Formalismos de cálculo de unidades de monitor para haces de fotones de alta energía
- Resumen
- Generadores de haces de
radiación - Conceptos
básicos de dosimetría física y
planificación de tratamientos - Cálculo
de unidades de monitor para un acelerador
lineal - Conclusiones
- Bibliografía
- 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.
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