Acelerador Lineal

IR-OP-RT_TX-T01 CSN - 2010

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TEMA 1: LAS RADIACIONES IONIZANTES EN UN SERVICIO DE RADIOTERAPIA

EQUIPAMIENTO UTILIZADO EN RADIOTERAPIA EXTERNA


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INDICE 1. INTRODUCCIN A LAS APLICACIONES

2. ACELERADORES LINEALES DE ELECTRONES 2.1 Funcionamiento bsico de un acelerador lineal de electrones 2.2 Seccin generadora 2.3 Seccin aceleradora 2.4 Seccin deflectora 2.5 Cabezal 2.6 Haces de fotones 2.7 Haces de electrones 2.8 Otros elementos del acelerador 2.9 Mesa de tratamiento 2.10 Consola de tratamiento 2.11 Tratamientos de intensidad modulada (IMRT) 2.12 Radioterapia guiada por la imagen (IGRT) 2.13 Aceleradores de otros tipos 3. UNIDAD DE COBALTO 3.1 Fuente radiactiva 3.2 Brazo y cabezal de la unidad 3.3 Mesa de tratamiento 3.4 Consola de mandos 4. EQUIPOS DE RAYOS X DE BAJA Y MEDIA ENERGA

5. EQUIPOS DE SIMULACIN 5.1 Simulador TC (tomgrafo computarizado) de Radioterapia 5.2 Simulacin convencional


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1.0 INTRODUCCIN A LAS APLICACIONES La Radioterapia es, junto con la Ciruga y la Qu imioterapia, una de las tres armas teraputicas principales en la lucha contra el cncer. En la actualidad aproximadamente la mitad de los pacientes diagnosticados de tumores malignos son sometidos a un tratamiento radioterpico, solo o en combinacin con otro tipo tratamiento. Las caractersticas especficas de la Radioterapia, que la hacen ventajosa para determinados tipos de cncer, son que la mayora de los tumores son menos resistentes a la radiacin que los tejidos sanos, debido a su elevada tasa de multiplicacin celular. El enorme desarrollo tecnolgico que ha experimentado la Radioterapia en las ltimas dcadas ha venido guiado precisamente por el objetivo de adecuar cada vez con ms precisin la distribucin de dosis al volumen del tumor. A ello ha contribuido: Las actuales tcnicas de imagen (Tomografa computarizada (TC), PET-TC y resonancia magntica (RM) para la localizacin de los tumores y rganos de riesgo; Las tcnicas de irradiacin 3D y de intensidad modulada La radioterapia guiada p or la imagen. Todo esto ha permitido ir aumentando paulatinamente en algunas patologas las dosis suministradas al tumor, disminuyendo en muchas ocasiones las dosis a los rganos de riesgo. En radioterapia existen dos modalidades de tratamiento diferentes, la radioterapia externa y la braquiterapia. Definiremos radioterapia externa como aquella parte de la terapia con radiaciones ionizantes en que la fuente radiactiva o el equipo generador de radiaciones ionizantes estn situados en el exterior al paciente. Esta distancia es del orden de 100 cm. para aceleradores, 80 cm. para unidades de cobalto y como mnimo de 30 cm. para equipos de terapia superficial. En braquiterapia la fuente radiactiva esta insertada, en contacto o en alguna cavidad del paciente. En este captulo nos centraremos en la radioterapia externa. Las patologas atendidas con radioterapia externa son entre otros los tumores: cerebrales, del rea de cabeza y cuello, mama, pulmn, esfago, digestivos, piel, sarcomas de partes blandas, prstata, vejiga, recto, ginecolgicos y metstasis seas. Tambin se realizan tratamientos sobre patologas benignas como por ejemplo son las malformaciones arteriovenosas, meningiomas y neurinomas. Los equipos de radioterapia externa son los aceleradores lineales de electrones, las unidades de cobalto y los equipos de rayos X de energa baja y media . Entre los aos 1970 a 1980 el parque de unidades de radioterapia estaba constituido fundamentalmente por unidades de cobalto siendo el nmero de aceleradores no muy numerosos, pero a partir de 1990 las unidades de cobalto fueron siendo sustituidos por los aceleradores. Hoy en da existen muy pocas unidades de cobalto en los diferentes Servicios de Oncologa Radioterpica de nuestro pas. Para poder realizar el tratamiento de los pacientes es necesario realizarles un TC en las mismas posiciones de posicionamiento e inmovilizacin con que van a ser tratados en la unidad de tratamiento. Es por lo que es necesario contar en los


