Fundamentos de Dosimetría en Radioterapia: Principios, Métodos y Efectos Biológicos

1. Dosimetría: Conceptos Fundamentales y Métodos de Medición

La dosimetría es la ciencia que estudia la medida y el cálculo de las dosis de radiación. Se divide en:

• Física: Control de calidad del haz de radiación.
• Clínica: Cálculo de la dosis recibida por el paciente.

Efectos de la Radiación que Permiten su Detección

La interacción de la radiación con la materia puede producir:

• Producción de carga
• Excitación y luminiscencia
• Disociación de la materia

Los detectores se clasifican en:

• Activos: Proporcionan una medida de la radiación en el momento.
• Pasivos: Almacenan la información para una lectura posterior.

Interacción de la Radiación con la Materia

Acción Directa

Se produce por la absorción de energía mediante el efecto fotoeléctrico o Compton, con alta Transferencia Lineal de Energía (LET).

• Efecto Fotoeléctrico: Transferencia total de energía del fotón a un electrón de la capa K, con emisión de rayos X característicos.
• Efecto Compton: Transferencia parcial de energía, expulsando un electrón.

Acción Indirecta

Transferencia de energía a un átomo, que decae en un radical libre, causando daño biológico.

Fracción de Supervivencia Celular

Es la relación entre el número de células supervivientes y el número de células iniciales. A mayor dosis de radiación, menor es la fracción de células supervivientes.

Métodos de Detección y sus Características

Tipos de Cámaras de Ionización

• Cilíndricas: Las más usadas (0,6 cm), con caperuza de equilibrio.
• Planoparalelas: Utilizadas para electrones.
• Tipo Pozo: Para la medición de kerma en aire en fuentes de braquiterapia.

Calibraciones

• Externas: Realizadas en laboratorios primarios, con certificado de calibración y factor de calibración del equipo.
• Internas: Anuales, con equipos de referencia.

Maniquíes

• De agua sólida: Para control de calidad del haz y simulación.
• Antropomorfos: Para simulación de tratamientos.

Relación Carga-Dosis

La relación carga-dosis se puede expresar mediante la fórmula: (273,2 + T) × 1013 hPa / 293,2 K, donde T es la temperatura de referencia (ej. T = 25ºC y T₀ = 20ºC).

2. Radiobiología y Fraccionamiento de Dosis

Respuesta Celular a la Radiación

• Directa: Absorción de energía por efecto fotoeléctrico/Compton, que expulsa un electrón del átomo y causa ruptura proteica.
• Indirecta: Transferencia de energía a un átomo con decaimiento a radical libre, causando ruptura del ADN.

Fracción de Supervivencia Celular

A mayor dosis absorbida, menor fracción de supervivencia.

Factores que Influyen en la Respuesta Biológica

Factores Físicos

• Calidad de la Radiación:
  • Baja LET (Transferencia Lineal de Energía): Alta supervivencia, bajo daño (ej. rayos X).
  • Alta LET: Baja supervivencia, alto daño (ej. neutrones).
• Tasa de Dosis:
  • Baja: Alta supervivencia, permite reparación celular.
  • Alta: Baja supervivencia, no permite reparación celular.

Factores Biológicos

• Ciclo Celular: Las células sanas en interfase (no en mitosis) son más radiorresistentes. La radiación actúa en células cancerosas porque están en proceso de mitosis.
• Mecanismos de Reparación: Las células tumorales tienen la reparación alterada. Con el fraccionamiento de la dosis, las células sanas se reparan, pero las tumorales no.

Factores Químicos

• Radiosensibilizantes: Oxígeno (las células externas oxigenadas mueren primero, capa a capa).
• Radioprotectores: Agentes que favorecen el secuestro de radicales libres. A mayor oxigenación, mayor radiosensibilidad.
• OER (Oxygen Enhancement Ratio): Factor de potenciación del oxígeno.

Efectos Biológicos de la Radiación

Efectos Estocásticos

Lesión subletal, somáticos o hereditarios, independiente de la dosis, sin dosis umbral, relación lineal-cuadrática, aparición tardía. Ej. Tasa de riesgo: 0,26 Gy para cáncer, 0,16 Gy/m para mutaciones hereditarias.

Efectos Deterministas

Lesión letal, somática, dependiente de la dosis, con dosis umbral, relación lineal, aparición inmediata o a corto plazo. Se clasifican en:

• Agudos: Ej. Radiodermitis.
• Diferidos: Ej. Pérdida de función de órganos paralelos (hígado y riñón) y en serie (médula espinal, intestino).

Fraccionamiento de la Dosis en Radioterapia

• Convencional: Dosis diaria de 1,8 a 2 Gy, 5 días a la semana, con una dosis total de 40-80 Gy (número de sesiones × dosis por sesión).
• Hiperfraccionamiento: Disminuye efectos tardíos y mantiene la toxicidad aguda. Dosis de 110-120 cGy (1,1 - 1,2 Gy) por fracción, con 6 horas de separación, 2-3 veces al día. Dosis total: 80 Gy.
• Hipofraccionamiento: 300 cGy por fracción durante 10 días, o 800 cGy en fracción única. Ejemplos: Cáncer de mama: 267 cGy en 15 días. Cáncer de próstata: 230 cGy.

Modelo Lineal Cuadrático

Ajusta la curva de supervivencia según dos componentes: uno lineal (daño no reparable, depende de la dosis) y otro cuadrático (reparación, depende de la dosis al cuadrado).

DBE (Dosis Biológica Equivalente)

Es la dosis única que se debería suministrar al tejido o tumor para conseguir el isoefecto deseado.

Terapias Complementarias en Oncología

Hipertermia

Aplicación de temperatura mayor a 40-42ºC. Tipos: Externa, intraluminal, intersticial, regional. Aumenta la radiosensibilidad.

Radioquimioterapia

Uso de medicamentos citostáticos o citotóxicos que impiden la neoplasia y destruyen células tumorales de forma inmediata, actuando sobre la célula tumoral y alterando su estructura. Puede ser: Sola, adyuvante (después), neoadyuvante (antes) o concomitante.

Otras terapias relacionadas incluyen la terapia hormonal, terapia dirigida o inmunoterapia.

Apoptosis

Muerte celular programada.