Equipos de Teleterapia: Características, Funcionamiento y Aplicaciones en Radioterapia

Equipos de Teleterapia: Características, Funcionamiento y Aplicaciones

1. Equipos de Teleterapia: Tipos y Descripción

Existen varios tipos de equipos de teleterapia, cada uno con características específicas en cuanto a la radiación emitida y su aplicación. A continuación, se describen brevemente:

• Equipos de Ortovoltaje (Rx): Estos equipos emiten radiación electromagnética (Rx) de baja energía, del orden de los keV (kiloelectronvoltios). La radiación no tiene masa ni carga eléctrica. La distancia fuente-piel es pequeña debido a la baja energía utilizada.
• Unidad de Cobalto: Emite radiación electromagnética gamma con una energía del orden del MeV (megaelectronvoltio). La distancia fuente-superficie es de aproximadamente 80 cm.
• Acelerador Lineal de Electrones (ALE): Este equipo puede emitir electrones o Rx, con energías del orden de decenas de MeV, dependiendo del tumor y del paciente.
• Equipos de Partículas Pesadas (Protones, Neutrones): Emiten partículas pesadas como protones o neutrones, con alta energía cinética. Tanto los neutrones como los protones tienen una masa aproximada de 1 UMA (Unidad de Masa Atómica), considerablemente mayor en comparación con la radiación electromagnética (sin masa) y los electrones (masa muy pequeña).

2. Producción del Cobalto 60

El isótopo de cobalto utilizado en las unidades de teleterapia es el Cobalto 60 (⁶⁰Co), con un número másico A = 60. Se produce mediante la interacción de un neutrón con el isótopo de Cobalto 59 (⁵⁹Co), emitiendo radiación gamma como consecuencia:

n + ⁵⁹Co → ⁶⁰Co + radiación gamma

3. Desintegración del Cobalto 60 y Radiación Utilizada en Tratamientos

El Cobalto 60 (⁶⁰Co) es inestable y sufre un proceso de desintegración radiactiva. En este proceso, emite una partícula beta menos (β-) y dos fotones gamma, ambos con una energía aproximada de 1 MeV. El resultado de esta desintegración es un núcleo de Níquel 60 (⁶⁰Ni):

⁶⁰Co → ⁶⁰Ni + β- + γ + γ (aprox. 1 MeV cada uno)

En los tratamientos de teleterapia con Cobalto 60, se utiliza principalmente la radiación gamma emitida.

4. Componentes de la Unidad de Cobalto

La unidad de Cobalto se compone de varios elementos clave:

• Cabezal: Es la parte del equipo de donde emerge la radiación gamma.
• Brazo o Gantry: Soporta el cabezal y tiene la capacidad de girar 180º en ambos sentidos, permitiendo la aplicación de diferentes campos de radiación.
• Mesa de Tratamiento: Se puede desplazar en tres direcciones del espacio y rotar, permitiendo un posicionamiento preciso del paciente.
• Conjunto de Colimadores: Su función principal es limitar el tamaño del campo irradiado. Están construidos con un material denso para atenuar la energía radiactiva.
• Telémetro: Dispositivo que mide la distancia fuente-superficie, típicamente entre 80 y 100 cm.
• Sala de Control: Espacio donde el técnico de teleterapia opera el equipo.
• Sistema de Comunicación con el Paciente: Interfono para la comunicación con el paciente durante el tratamiento.
• Dispositivos de Parada de Emergencia: Permiten detener la unidad en caso de una situación de emergencia.

5. Principios Básicos del Funcionamiento de un Acelerador Lineal de Electrones (ALE)

Un acelerador lineal de electrones (ALE) tiene una geometría similar a la de un equipo de Cobalto. Posee un cátodo que se ioniza, produciendo una emisión de electrones. Estos electrones interactúan con un material llamado ánodo, generando múltiples colisiones inelásticas y radiativas. Las colisiones inelásticas producen Rx característicos, mientras que las colisiones radiativas generan Rx de frenado, que son los utilizados en el tratamiento.

El ALE permite trabajar con electrones (partículas cargadas) o Rx (radiaciones electromagnéticas). Para que los electrones colisionen de forma inelástica y radiativa con el ánodo, necesitan una alta energía cinética. Esta aceleración se logra mediante ondas electromagnéticas llamadas microondas.