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propios servicios de Oncologa Radioterp ica con TC, que a ser posible tengan un dimetro mayor que los de diagnostico. Par poder realizar los tratamientos es necesario contar con otros equipos a parte de los indicados anteriormente. Podemos indicar los equipos para la medida de la dosis absorbida y sus equipos auxiliares, los sistemas de planificacin de tratamientos y la red de registro y verificacin. En este captulo nos centraremos solamente en los equipos que producen las radiaciones y los que producen las imgenes. 2.0 ACELERADORES LINEALES DE ELECTRONES No disponen de ninguna fuente radiactiva, en consecuencia solo se producen radiaciones cuando el equipo es conectado y se ordena producirlas. Los aceleradores pueden ser de dos tipos: monoenergeticos y multienergticos. Los primeros solo producen una energa de fotones mientras que los segundos pueden producir haces de fotones y de electrones. Con los haces de electrones trataremos tumores de piel y tumores poco profundos y son los utilizados para la radioterapia intraoperatoria, mientras que con los haces de fotones podremos tratar entre otros los tumores cerebrales, del rea de cabeza y cuello, mama, pulmn, estomago, recto, vejiga, prstata, ginecolgicos, etc. 2.1 Funcionamiento bsico de un acelerador lineal de electrones. Una definicin bsica del funcionamiento de un acelerador puede ser la siguiente: unos electrones que son producidos cuando un filamento metlico se pone incandescente al paso de la corriente elctrica son introducidos en un cilindro o tubo provisto de varias cavidades (seccin aceleradora) en donde tambin se han inyectado unas ondas. Tanto en la zona donde est el filamento (can de electrones) como la seccin aceleradora es necesario que exista un alto grado de vaci para permitir los desplazamientos de los electrones. Las ondas son generadas por un equipo denominado modulador y son amplificadas por una fuente especial de potencia denominada magnetrn o klystron, segn el fabricante. Las ondas son inyectadas en la seccin aceleradora a travs de la gua de on das. Los electrones y las ondas son inyectados en la seccin aceleradora de forma simultnea en forma de pulsos, en consecuencia los electrones aparecen agrupados al comienzo de la seccin aceleradora.


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Figura 1 Esquema de un acelerador 2.2 Seccin generadora Est constituida por el can de electrones, el modulador, el generador de potencia (magnetrn o klynstron). El can de electrones contiene un filamento, que emite electrones cuando pasa por l una corriente y una rejilla que hace de nodo. Es la fuente de electrones que inyecta los electrones en la seccin aceleradora. Tiene una forma cerrada ya que dentro debe de haber un alto grado de vaco.

EL CAON DE ELECTRONES

(Emisin de electrones)Tungsteno impregnado de Bario

E-

E-

E-E-

E-

E-

E-

E-

E-

E-5 Volt Filamentocalienta el Ctodo = e-

E-

E-E-

E-E-

E-

12,000 Volts

E-

E- Electrones libresElectrones de Bario

Inyector

E-

E-

E-E-

E- E-E-

E-

STMED-SC

-+

-

+

++

-

-

+

-

+

++

--

-

+

-

+

++

--

-

+

-

+

++

--

-

e-

0

-

+

ACELERACIN POR ONDA ESTACIONARIAACELERACIN POR ONDA ESTACIONARIAACELERACIN POR ONDA ESTACIONARIA

CAMPO ELCTRICOEN LAS CAVIDADES

Figura 2. Can de electrones y vista de la seccin aceleradora e stacionaria Segn el fabricante como fuente de potencia de alta frecuencia se puede utilizar un magnetrn o un klystron. El modulador es el que va a suministrar simultneamente pulsos de tensin al can de electrones y al klystron. Contiene los componentes que distribuyen y controlan la potencia elctrica primaria a todas las reas de la mquina, desde su conexin. El circulador es un dispositivo que se inserta en la gua de ondas para aislar el klystron de las microondas reflejadas de retroceso del acelerador. La fuente de alimentacin es la que proporciona corriente continua al modulador. 2.3 Seccin aceleradora


