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Formalismos de cálculo de unidades de monitor para haces de fotones de alta energía




Enviado por Paul Panizo Olivos



Partes: 1, 2, 3, 4, 5, 6

    1. Resumen
    2. Generadores de haces de
      radiación
    3. Conceptos
      básicos de dosimetría física y
      planificación de tratamientos
    4. Cálculo
      de unidades de monitor para un acelerador
      lineal
    5. Conclusiones
    6. Bibliografía
    7. Anexos

    RESUMEN

    La radioterapia es el uso con fines terapéuticos
    de las radiaciones ionizantes. El tratamiento de radioterapia, es
    un proceso que
    involucra una serie de procedimientos
    previos al tratamiento, siendo el fin primordial entregar la
    dosis de radiación
    máxima al volumen a tratar,
    y minimizar hasta donde sea razonablemente posible la dosis al
    tejido sano.

    En radioterapia externa se han utilizado a lo largo de
    los años distintas fuentes de
    radiación. La dosis suministrada es un parámetro
    dosimétrico muy importante, debido a que la tasa de dosis
    varía con el equipo o máquina de tratamiento. En el
    caso de aceleradores lineales; no se habla de tiempo de
    irradiación sino de unidades de monitor (UM);
    para la entrega de una tasa de radiación al volumen a
    tratar el cálculo de
    UM, involucra muchos parámetros dosimétricos
    dependiendo de la técnica a utilizar.

    En la actualidad, muchos autores han dado formalismos
    sobre el cálculo da las UM las cuales se han ido
    corrigiendo con el tiempo, ya que la dosis suministrada al tejido
    debe ser las más exacta posible; por lo que en el presente
    trabajo se da
    a conocer y presentar el formalismo de la European Society For
    Therapeutic Radiology And Oncology (ESTRO) para el cálculo
    de UM que son necesarias para dar una determinada dosis absorbida
    en un punto para una geometría concreta, pasando de la dosis de
    Unidad de Monitor en condiciones de referencia a la dosis por UM
    en las condiciones de tratamiento; para este paso de las
    condiciones de referencia a las condiciones de tratamiento es
    necesario realizar un gran número de medidas, que pueden
    ser diferentes según que método de
    los dos propuestos por la ESTRO se escoja.

    Podemos decir en un mini-fantoma es útil para
    chequear nuestro procedimiento de
    medida. Por lo tanto las medidas en maniquíes o fantoma de
    agua grande se
    pueden combinar con valores
    tabulados que tengan en cuenta la influencia de la
    radiación dispersa solo en el fantoma y obtener
    así, unos factores de corrección debidos a la
    radiación dispersa únicamente en el cabezal del
    acelerador. Si posteriormente realizáramos una medida en
    un mini-fantoma que coincidiesen con las calculadas,
    podríamos concluir que nuestro procedimiento de medida es
    adecuado.

    ABSTRACT

    The radiotherapy is the use with therapeutic aims of the
    ionizing radiations. The radiotherapy treatment, is a process
    that involves a series of previous procedures to the treatment,
    being the fundamental aim to give the radiation dose Maxima to
    the volume to treat, and to diminish to where is reasonably
    possible the dose to the healthy weave. In external radiotherapy
    radiation sources have been used throughout the years different.
    The provided dose is a very important dosimeter parameter,
    because the rate of dose varies with the equipment or machine of
    treatment. In the case of linear accelerating; not speech of time
    of irradiation but of units of monitor (UM); for the delivery of
    a rate of radiation to the volume to deal with the calculation
    UM, it involves many dosimeter parameters depending on the
    technique to use. At the present time, many authors have given
    formalisms on the calculation gives the UM which have been
    corrected with time, since the dose provided to the weave must be
    most exact possible; reason why in the present work one occurs to
    know and to present/display the formalism of European Society For
    Therapeutic Radiology And Oncology (ESTRO) for the calculation of
    UM that are necessary to give a certain absorbed dose in a point
    for a concrete geometry, happening of the dose of Unit of Monitor
    in conditions of reference to the dose through UM in the
    conditions of treatment; for this passage of the conditions of
    reference to the conditions of treatment it is necessary to make
    a great number of measures, that can be different according to
    that method of both proposed by the ESTRO is chosen. We can say
    in a mini-fantomas is useful to check our procedure of
    measurement. Therefore the measures in dummies or fantoma of
    great water can be combined with values tabs that consider the
    influence of the radiation disperses single in fantoma and to
    obtain thus, factors of correction due to the radiation disperses
    solely in the mall pillow of the accelerator. If later we made a
    measurement in a mini-fantomas that agreed with the calculated
    ones, we could conclude that our procedure of measurement is
    adapted

