Fundamentos de Braquiterapia y Radiactividad: Conceptos Esenciales

Braquiterapia: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

La braquiterapia, también conocida como curiterapia o radioterapia interna, es una técnica de radioterapia que implica la colocación de fuentes radiactivas encapsuladas directamente dentro o en la proximidad de un tumor (a corta distancia).

Radiactividad

La radiactividad es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, denominados radiactivos, emiten radiaciones de forma espontánea.

Objetivo de la Braquiterapia

El principal objetivo de la braquiterapia es administrar dosis altas de radiación directamente al tumor, minimizando las dosis a los tejidos colindantes y órganos de riesgo.

Indicaciones del Tratamiento

Este tratamiento se emplea principalmente en tumores pequeños (generalmente menores de 2 cm) y en casos donde no se requiere irradiar áreas linfáticas extensas.

Innovaciones en Braquiterapia

• Posibilidad de realizar el implante de fuentes radiactivas mediante técnicas de carga diferida.
• Utilización de radionúclidos artificiales.
• Capacidad de realizar dosimetrías computarizadas precisas.
• Implementación de nuevas tecnologías en imagen (como TAC y ecografías) para una planificación y verificación más exactas.

Leyes de Desintegración Radiactiva (Frederick Soddy y Kasimir Fajans)

Las leyes de desintegración radiactiva describen cómo los núcleos inestables se transforman, emitiendo partículas y energía. A continuación, se detallan los principales tipos de desintegración:

Desintegración Alfa (α)

Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa (un núcleo de Helio, ⁴He), la masa del átomo resultante (A) disminuye en 4 unidades y el número atómico (Z) disminuye en 2 unidades.

Desintegración Beta (β)

En la desintegración beta, el número atómico (Z) aumenta o disminuye en 1 unidad, mientras que la masa atómica (A) se mantiene constante. Existen dos tipos principales:

• Desintegración Beta-menos (β⁻): Un neutrón se transforma en un protón, un electrón (partícula beta) y un antineutrino electrónico. El número atómico (Z) aumenta en 1.
  n → p+ + e− + ν̅e
• Desintegración Beta-más (β^+): Un protón se transforma en un neutrón, un positrón (partícula beta) y un neutrino electrónico. El número atómico (Z) disminuye en 1.
  p+ → n + e+ + νe

Desintegración Gamma (γ)

Cuando un núcleo excitado emite radiación gamma (fotones de alta energía), no varía ni su masa ni su número atómico. El núcleo solo pierde una cantidad de energía (hν), donde 'h' es la constante de Planck y 'ν' es la frecuencia de la radiación emitida.

Captura Electrónica

En este proceso, el núcleo captura un electrón (e⁻) de una capa interna (generalmente la capa K) del propio átomo. Un protón y el electrón se juntan, transformándose en un neutrón y un neutrino. El número atómico (Z) disminuye en 1, y la masa atómica (A) se mantiene constante.
p+ + e− → n + νe

Conversión Interna

La conversión interna es un proceso en el que un núcleo excitado transfiere su energía directamente a un electrón de una capa atómica interna (comúnmente la capa K), expulsándolo del átomo. El hueco dejado por este electrón es ocupado por otro electrón de una capa superior más energética, y la diferencia de energía se emite en forma de rayos X característicos o, en algunos casos, como electrones de Auger. Este proceso compite con la emisión gamma.
Ejemplo de esquema de desexcitación: X* → γ (35 eV, 7%) + e− (93%)

Magnitudes de Radiactividad y Dosimetría

Para cuantificar la radiactividad y sus efectos, se utilizan diversas magnitudes:

• Constante de Desintegración (λ): Es la probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo radiactivo se desintegre.
  λ = dP/dt
• Periodo de Semidesintegración (t_1/2): También conocido como vida media, es el tiempo promedio necesario para que la actividad de una muestra de radionúclidos se reduzca a la mitad de su valor inicial.
  t1/2 = ln(2) / λ
• Actividad (A): Representa el número de transformaciones nucleares espontáneas por unidad de tiempo. Sus unidades son el Becquerel (Bq), que equivale a una desintegración por segundo, y el Curie (Ci).
  A = dN / dt
• KERMA (K): (Kinetic Energy Released per unit MAss) Es el cociente de la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por radiación indirectamente ionizante en un volumen de material, dividido por la masa de ese volumen. Su unidad es el Gray (Gy), que equivale a 1 J·kg⁻¹.
  K = dE / dm
• Constante de Tasa de KERMA en Aire (Γ_δ): Es la tasa de KERMA en aire a una distancia específica de una fuente puntual, por unidad de actividad de la fuente. Se utiliza para caracterizar la emisión de radiación de una fuente.
  Unidad: m^²·J·kg⁻¹ = m^²·Gy·Bq⁻¹·s⁻¹
  Γδ = r² · Kδ / A