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Su forma es de tubo y dentro de l existen una serie de cavidades en la cual se ha realizado el vaco. En ella se van a inyectar unas ondas que provienen de una gua de ondas y unos electrones que provienen del can. Existen dos modelos de ondas utilizadas en los aceleradores lineales: las progresivas y las estacionarias. Las ondas progresivas disponen de una seccin aceleradora formada por un tubo de cobre con su interior dividido en discos o diafragmas de distinta apertura y separacin que propagan las ondas a lo largo de su eje. Estas ondas tienen un componente axial de campo elctrico a partir del cual los electrones ganan energa. Al variar progresivamente las dimensiones de la gua de ondas (radio interno, distancia entre discos y tamao de apertura de los mismos), la velocidad de fase de las ondas puede incrementarse a lo largo de la longitud de la gua de ondas. As, los electrones cap turados por una onda en la entrada permanecen en fase con la onda y ganan energa continuamente, hasta alcanzar casi la velocidad de la luz. En el caso de las ondas estacionarias la gua de ondas est formada por cavidades de tal modo que aquellas cavidades con valor cero del campo elctrico se acoplan a la estructura del montaje y as no se pierde espacio. Los electrones adquieren la energa de las ondas del mismo modo que los surfistas en las olas. En la primera parte de la seccin aceleradora los electrones adquieren rpidamente la velocidad de la luz. El aumento posterior de la energa es producido principalmente por el aumento relativstico de la masa. Las energas alcanzadas por los electrones en los actuales aceleradores son funcin de cada constructor y suele variar entre los 6 a 24 Mev. El dimetro del haz de electrones al final de la seccin aceleradora es del orden de 3mm. Para agrupar a los electrones durante su trayectoria y conseguir que los paquetes de electrones sean mo noenergeticos es neces ario evitar cualquier desviacin del haz de electrones durante la aceleracin, para ello se aplica un campo magntico esttico mediante una serie de espiras focalizadas colocadas a intervalos. Cualquier desviacin del haz de electrones se compensa por dos juegos de espiras centradas muy cerca del extremo final de la gua de ondas. 2.4 Seccin deflectora En los aceleradores multienergticos la seccin aceleradora mide del orden de 2 m y se sita de forma paralela al suelo. Ya que el paciente se sita en una mesa tambin paralela al suelo es necesario desviar la trayectoria de los electrones 90. Para conseguirlo los aceleradores tienen unas bobinas magnticas que permiten desviar la trayectoria de los electrones. En funcin del constructor los electrones pueden ser desviados 90 270. A este conjunto los llamaremos sistema magntico de deflexin del haz. Figura 3


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Figura 3 Sistema de deflexin del haz a 270 Cuando la desviacin magntica es a 90, s e utiliza un sistema muy compacto que emplea un imn muy intenso. Cuando la deflexin es de 270 es una deflexin acromtica y permite focalizar el haz corrigiendo la energa y posibles variaciones del haz. Los aceleradores monoenergeticos no disponen de bobinas de deflexin ya que el can de electrones esta en la misma direccin del eje del haz, por tanto perpendicular al suelo 2.5 Cabezal Es el lugar donde una vez que los electrones se sitan perpendiculares al suelo se rompe el vaco y los electrones se dirigen hacia el paciente. Tambin es la zona donde se pueden producir los haces de fotones. Est compuesto por: el blanco de rayos X, cono ecualizador para fotones, filtros homogeneizadores para electrones, cmaras de ionizacin y colimadores primarios y secundarios. 2.6 Haces de fotones Una vez que el haz de electrones ha roto el vaci, el haz se va encontrar con un material de numero atmico alto, que denominaremos blanco (target) con el que va chocar produciendo una radiacin de frenado, en consecuencia rayos X. La radiacin producida no es uniforme y necesita para ser utilizada de forma clnica ser homogeneizada. Para ello empleamos un cono o filtro nivelador colocado a la salida del blanco. Figura 4 Despus del cono, el haz se va a encontrar con dos cmaras de ionizacin de transmisin denominadas cmaras monitoras. Tienen forma plana, controlan: la dosis, tasa de dosis, la homogeneidad y la simetra del haz. La medida de estas dosis la denominaremos unidades de monitor y debern ser calibradas por los Radiofsicos con respecto a las cmaras de ionizacin que estn trazadas al patrn de calibracin nacional o internacional. El sistema de colimacin est constituido por un colimador fijo y un colimador secundario constituido por unas mandbulas mviles. El primero es fijo

IMN ACROMTICODEFLECTOR 270 IMN IMN ACROMTICOACROMTICODEFLECTOR DEFLECTOR 270270

ENERGIAMUY ALTA

ENERGIAMUY BAJA

e-

ELECTRONESDISTRIBUCIN DE ENERGA

campo magntico


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generalmente de forma circular, no accesible al usuario y es el que define el tamao mximo de haz que permite la fuente ... El material de blindaje es plomo o tungsteno. El colimador secundario va a definir el tamao del campo de irradiacin y son generalmente de plomo o tungsten o. Tiene 4 mandbulas que se mueven con movimientos independientes por lo que son capaces de realizar campos asimtricos. La apertura mnima es 0x0 cm2 y la mxima es 40x40 cm2 a la distancia del isocentro.