    INTRODUCCIÓN

    Las Radiaciones ionizantes son capaces de separar
    electrones de los átomos con los que están en
    contacto; los procesos
    físicos consisten en la transferencia de energía.
    Es en donde los tratamientos radioterápicos se basan,
    debido a que la energía transportada por los haces de
    radiaciones ionizantes, es emitida por fuentes de
    radiación. Estas pueden ser isótopos radiactivos,
    los que se caracterizan por un periodo de
    semi-desintegración (tiempo que se necesita para que la
    actividad se reduzca a la mitad), como el tubo de rayos X, Co-60 y
    aceleradores lineales.

    Los aceleradores lineales son capaces de proporcionar
    diferentes tipos de haces de radiación ionizante, para
    tratar a los pacientes, lo que implica una condición muy
    importante: caracterizar con el máximo de precisión
    la repartición de las dosis de radiación que se
    depositan en los tejidos
    expuestos.

    El desarrollo de
    computadoras
    veloces han permitido trabajar en el cálculo
    tridimensional de distribución de energía. De esta
    manera es posible obtener de forma precisa la distribución
    de energía depositada dentro del cuerpo de cada paciente,
    que resulta de la combinación de los rayos X o Co-60 con
    que son tratados; estos
    son los llamados planificadores de tratamiento.

    Los planificadores de tratamiento son muy importantes
    tanto para el calculo de UM como para obtener la curva de
    isodosis.

    La radioterapia es el uso de las radiaciones ionizantes
    para el tratamiento de enfermedades
    neoplásicas, se lleva a cabo a través de dos
    técnicas:

    – Radioterapia externa; en la que se busca eliminar las
    células
    tumorales utilizando haces de radiación ionizante que se
    dirigen desde el exterior del cuerpo del paciente hacia el
    volumen de localización del tumor maligno, y a la vez se
    busca minimizar el daño al
    tejido sano que lo circunda; y la

    – Braquiterapia; que consiste en el uso de fuentes
    radiactivas encapsuladas que se ubican en cavidades naturales
    (intracavitaria).

    ESTRO ha desarrollado un formalismo para calcular las
    unidades de monitor (UM) para tratamientos de radiación
    con haces de fotones proporcionados por aceleradores lineales y
    unidades de Co-60. El formalismo es aplicable a la mayoría
    de situaciones practicas encontradas en radioterapia aplicando
    haces rectangulares, con bloques y con cuñas, todos bajo
    condiciones de distancia fuente – piel fija e
    isocéntricas.

    La base para el procedimiento es la determinación
    de la dosis absorbida por UM bajo las condiciones de la
    referencia: 10 cm. de profundidad en agua, una distancia fuente –
    detector igual a la distancia isocéntrica (generalmente
    100 cm) y en tamaño de campo 10 cm x 10 cm a esta
    distancia, la distancia fuente – piel regular (generalmente 100
    cm.) y un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm, a esta
    distancia. El cálculo de la UM tradicional usando
    cantidades dosimétricas referidas a la dosis máxima
    ha sido reemplazada por un formalismo que aplica las cantidades
    referentes a las medidas a 10 cm de profundidad para todas
    calidades de haces de fotones.

    La razón para este cambio es que
    la máxima dosis depende del grado de contaminación del electrón que
    varía críticamente con el cambio en la geometría
    del haz.

    El uso de los datos medidos en
    un mini-fantoma para las diversas geometrías de
    irradiación adicionales a medidas de fantoma de agua
    grande es recomendado. Es posible de esta manera separar la
    contribución de la dosis debido a la dispersión del
    cabezal del acelerador (o la unidad de Co-60) y debido a la
    dispersión en el fantoma de agua.

