objetivos: conocer los distintos tipos de radioterapias y los mecanismos que asociados a estos. 1...

Objetivos: Conocer los distintos tipos de radioterapias y los mecanismos que asociados a estos.

1

Métodos y Terapias2.1 Introducción

www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica

Universidad Austral de ChileValdivia, Chile

Cáncer: Causa

2www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Heredado

RadiaciónQuímicos

Virus

Cromosomasy ADN

Daño

Cáncer: Mecanismo

3www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Multiplicación normal

Celda con defecto

Alternativa: suicidio

Alternativa: multiplicación

Primeramutilación

Segundamutilación

Terceramutilación

Cuartamutilación

Multiplicacióndescontrolada

Cáncer: Desarrollo

4www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Inicio

Multiplicación

Distribución y proliferaciónen nueva localización

Sistema sanguíneo y linfático

Método de combate IMRT: destruir célula

5www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

IMRT = Radioterapia de intensidad modulada

Problema: maximizar celdas cancerígenas minimizar celdas sanas

Mecanismo de daño de Células

6

+ O 2 para “fijar” el daño

R• + O 2 → RO•

Fotón

Fotón

Acción directa

Acción indirecta(dominante en radiación X)

www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Daño al ADN

7www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Cambio de basePerdida de base

Dimer

QuiebredobleDSB30-40/Cel Gy

QuiebreSimpleSSB1000/Cel Gy Cross link de proteínas 50 /Cel Gy

Ruptura compleja (SSB+base) 60/Cel Gy

Mecanismos de transportes

8www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Electrones

GeneraElectrones

vía Scattering

Rayos Gama

Equipo oFuente de radiación

Paciente

KERMA = Kinetic Energy Released in MAtter

Fuentes

9www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Equipo oFuente de radiación

LinacRayos X

Generador van de Graff

Fuente de radiación

(α,β,γ)

BraquiterapiaPartículasCargadas

(α,β,p)Rayos γ (X)

Nota: en esta parte del curso no se consideran neutrones

Flujo de fotones y partículas

10www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Flujo de partículas/fotones por sección y tiempo [1/m2s]

Energía por sección [J/m2]

Partículas/Fotones por sección [1/m2]

Flujo de energía por sección y tiempo [J/m2s]

ICRU 33: Radiation Quantities and Units

Fuentes de radiación

11www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

Cuando estudiamos equipamiento vimos que los fotones provenían de la interacción de la materia con los electrones que se aceleraban.

Sin embargo se pueden generar rayos γ en forma directa empleando el decaimiento radiactivo de núcleos inestables.

Existen cuatro mecanismos básicos:

• Un protón se transforma en un neutrón (emitiendo un positrón)

• Un neutrón se transforma en un protón (emitiendo un electrón)

• El núcleo reduce masa emitiendo una partícula α

• Liberación de un neutrón por un proceso de fisión

Fuentes de radiación

12www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

EjemploDecaimientoβ-

EjemploDecaimientoα

Incremento en Z

Energía liberada como fotón

Decremento de A y Z

Energía liberada como fotón

Fuentes de radiación

13www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

Ley de decaimiento:

Actividad de la muestra [Bq=1/s]Numero de núcleos [-]Tiempo medio de vida [s]Constante de decaimiento [1/s]

ANTλ

Unidad Bq: 1 BequerelUnidad antigua: 1 Ci (Curie)Conversión: 37 mCi = 1 MBq1 Ci = 3.7×1010 1/s

Definición histórica de la exposición

14www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

La medición de radiación se hizo históricamente con cámaras de ionización.

1R = 2.58x10-4 C/kg

Como referencia se creo la unidad Roentgen que equivale a la cantidad de radiación que ioniza en 1 kg de aire a una atm y 22C la cantidad de 2.58x10-4 C:

Exposición

15www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

La relación entre actividad y la exposición es:

Elemento Γ137Cs 3.3x10-4

57Co 1.32x10-3

22Na 1.20x10-3

60Co 1.33x10-3

Exposición [R]Actividad [R]Distancia [m]Constante de exposición [R m2]

XADΓ

Dosis

16www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

La Dosis se define como

Los factor de conversión son:

Si se conoce la relación de la energía de la radiación con respecto de la densidad de la materia se puede convertir la exposición en dosis:

Medio Factor (Gy/R)

Aire 0.00876

Musculo, Agua 0.009

Hueso 0.02-0.04

Tipos de terapias

17www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Tres tipos básicos

Aquí estudiaremos en general el comportamiento de partículas cargadas y su interacción con la materia y en particular el comportamiento de electrones, que por tener una masa menor, muestran un comportamiento distinto.

Con partículas cargadas (alfa, electrones, protones, etc.)

Con fotones

Aquí estudiaremos como estos interactúan con la materia hasta generar electrones en que aplica lo visto en el punto anterior.

Con neutrones

No vistos aquí