FIGURA 4. Cabezal de un acelerador para haces de fotones y de electrones En la actualidad los sistemas de colimacin secundaria cuenta con un sistema denominado de multihoja que segn el fabricante sustituye al colimador secundario o aadido como colimador terciario. Est constituida por hojas de alto nmero atmico que se mueven de forma individual. El tamao de la anchura de las mismas proyectado en el isocentro pueden variar entre 1 cm., 0,5 cm. o hasta 0,3 cm. El nmero de hojas suele variar entre los diferentes fabricantes pudindose entre 56 a 160 repartidas entre dos colimadores opuestos entre s. Con este tipo de colimacin se pueden realizar tratamientos con formas irregulares sin necesidad de utilizar blindajes terciarios. Las hojas se mueven por motores individuales y estos movimientos son controlados por un ordenador que verifica la posicin de cada lmina. 2.7 Haces de electrones El camino de los haces de electrones despus de la salida del vaco va a ser distinto del de los haces de fotones. Los haces de electrones que se van a emple ar en terapia tienen que ser planos y uniformes cuando interacciones con el paciente. Para ello es necesario que a la salida del vaco sean dispersos en unas hojas dispersora que permitan que los haces se extiendan y sean uniformes. Si los haces no fueran dispersos serian muy estrechos y no se podran utilizar con pacientes. Despus de atravesar estas laminas los haces penetran en las cmaras monitoras cumpliendo estas la misma misin que para los fotones. Otra de las caractersticas de estos haces es que necesitan de un colimador terciario que se inserta en el cabezal de la unidad. La misin de este es conseguir filtran los electrones dispersos en la interaccin del haz de electrones con el aire y conseguir que los que lleguen al paciente sean uniformes. Estos colimadores

STMED-SCHaz de electronesHaz de electronesHaz de electrones

PRIMERA HOJA DISPERSORA

SEGUNDA HOJA DISPERSORA

CMARA DE IONIZACIN DE KAPTON

MORDAZASINTERIORESYEXTERIORES

APLICADOR DEELECTRONESHAZ COLIMADO

STMED-SC

El haz de FotonesEl haz de Fotones

MORDAZASINTERIORESYEXTERIORES

ESPEJO CMARA DE IONIZACINCERMICA

COLIMADORPRIMARIO

BLANCO (TARGET)

FILTROSNIVELADORES

HAZ COLIMADO


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terciarios se denominan aplicadores y se sitan de la piel del paciente a 10, 5 o 0 cm. segn el fabricante. Ver Figura 4 2.8 Otros elementos del acelerador Son el sistema de refrigeracin y el control automtico de frecuencia. El primero sirve para refrigerar la fuente de potencia de alta frecuencia, la gua de ondas y el blanco de rayos X mediante la circulacin de agua en la proximidad de ellos. La estabilidad y el funcionamiento del acelerador van a depender de mantener a la temperatura adecuada los elementos descritos anteriormente. El control automtico de frecuencia tiene por funcin la de mantener constante la frecuencia de las microondas, estas pueden variar con las condiciones ambientales. Un pequeo cambio en la frecuencia, afectara tanto a la cantidad de radiacin producida, como a la energa de la misma. 2.9 Mesa de tratamiento Es el lugar en donde se coloca al paciente para la irradiacin. Los movimientos del tablero son: transversales, longitudinales y vertical. Con ellos se sita el punto anatmico del isocentro de la planificacin del tratamiento al isocentro del acelerador. Tambin tiene movimientos de rotacin isocntrica de la mesa y de rotacin del tablero. Existen en la actualidad mesas que disponen de otros dos movimientos angulares del tablero a lo largo de los ejes longitudinales y laterales. A las mesas que tienen estos movimientos las denominamos mesas 6D. Todos los movimientos tienen indicadores digitales, la precisin de los mismos es de 1 mm para los desplazamientos longitudinales, transversales y verticales y de 0,1 para los movimientos angulares . Los haces de radiacin van a incidir sobre el paciente desde cualquier posicin del giro de la cabeza, es por lo que en muchas ocasiones la irradiacin se realiza a travs de ella. En consecuencia la mesa ha de estar hecha por materiales transparentes a la radiacin tales como la fibra de carbono. No obstante estos siempre producen una atenuacin de la radiacin que debe ser medida y tenida en cuenta para la irradiacin del paciente 2.10 Consola de tratamientos Situada fuera del recinto y desde dnde se efecta la programacin de la irradiacin. Existen distintos modos de trabajo en la consola de tratamientos:

Manual: permite realizar irradiaciones seleccionando los parmetros de la irradiacin de forma secuencial. Se selecciona: tipo de haz (fotones o electrones), energa, unidades de monitor, tasa de dosis, tipo de irradiacin (haces fijos, arcoterapia), cuas y tamao del campo de irradiacin.

Automtico: Desde el sistema de planificacin se envan los datos dosimtricos y geomtricos de la irradiacin adems de las posiciones del colimador multilminas al sistema de registro y verificacin. Desde este se


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envan los datos a la consola del acelerador y en esta se visionan todos los datos transmitidos. Desde la consola se realiza la irradiacin y permite el registro de las dosis administradas y de todos los parmetros de la irradiacin.

Servicio: permite realizar operaciones de evaluacin de parmetros tcnicos del equipo. Solamente puede acceder a este modo las personas del Servicio Tcnico autorizadas.