    El punto inicial del formalismo es una
    calibración del haz en el punto de referencia. Luego los
    datos de medición obtenidos en el mini-fantoma o en
    el fantoma de agua grande en la geometría de referencia,
    son usados, ya sea en condiciones de distancia fuente –
    piel fija o isocéntrica. Consecuentemente cuatro grupos de
    ecuaciones se
    derivan su relación mutua se describe.

    El presente formalismo nos proporciona la
    definición de las cantidades físicas así
    como las ecuaciones para el cálculo de la UM. Estas
    ecuaciones consideran todos los efectos físicos posibles
    que influyen en la entrega de la dosis en un punto
    específico. Sin embargo no se proporciona una información cuantitativa sobre la magnitud
    y variación de varias cantidades físicas, los
    factores de corrección y los factores de
    conversión. Algunas cantidades o factores de
    corrección son esenciales para el cálculo preciso
    del número de UM para una entrega de dosis
    especifica.

    La idea principal, es presentar el formalismo de la
    ESTRO para los cálculos de UM a lo largo del eje
    del haz central para dar una determinada dosis absorbida en un
    punto para una geometría concreta, pasando de la dosis por
    UM en las condiciones de referencia a la dosis por UM en las
    condiciones de tratamiento.

    El presente trabajo consta de tres
    capítulos:

    – Capítulo I

    Generadores de Haces de Radiación, que
    describe en forma general las características y uso del
    Acelerador Lineal así como la descripción de sus partes y
    componentes.

    – Capitulo II

    Conceptos básicos de Dosimetría
    Física y
    Planificación de Tratamientos
    ,
    aquí se describe en forma breve y concisa los
    términos usados en el presente trabajo básicamente
    enfocados al sistema de
    Planificación, también se describe su uso en el
    tratamiento de pacientes.

    -Capitulo III

    Cálculo de Unidades de Monitor para un
    Acelerador Lineal
    , en donde se explica el formalismo
    tradicional
    teniendo en cuenta dos tipos de tratamiento: SSD
    con fotones y distancia isocéntrica con fotones.
    Además de formalismo ESTRO en donde explicamos las
    ecuaciones para el calculo de UM y algunas características
    de los haces de fotones.

    CAPÍTULO I

    I.- GENERADORES
    DE HACES DE RADIACIÓN

    Durante el primer cuarto de siglo se fueron iniciando
    los usos clínicos de las radiaciones ionizantes. Las
    fuentes radiactivas ( 226Ra,
    131I,137Cs,…) se comenzaron a usar en
    terapia, apareciendo también los primeros efectos nocivos.
    Los rayos X tuvieron un uso primordial con fines
    diagnósticos, aunque también se emplearon en
    terapia superficial y profunda según las distintas
    energías generadas por los tubos de voltaje. Sin embargo,
    el uso de estos aparatos quedaba restringido a energías
    medias ( 100 – 300 KeV ) ya que la obtención de
    haces más energéticos, y por lo tanto más
    penetrantes suponía un gran incremento en los costos sin
    obtener grandes diferencias en las características de
    estos.

    De este modo se comienza a desarrollar máquinas
    capaces de generar mayores voltajes (por encima de 1 MeV ) que
    van a permitir tratar zonas más profundas del organismo
    debido a su mayor poder de
    penetración. La invención del acelerador lineal por
    Wideroe (1928) y el betatrón ideado por Kerst (1943),
    así como el desarrollo de otros aceleradores de
    partículas (ciclotrón) y las maquinas de
    isótopos, provoco un fuerte cambio en la práctica
    de la radioterapia. A partir de los años cuarenta las
    maquinas de isótopos (60Co, 137Cs)
    eran las principales fuentes de radiación. Con el
    desarrollo de los aceleradores estos las han ido sustituyendo (en
    la actualidad prácticamente no existen bombas de
    137Cs) a la vez que se ha incorporado el uso de
    partículas diferentes a fotones y electrones en la
    terapia. Estas partículas (protones, neutrones…) son
    generados en ciclotrones y grandes aceleradores, aprovechando sus
    propiedades físicas.

    Partes: 1, 2, 3, 4, 5, 6

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