50kV – 150kV) HVL: 1mm – 8mm de Al.5 mm – 4mm de Cu. La mayoría interactúa mediante efecto Compton. La mayoría interactúa por efecto fotoeléctrico. . Capa Hemirreductora (HVL – Half Value Layer): Representa el grosor de un material atenuador que disminuye la intensidad del rayo hasta la mitad de su valor inicial.FACTORES DE CALIDAD DE LOS RAYOS X No es práctico caracterizar el rayo a partir de su espectro. . Medida - - - de HVL: «Buena geometría» para evitar efectos de dispersión. (Cámara de ionización). Se suele dar en milímetros de Aluminio o Cobre puros. Una distancia razonable entre el atenuador y el aparato medidor. Coeficiente de homogeneidad: 𝐻𝑉𝐿1 𝜅= 𝐻𝑉𝐿2 − 𝜅 = 1 Para rayos monocromáticos. − 𝜅 < 𝑜 > 1 Para rayos heterogéneos. Energía efectiva de un rayo X heterogéneo: Se define como la energía equivalente a un rayo con fotones mono-energéticos que produce el mismo valor de HVL. . .UNIDADES DE RAYOS X KILOVOLTAJE - Componentes: Tubo de rayos X. .Amplificación del Voltaje y Corriente: . Rayos superficiales (50kV – 150kV): Compositas delgadas de Cobre y Aluminio.Rayos de ortovoltaje (150kV – 400kV): Compositas delgadas de Cobre y Alumnio estrictamente ordenadas. . . Revólver de Filtros: . .La energía media del espectro aumenta y la intensidad transmitida disminuye (Aceptablemente). .Los fotones menos energéticos se atenúan mejor que los más energéticos. .Sección eficaz fotoeléctrica: 𝑘𝑍 4 𝜎𝑝ℎ ≅ (ℎ𝜈)3 .La probabilidad de que un fotón produzca efecto fotoeléctrico disminuye conforme la energía aumenta. - Colimadores: . . .Mantenimiento: . existen 3 tipos de aceleradores: . De acuerdo a la producción del campo y a cómo el campo acelera las partículas.Un campo electro-magnético se aplica para acelerarla.La partícula debe estar cargada. .UNIDADES DE RAYOS X MEGAVOLTAJE Aceleradores de partículas: . Electrostáticos: Campos eléctricos electrostáticos (Conservativos) a partir de una diferencia de potencial fija. 1MV – 3MV . Circulares: Campos eléctricos y magnéticos variables producen trayectorias cerradas que se recorren varias veces permitiendo una aceleración gradual. . . Fuerza centrípeta: 𝐹𝐵 = 𝑞𝑣 𝑥𝐵 = 𝑞𝑣𝐵 = 𝑚𝛼 𝑣2 𝑞𝑣𝐵 = 𝑚 𝑟 𝑣 𝑟 = 𝑚 Radio de la trayectoria. Energía: E = 1 𝑚𝑣 2 2 = 𝑞2 𝐵2 𝑟 2 2𝑚 . 𝑞𝐵 Frecuencia de ciclotrón: Período del movimiento: 𝑣 𝜔𝐵 = 𝑟 2𝜋 𝑇= 𝜔𝐵 = = 𝑞𝐵 𝑚 𝑞𝐵 2𝜋 𝑚 El período del campo corresponde la mitad período de ciclotrón. - Betatrón: (10 MV – 50MV) . Ciclotrón: (Rayos de protones y neutrones) .. Sincrotón: (3GeV – 7TeV): Espectroscopía. CERN .LHC - . . - - Producir una corriente monoenergética de electrones concentrada en un punto muy pequeño (Como un Láser). . Se utilizan ondas electromagnéticas en el orden de las radio-frecuencias para acelerar electrones a través de un tubo lineal que funciona como una guía de ondas. Lineales (LINACS): Electrones acelerados que se pueden usar directamente en radioterapia o en la producción de rayos X. • Componentes: . Tubo acelerador: Guía de ondas con alto vacío con un sistema de bobinas para correjir la trayectoria del haz. . . . .Deflector magnético: Imán que desvía los electrones que circulan en el tubo para enforcarlos en el blanco. amplifica y transmite microondas.Generador de Radiofrecuencias: Genera.Cañón de electrones: Produce electrones libres que entran en la guía aceleradora.. .Cañón de electrones: . (3MW). - .Generador de radiofrecuencias: Magnetrón: Oscilador que produce microondas de alta potencia. . Klistrón:(Oleaje): Amplificador de potencia de alta frecuencia. . Recibe las ondas del magnetrón de 3MW y da a la salida ondas de 7MW. . .- Tubo acelerador: La guía aceleradora está dividida en cavidades de resonancia. El campo eléctrico oscila en cada cavidad con la frecuencia de las ondas producidas en el Klistrón. de forma que van siendo acelerados a lo largo de la guía. . En cada cavidad encuentran a favor el campo. Los electrones son inyectados formando pequeños paquetes en fase. son necesarias guías muy grandes y por tanto cabezales muy grandes. siendo los más energéticos . Por lo tanto.Deflector magnético: Para conseguir rayos X de alta energía. Los electrones son desviados por electroimanes. es necesario curvar los electrones antes de que lleguen a la ventana de salida.. . . . . . . RAYOS GAMMA Y UNIDADES (COBALTO-TERAPIA) . Características: - Alta energía. Actividad alta. . Vida media relativamente larga.RAYOS GAMMA Fuentes - de rayos gamma: Nucleidos que sufren desintegraciones 𝛽 resultandod en una hija excitada que produce radiación gamma. . - - Diseño estándar: 2cm de diámetro por 2. Se reemplazan tras pasar un período de vida media. Aunque a veces por motivos económicos el uso se prolonga.33MeV.5cm largo. .17MeV y 1. Los electrones que se producen se absorben en el filtro y producen espectros de rayos X despreciables. Se producen dos fotones gamma: 1. UNIDADES DE RAYOS GAMMA UNIDAD DE COBALTO-60 Componentes: . Movimientos: Estacionarias. . Rotatorias e Isocéntricas. . Contenedor que actúa como blindaje. . Cabezal: . . .Colimador que define el tamaño del campo de radiación.Dispositivo de apertura y cierre para controlar las dosis. B. La fuente se aloja en un cilindro rotatorio que la posiciona hacia abajo. C. Por acción neumática la fuente se desliza por fuera del blindaje (Drawer) en condición de irradiación y se retorna por el mismo mecanismo al finalizar el tratamiento.A. La fuente se encuentra fija y quien se desplaza es el cabezal (Shutter). . .Colimador: . . . . RADIOTERAPIA DE OTRAS RADIACIONES . También es posible hacer radioterapia con partículas más pesadas como: Neutrones: Producidos en generadores y ciclotrones. Carbono. Nitrógeno. Iones pesados: (Helio. Argón. Neón) producidos en sincro-ciclotrones. . Protones: Producidos en sincrotones y ciclotrones. CONSIDERACIONES DE BLINDAJE . Concreto ordinario o plomo. Concreto de alta densidad y bastante gruesos o plomo (Muy costoso). El espesor de los blindajes es inversamente proporcional a la densidad del material. .• Todos los equipos deben estar en un cuarto debidamente blindado que cumpla con la especificaciones internacionales de protección radiológica. • Rayos X de Kilovoltaje: Predomina el efecto fotoeléctrico. • Rayos X de Megavoltaje: Predomina el efecto Compton. • Cobalto 60: Necesariamente plomo.