Una vez seleccionados los parmetros de la irradiacin todos los equipos cuentan con un procedimiento para poder realizar la irradiacin. Estos son movimientos secuenciales y diferentes dependiendo del fabricante. En todos los equipos existen botones de puesta a cero de la unidad, parada en condiciones normales e interruptores de emergencia. En la pantalla de la consola aparecer cuando comienza la irradiacin el nmero de unidades de monitor en las dos cmaras monitoras y el tiempo de la irradiacin. Tambin la tasa de dosis instantnea que alcanza el haz. Las dos cmaras monitoras integran la cantidad de radiacin que las atraviesa de manera independiente y son capaces de llevar a cabo la interrupcin de la irradiacin cuando se alcance el nmero previsto de unidades de monitor. La funcin de la segunda cmara es de detener la irradiacin en caso de fallo de la primera. En caso de fallo de la segunda la irradiacin se parara por el medidor de tiempo. Cuando el haz no es uniforme y excede de los valores de tolerancia establecidos en el acelerador se para y se indicara en la consola. 2.11 Tratamientos con intensidad modulada (IMRT) Los aceleradores actuales permiten realizar tratamientos en los que un haz de irradiacin puede ser dividido en mltiples segmentos. De esta manera se obtienen distribuciones de dosis que permiten disminuir las dosis a los rganos crticos prximos al tumor. Existen diferentes mtodos de IMRT que son funcin de cada fabricante Destacaremos los siguientes: Esttica: Emplean haces fijos, cada haz se divide aproximadamente entre 5 o mas segmentos en los que cambia la posicin del multilminas (MLC). Cuando se utiliza este tipo de irradiacin el acelerador solamente irradia cuando las hojas del MLC estn quietas. Por tanto cuando las hojas se mueven de un segmento a otro de un mismo haz, no existe radiacin.

Figura 5: tratamiento de IMRT


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Dinmica: es el mismo tipo de tcnica que en el caso anterior pero la irradiacin en cada campo fijo se realiza de modo continua. Es decir se selecciona un campo de irradiacin y una vez seleccionado se produce la irradiacin mientras las hojas se mueven de forma dinmica. Volumtrica: la irradiacin se realiza mediante haces en movimiento. Al mismo tiempo que se mueve el brazo de la unidad las multilminas del MLC tambin se mueven, mientras se irradia. 2.12 Radioterapia guiada por la imagen (IGRT) En radioterapia siempre ha sido necesario verificar que el paciente se posiciona igual a lo largo de las distintas sesiones que constituyen el tratamiento que el da que se realizo el TC de simulacin.

Figura 6. Distintos dispositivos de IGRT (Siemens, Varian, Elekta) En la actualidad los aceleradores incorporan sistemas de obtencin de imgenes en el propio acelerador. Se denomina EPID (Sistemas electrnicos de imagen portal) y estn constituidos por un panel de silicio amorfo. La imagen la obtienen directamente del haz de irradiacin que produce el propio acelerador. Lgicamente el panel es solidario con el movimiento del brazo del acelerador por lo que se obtienen imgenes de 2 dimensiones (2D) con cualquier posicin del brazo. Estas imgenes permiten comprobar las posiciones del MLC y comparar anatmicamente cada campo de irradiacin en relacin a la radiografa digital reconstruida (DRR) obtenida en el sistema de planificacin (TPS). Para poder determinar la diferencia en el posicionamiento del paciente entre la simulacin y el tratamiento es necesario obtener dos imgenes 2D ortogonales en el acelerador y comparar esas imgenes con las mismas DRRs del TPS. El software del acelerador tiene un sistema de registro de imgenes automtico y mediante la supervisin de las imgenes, ya sea por el Onclogo Radioterapeuta (OR) o por el Tcnico Especialista en Radioterapia (TER) que el OR delegue, se determinan en las coordenadas longitudinal, transversal y vertical las diferencias de posicin entre la simulacin y el tratamiento. Una vez valorada se corrige la posicin del paciente. Otra forma de comparar imgenes es en modo volumtrico, es decir comparar las imgenes del TC de simulacin con las mismas imgenes obtenidas en el propio acelerador. Para ello el acelerador realiza una irradiacin variando la posicin del brazo aproximadamente 200 y las imgenes planares son recogidas en el panel de


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silicio amorfo. Adecuadamente tratadas producen imgenes 3D como las del TC de simulacin.

