Métodos y Terapias 2.1 Introducción Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Valdivia, Chile Objetivos: Conocer los distintos tipos de radioterapias y los mecanismos que asociados a estos. www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Daño Cáncer: Causa Virus Químicos Radiación Heredado Cromosomas y ADN www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Cáncer: Mecanismo Multiplicación normal Celda con defecto descontrolada Alternativa: suicidio Alternativa: multiplicación Primera mutilación Segunda mutilación Tercera mutilación Cuarta mutilación www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Cáncer: Desarrollo Inicio Multiplicación Sistema sanguíneo y linfático Distribución y proliferación en nueva localización www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Método de combate IMRT: destruir célula IMRT = Radioterapia de intensidad modulada Problema: maximizar celdas cancerígenas minimizar celdas sanas www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Oncologia-Versión 05.08

Mecanismo de daño de Células + O2 para “fijar” el daño R• + O2 → RO• Fotón Acción indirecta (dominante en radiación X) Fotón Acción directa www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Daño al ADN Dimer Cambio de base Quiebre Simple SSB 1000/Cel Gy doble DSB 30-40/Cel Gy Perdida de base Cross link de proteínas 50 /Cel Gy Ruptura compleja (SSB+base) 60/Cel Gy www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Mecanismos de transportes Electrones Equipo o Fuente de radiación Paciente Rayos Gama Genera Electrones vía Scattering KERMA = Kinetic Energy Released in MAtter www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Fuentes Equipo o Fuente de radiación Linac Rayos X Generador van de Graff Fuente de radiación (α,β,γ) Rayos γ (X) Partículas Cargadas (α,β,p) Braquiterapia Nota: en esta parte del curso no se consideran neutrones www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

Flujo de fotones y partículas Partículas/Fotones por sección [1/m2] Flujo de partículas/fotones por sección y tiempo [1/m2s] Energía por sección [J/m2] Flujo de energía por sección y tiempo [J/m2s] ICRU 33: Radiation Quantities and Units www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

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 radiactivo 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) El núcleo reduce masa emitiendo una partícula α Liberación de un neutrón por un proceso de fisión www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

Fuentes de radiación Ejemplo Decaimiento β- Incremento en Z Energía liberada como fotón Ejemplo Decaimiento α Decremento de A y Z Energía liberada como fotón www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

Fuentes de radiación Ley de decaimiento: A λ Actividad de la muestra [Bq=1/s] Numero de núcleos [-] Tiempo medio de vida [s] Constante de decaimiento [1/s] Unidad Bq: 1 Bequerel Unidad antigua: 1 Ci (Curie) Conversión: 37 mCi = 1 MBq 1 Ci = 3.7×1010 1/s www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

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

Exposición La relación entre actividad y la exposición es: X A D Γ Exposición [R] Actividad [R] Distancia [m] Constante de exposición [R m2] Elemento Γ 137Cs 3.3x10-4 57Co 1.32x10-3 22Na 1.20x10-3 60Co 1.33x10-3 www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08

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

Tipos de terapias Tres tipos básicos Con partículas cargadas (alfa, electrones, protones, etc.) Aquí estudiaremos en general el comportamiento de partículas cargadas y su interacción con la materia y en particular el comportamiento de electrones, que por tener una masa menor, muestran un comportamiento distinto. Con fotones Aquí estudiaremos como estos interactúan con la materia hasta generar electrones en que aplica lo visto en el punto anterior. Con neutrones No vistos aquí www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-1-Introduccion-08.08