6. Diferencias entre el Cobalto 60 y los Aceleradores Lineales

• Fuente de Radiación: En el Cobalto 60, la fuente emisora de radiación son isótopos radiactivos de Cobalto 60. En el acelerador, la radiación se genera artificialmente y solo se emite cuando el equipo está conectado.
• Tipo de Radiación y Energía: El Cobalto 60 emite radiación gamma con una energía de alrededor de 1 MeV. El acelerador puede generar electrones y/o fotones de diversas energías.
• Conformación del Haz: En el Cobalto 60, se utilizan colimadores para conformar el haz de radiación. En los aceleradores modernos, además de los colimadores, se emplean colimadores multiláminas, que permiten una mejor conformación del haz y una mayor protección de los órganos sanos.

7. Uso del Maniquí de Agua en Teleterapia

El maniquí de agua es utilizado por los físicos médicos para estudiar el comportamiento del haz de radiación al interactuar con un medio. El maniquí de agua es el más adecuado porque el cuerpo humano está compuesto en gran porcentaje por agua, y por lo tanto, la mayoría de las ionizaciones se producen en este medio.

8. Rendimiento en Profundidad y Curva de Rendimiento

El rendimiento en profundidad estudia el comportamiento del haz de fotones a medida que penetra en un medio, como el maniquí de agua. Se considera que el haz viaja en la dirección del eje Z, que coincide con el eje del haz.

En la superficie del agua, ya existe un cierto valor de rendimiento de la radiación y dosis depositada. Este valor aumenta a medida que el haz profundiza hasta alcanzar un máximo (100%), y luego disminuye.

La curva de rendimiento en profundidad representa gráficamente este comportamiento. Muestra el rendimiento en función de la profundidad. Nunca es cero en la superficie. A mayor energía del haz, el 100% del rendimiento se alcanza a mayor profundidad. A menor energía, la atenuación es mayor.

9. Isodosis y Mapa de Isodosis de un Haz de Fotones

• Isodosis: Es el lugar geométrico de todos los puntos de un medio (paciente o maniquí) que reciben la misma dosis de radiación.
• Mapa de Isodosis: Conjunto de isodosis. Permite conocer el comportamiento del haz de fotones en un medio, incluso fuera del haz de radiación.

10. Radiación Difusa: Direcciones de Propagación y Probabilidad

La radiación difusa es el conjunto de electrones liberados por ionización y fotones secundarios producidos por la interacción de fotones con un medio. Se propaga en diferentes direcciones:

• Principalmente, en la misma dirección que la radiación incidente.
• En cantidades menores, pero apreciables, en dirección oblicua hacia adelante.
• En menor cantidad, en ángulo recto con la dirección de la radiación incidente (difusión lateral).
• Y, finalmente, en dirección oblicua hacia atrás e incluso a 180º (retrodifusión, la menos probable).

11. Rendimiento en Profundidad del Haz de Electrones

Las curvas de rendimiento en profundidad para un haz de electrones son similares a las de un haz de fotones. A mayor energía, el 100% de la dosis se deposita a mayor profundidad, y la dosis en superficie también es mayor.

• Meseta: Representa la parte inicial de la curva, desde el inicio hasta el 100%. Es más horizontal a mayor energía del haz de electrones.
• Alcance al 100%: Se estima dividiendo la energía del haz (en MeV) entre 5. El resultado se obtiene en cm.
• Alcance Terapéutico: Profundidad a la que se alcanza el 85% de la dosis después del 100%. Se estima dividiendo la energía (en MeV) entre 3. El resultado se obtiene en cm.
• Alcance Práctico: Profundidad a la cual el porcentaje de dosis es muy pequeño y comienza la cola de Rx de frenado. Se estima dividiendo la energía (en MeV) entre 2. El resultado se obtiene en cm.

12. Diferencias en el Mapa de Isodosis entre Haces de Fotones y Electrones

Debido a que los electrones depositan su dosis en una zona más pequeña y a su naturaleza (masa y carga eléctrica), los mapas de isodosis de los electrones se extienden menos en el eje Z y las dosis se mantienen más constantes. Se obtiene un mapa de isodosis de menor longitud y más ancho, con una forma similar a un champiñón o a una pata de elefante.

13. Colimadores: Definición y Función

Los colimadores son dispositivos que se colocan a la salida del haz de radiación para limitar el tamaño del campo irradiado. Existen diferentes tamaños y están construidos con un material denso.

14. Cuñas: Definición y Función

Las cuñas son dispositivos en forma de cuña, fabricados con un material denso de alto número atómico. Su función es compensar las diferencias en la absorción del medio, también se llaman filtros, para lograr una dosis lo más uniforme posible en el medio irradiado.

15. Bolus: Definición y Función

El bolus es un material que se coloca sobre el paciente para aumentar la dosis en la superficie. Se utiliza principalmente en tratamientos con electrones.