Figura 7. Imgenes 2D y 3D obtenidas en un acelerador lineal de electrones Las imgenes pueden ser producidas segn el fabricante de dos maneras, una mediante los mismos haces de fotones que empleamos para los tratamientos (energas del orden de MV) o bien mediante un equipo de rayos X (energas del orden del KV) instalando en el brazo del acelerador. El haz de radiacin del equipo de RX es perpendicular al haz producido por el propio acelerador y necesita de otro flat panel para obtener las imgenes. Una vez recogidas las imgenes son comparadas de forma automtica con las del TC de simulacin. Una vez evaluadas se determina la diferencia entre la posicin del isocentro de simulacin con el de tratamiento. 2.12.1 Otros sistemas de IGRT Emplean dos tubos de de Rayos X con dos paneles de silicio amorfo. Los tubos estn situados en el suelo de la habitacin del acelerador y los paneles colgados del techo de la misma. Los haces se cruzan en el isocentro del acelerador. Son sistemas estereoscpicos y mediante el registro de imgenes con las DRRs del TPS con un software adecuado permite realizar los desplazamientos entre la posicin del TC de simulacin con la posicin del acelerador. No obstante estos aceleradores cuentan con una mesa robtica capaz de corregir la posicin del paciente mediante seis movimientos de la mesa. Un acelerador de este tipo es el acelerador Novalis de la marca BrainLab. La ventaja de estos sistemas en relacin a los anteriores es que los procedimientos son ms rpidos y que se pueden obtener imgenes al mismo tiempo que el paciente se est irradiando. Este acelerador permite realizar tratamientos de pulmn e hgado mediante una tcnica denominada gating que consiste en que el acelerador solamente dispara en una fase del ciclo respiratorio. El ciclo respiratorio se consigue mediante un sistema de infrarrojos.


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Figura 8. Acelerador Novalis de BrainLab e imgenes esteroscopicas 2.13 Aceleradores de otros tipos 2.13.1 Tomoterapia helicoidal Realiza nicamente tratamientos de intensidad modulada (IMRT). Es un acelerador monoenergtico de 6 MV instalado en un gantry anular similar al gantry de un TAC, que emite radiacin de forma continua y simultneamente mientras la mesa de tratamiento se desplaza longitudinalmente al paciente a travs del haz de radiacin. El haz de radiacin gira de forma continua 360 mientras irradia. Tiene un sistema de mandbulas independiente integrado con el colimador primario, que produce el haz rotatorio con una amplitud del haz entre 1 y 5 cm. Adems, un colimador multilminas binario, compuesto por 64 lminas, interacciona a travs del haz de radiacin mediante un sistema de apertura/cierre definiendo pequeos haces ( beamlets) individuales, siendo el tiempo de apertura/cierre de las lminas de aproximadamente 50 milisegundos; el haz de radiacin reproduce entre 2 a 5 rotaciones en cada punto o lo que es lo mismo entre 100-250 beamlets , de manera que varios miles de beamlets son utilizados en cada tratamiento. La distancia de la fuente de radiacin al eje de rotacin es de 85 cm., y hace factible tratar un volumen cilndrico de 40 cm. de dimetro por 160 cm. de longitud en un nico tiempo de radiacin, con una tasa de dosis de 850 cGy/minuto. El sistema de IGRT que emplea este equipo es similar a los TC convencionales excepto que la fuente de radiacin es el propio acelerador pero empleando una energa de 3,5 MV. Posee como en el caso de los aceleradores convencionales un software de registro de imgenes. La mesa de tratamiento es similar a los de TC de radiodiagnstico y permite correcciones en cuatro dimensiones.


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Figura 9. Tomoterapia helicoidal 2.13.2 Cyberknife Es un acelerador monoenergtico de 6MV que emplea un brazo robtico . No posee un multilminas sino que como sistema de colimacin emplea diferentes colimadores circulares. Para realizar la irradiacin utiliza mltiples haces no isocntricos y no coplanares. Posee como sistema de radioterapia guida (IGRT) un sistema de rayos X estereoscpicos similar al sealado anteriormente con la nica diferencia de que los tubos estn colgados del t echo y los paneles en el suelo.

Figura 10. Cyberknife Permiten realizar tratamientos de tracking en localizaciones de pulmn e hgado mediante el seguimiento de un modelo respiratorio a travs de un sistema de infrarrojos 3.0 UNIDAD DE COBALTO La caracterstica fundamental de una unidad de cobalto en comparacin con un acelerador es que el elemento generador de las radiaciones es una fuente radiactiva de cobalto 60 situada en el cabezal de la unidad . 3.1 Fuente radiactiva La fuente radiactiva emite radiacin gamma de energas 1.17 y 1.33 Mev. Esto se realiza al decaer la fuente de Co-60 a Niquel-60 con la emisin de partculas beta de energa mxima de 0.32 Mev. En consecuencia, se produce unos fotones gamma que son los que se emplean para el tratamiento y una radiacin beta,


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indeseable para la terapia , que es filtrada en la cpsula que contiene a la fuente. El periodo de semidesintegracin es de 5.27 aos y la actividad especfica de material puede alcanzar hasta 7400 TBq/kg 200 Ci/g, lo que permite que el tamao de la fuente sea pequeo. El diseo de la fuente se presenta en forma cilndrica, con una longitud de entre 2 o 3 cm. y un dimetro de entre 1.5 o 2 cm. aproximadamente. El material radiactivo se presenta en forma de esferas, granos o cilindros de dimensiones del orden de 1 a 2 mm, agrupados en un cilindro tal como se muestra en la figura 11.

