UFRO Master Fisica Medica 2 1 Introduccion

Mét d T iMétodos y Terapias2.1 Introducción

Dr. Willy H. GerberInstituto de FisicaInstituto de Fisica

Universidad Austral de ChileValdivia, Chile

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

1www.gphysics.net – UFRO‐2008‐Master‐Fisica‐Medica‐2‐1‐Introduccion‐08.08

Cáncer: Causa

Virus

RadiaciónQuímicos

Heredado DañoDaño

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

Cromosomasy ADN

Cáncer: Mecanismo

Multiplicación normal

Celda con defecto

Alt ti i idi

Multiplicacióndescontrolada

Alternativa: suicidio

Alternativa: multiplicación

Primeramutilación

Segundamutilación

Terceramutilación

Cuartamutilación


mutilación mutilación mutilación mutilación

Cáncer: Desarrollo

InicioInicio

Multiplicación

Sistema sanguíneo y linfático

Distribución y proliferaciónen nueva localización


Método de combate IMRT: destruir célula

IMRT = Radioterapia de intensidad modulada

P bl i i ld í


Problema: maximizar celdas cancerígenasminimizar celdas sanas

Mecanismo de daño de Células

Acción indirecta(dominante en radiación X)

Acción directa

6

Acción directa

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Daño al ADN

Dimer

Cambio de basePerdida de base

QuiebredobleDSB

QuiebreSimpleSSB


DSB30‐40/Cel Gy

SSB1000/Cel Gy Cross link de proteínas 50 /Cel Gy

Ruptura compleja (SSB+base) 60/Cel Gy

Mecanismos de transportes

ElectronesElectrones

Equipo oFuente de di ió

Paciente

GeneraElectrones

vía Scattering

Rayos Gama

radiación

g

KERMA = Kinetic Energy Released in MAtter


KERMA Kinetic Energy Released in MAtter

Fuentes

Equipo oFuente de radiación

LinacRayos X

Generador van

Fuente de radiación(α β γ)

de Graff(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

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

Partículas/Fotones por sección [1/m2]

j p / p y p [ / ]

Energía por sección [J/m2]

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


ICRU 33: Radiation Quantities and Units

Fuentes de radiación

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 g p g y γ pradiactivo 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)

l ú l d d í l• El núcleo reduce masa emitiendo una partícula α

• Liberación de un neutrón por un proceso de fisión

11www.gphysics.net – UFRO‐2008‐Master‐Fisica‐Medica‐2‐4‐Interaccion‐rayos‐gamma‐materia‐08.08

p p


EjemploDecaimientoββ‐

Incremento en Z

Energía liberada como fotóng

EjemploDecaimientoα

Decremento de A y ZDecremento de A y Z

Energía liberada como fotón


Energía liberada como fotón


Ley de decaimiento:

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

NTλ

Unidad Bq: 1 BequerelUnidad antigua: 1 Ci (Curie)Conversión: 36 mCi = 1 MBq


Definición histórica de la exposición

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

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:


1R = 2.58x10‐4 C/kg

radiación que ioniza en 1 kg de aire a una atm y 22C la cantidad de 2.58x10 4 C:

Exposición

La relación entre actividad y la exposición es:

Exposición [R]Actividad [R]Distancia [m]C d i ió [R 2]

XADΓ

Elemento Γ

Constante de exposición [R m2]Γ

137Cs 3.3x10‐4

57Co 1.32x10‐3

22Na 1.20x10‐3


60Co 1.33x10‐3

Dosis

La Dosis se define como

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:

Los factor de conversión son:

Medio Factor (Gy/R)

Aire 0.00876

Musculo, Agua 0.009


Hueso 0.02‐0.04

Tipos de terapias

Tres tipos básicos

C tí l d ( lf l t t t )

Aquí estudiaremos en general el comportamiento de partículas cargadas y su interacción con la materia y en particular el comportamiento de electrones que por

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

particular el comportamiento de electrones, que por tener una masa menor, muestran un comportamiento distinto.

Con fotonesCon fotones

Aquí estudiaremos como estos interactúan con la materia hasta generar electrones en que aplica lo i t l t t ivisto en el punto anterior.

Con neutrones

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