Figura 11. Corte de una fuente tpica de Co-60. La fuente esta encapsulada en un contenedor de acero inoxidable y de doble pared. El cobalto radiactivo se encuentra sellado en el compartimiento interior, el cual a su vez se halla en otro contenedor exterior, ambos sellados mediante soldadura. La doble soldadura se considera necesaria para prevenir cualquier fuga de material radiactivo. La cpsula de acero cumple con dos condiciones: la de contener al material radiactivo y la de impedir el paso de la radiacin beta indeseable para los tratamientos. Peridicamente se realizan pruebas de hermeticidad mediante la realizacin de frotis en el cabezal y en el sistema de colimacin para determinar la estanqueidad de la fuente. 3.2 Brazo y cabezal El brazo de la unidad permite girar en torno a un eje horizontal y soporta al cabezal, que a su vez contiene: la fuente radiactiva, el dispositivo de entrada y salida de la fuente, el sistema de colimacin y de simulacin luminosa del haz. La fuente radiactiva est situada en el cabezal de la unidad . El diseo y construccin de los cabezales deben asegurar que las fugas de radiacin no excedan de los lmites fijados por las normas internacionales de radioproteccin, de modo que permitan, por una parte, el acceso del personal al recinto fuera de las sesiones de irradiacin y, por otra, garantizar al paciente que no recibir radiacin fuera de la zona a tratar y tambin que el blindaje permanecer en su lugar en caso de emergencia. La mayora de los cabezales utilizados en terapia son de acero


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fundido llenos de plomo, que constituye el material de blindaje primario. Para reducir el tamao total del cabezal, se coloca, en la zona ms prxima a la fuente, un bloque de uranio empobrecido o tungsteno. En la figura 12 se muestran dos tipos de cabezales que corresponden a los modelos ms comercializados: Theratron (Theratronics) y Alcyon. La fuente se mueve entre dos posiciones (irradiacin y no irradiacin) con un movimiento lineal (Theratron) o circular (Alcyon). Figura 12. Cabezales de equipos de telecobaltoterapia (figura derecha: Theratron 780 ; Figura izquierda: Alcyon) El sistema de colimacin incluye una colimacin primaria que es fija y una colimacin secundaria o mvil. La colimacin primaria define el tamao mximo de haz que permite la fuente y es mayor que el necesario para la mayora de tratamientos. Es fijo, generalmente de forma circular y no accesible al usuario y es de plomo o tungsteno. La colimacin secundaria consta de dos pares de bloques de material de elevado nmero atmico, plomo, uranio empobrecido o tungsteno. Cada par de colimadores pueden moverse independientemente para obtener campos cuadrados o rectangulares que varan de 4x4 a 35x35 cm2 a la distancia del isocentro. Los circuitos elctricos as como la bomba que impulsa al sistema para que la fuente entre y salga se sitan en una parte del equipo que denominaremos estativo o parte fija del equipo. 3.3 Mesa de tratamiento Es similar a los de los aceleradores, aunque como son mas antiguas que estos no poseen indicadores digitales de las posiciones de sus movimientos . Los movimientos que tiene son los mismos que los aceleradores.


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3.4 Consola de mandos Esta situada en la sala de control en consecuencia fuera de la sala de irradiacin. Permite seleccionar el tipo de terapia a realizar (haces fijos o en movimiento mientras se produce la irradiacin) y el tiempo de irradiacin. Dispone de botones de puesta a cero y de posicin de la fuente a modo de irradiacin. Cuando se ha alcanzado el tiempo seleccionado entonces la fuente retorna a su posicin de guarda. La consola posee contadores primarios y secundarios del tiempo de irradiacin. Este ltimo va desfasado algunos segundos con respecto al primero . Si fallase el primario la radiacin se interrumpira cuando se alcanzase el tiempo en el segundo contador. La consola tambin posee un conjunto de luces para indicarnos la posicin de la fuente, verde para no irradiacin y rojo o naranja para la de irradiacin, tambin tiene una tecla para la interrupcin del tratamiento del tratamiento si fuera necesario y otra de parada de emergencia. 4.0 EQUIPOS DE RAYOS X DE BAJA Y MEDIA ENERGA Son los primeros equipos que se emplearon en radioterapia. En la actualidad sirven bsicamente para tratamientos de tumores que sean superficiales. Los componentes bsicos de un equipo de estas caractersticas son el generador de rayos X, el tubo de rayos X, que en los equipos modernos son de metal-cermico, el estativo soporte del tubo de rayos X. Para poder realizar la irradiacin los equipos disponen de un conjunto de aplicadores y filtros. Los aplicadores tienen distintas formas y tamao y en funcin de las lesiones a tratar se elegirn unos u otros. Los filtros van a servir para permiten eliminar los fotones de menor energa. Si la tensin aplicada es inferior a 120 kV el material mas corriente utilizado en el filtro es el aluminio. Si la tensin esta entre 120 a 400 kV, se utilizan filtros compuestos bien sea de cobre y aluminio o cobre, aluminio y estao. La incidencia de un filtro sobre la distribucin espectral y la tasa de dosis es muy importante, de modo que los equipos estn diseados con un d ispositivo de seguridad tal, que la emisin de radiacin nicamente tiene lugar cuando el filtro posicionado se corresponde con la tensin elegida. Un elemento importante en estos equipos es el equipo de refrigeracin que permite tener el tubo de rayos X a la temperatura adecuada. La consola de mandos en los equipos antiguos era analgica mientras que en los nuevos esta controlada por un microprocesador. Los equipos se clasificaban en funcin del voltaje generado, se denominaban de baja energa o superficial, cuando los estaban entre 50 160 kV y de energa media u ortovoltaje, cuando los voltajes estaban entre 160 a 300 kV. En la actualidad se comercializan equipos que son capaces de cubrir el rango desde 40 hasta 300 kV, con un nico tubo de rayos X. Este esta construido de un material denominado metal cermico.


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5.0 EQUIPOS DE SIMULACIN Actualmente se emplean simuladores tipo TC (Tomografa computarizada) ya que en casi todos los tratamientos de radioterapia se realizan dosimetras clnicas que se hacen mediante sistemas denominados de tres dimensiones (3D). Anteriormente se empleaban los denominados convencionales. 5.1 Simulacin TC (tomgrafo computarizado) de Radioterapia Es un TC como los de radiodiagnstico que tendr una abertura del dimetro del TC mayor que los de radiodiagnstico. En general los de radiodiagnstico tienen 65 cm. de dimetro mientras que los especialmente diseados para radioterapia tienen del orden de 80 cm. o mayor. En cualquier caso la ubicacin de los mismos es en el propio Servicio de Oncologa Radioterpica. Dado que unas de las claves para la realizacin de un tratamiento es la reproducibilidad del mismo y el punto de partida es el TC es necesario que la mesa del mismo sea similar a las de las unidades de tratamiento, en consecuencia esta debe ser plana, por otro lado otra condicin es que el sistema de alineacin del paciente compuesto por tres lseres debe ser adecuado a la precisin con que realizamos el tratamiento. Es por ello necesario que los lseres estn colocados en las paredes de la sala del TC y que tengan la misma precisin que los de la sala de irradiacin de la unidad de tratamiento. Para ello es necesario disponer de un sistema de lseres , al menos tres, externos al TC que aseguren su reproducibilidad a lo largo del tiempo. Las imgenes del TC son exportadas a un ordenador el cual posee un software que permite dibujar en los cortes axiales del TC las localizaciones que se desean irradiar as como aquellos rganos crticos que no se desean sobrepasar la dosis en ellos. Una vez terminado de dibujar se realiza en el sistema de planificacin de tratamientos (TPS) la dosimetra clnica y en ella se disean los campos de irradiacin. Se pueden obtener las imgenes digitales reconstruidas (DRRs) de los campos de irradiacin que son exportadas al acelerador para ser comparadas con las imgenes obtenidas en el EPID. 5.2 Simulador convencional Obtiene imgenes convencionales de radiografas que simulan los haces de tratamiento con las mismas condiciones geomtricas de irradiacin que los haces empleados en las unidades de tratamiento. Por tanto, es un equipo que es igual que una unidad de radioterapia externa con la diferencia que no posee ni una fuente radiactiva como la unidad de cobalto ni un sistema como el d e los aceleradores sino de un tubo de rayos X que permite realizar radiografas con las mismas condiciones geomtricas en que se van a realizar los tratamientos. Disponen de los mismos elementos de una unidad de radioterapia externa, es decir:


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Estativo, brazo, mesa de tratamiento y unidad de control mas un generador de rayos X y la unidad de control de los rayos X. El estativo contiene los circuitos elctricos que permiten los movimientos del equipo El brazo contiene el tubo de rayos X, el sistema de colima cin de tubo de rayos X, mas un sistema de colimacin para simular los colimadores de las unidades de tratamiento. El brazo permitir los mismos movimientos que realizan las unidades de radiacin: giros de brazo y colimador con escalas de la misma precisi n que las unidades de tratamiento. Mesa de tratamiento: realizara los mismos movimientos que las unidades de tratamiento. Unidad de control: permitir realizar los movimientos de giros de brazo, colimador y movimientos de la mesa. Tambin permitir utiliza r escopia y las radiografas de simulacin.

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