Hispanopedia WikiLa radioterapia de haz externo ( EBRT ) es una forma de radioterapia que utiliza un haz colimado de radiación ionizante de alta energía , proveniente de una fuente externa al cuerpo, para atacar y destruir las células cancerosas . El haz de radioterapia está compuesto por partículas que se enfocan en una dirección específica mediante colimadores. [ 1 ] Cada haz de radioterapia consta de un tipo de partícula destinada al tratamiento, aunque la mayoría contiene cierta contaminación por otros tipos de partículas.
Los haces de radioterapia se clasifican según la partícula que pretenden administrar, como fotones ( rayos X o rayos gamma ), electrones e iones pesados ; los rayos X y los haces de electrones son, con mucho, las fuentes más utilizadas en la radioterapia externa. Los rayos X de ortovoltaje ("superficiales") se utilizan para tratar el cáncer de piel y las estructuras superficiales. Los rayos X de megavoltaje se utilizan para tratar tumores profundos (por ejemplo, vejiga, intestino, próstata, pulmón o cerebro), mientras que los haces de electrones de megavoltaje se utilizan normalmente para tratar lesiones superficiales que se extienden hasta una profundidad de aproximadamente 5 cm. Un pequeño número de centros lleva a cabo programas experimentales y piloto que emplean haces de partículas más pesadas, en particular protones , debido a la rápida disminución de la dosis absorbida por debajo de la profundidad del objetivo.
La teleterapia es la forma más común de radioterapia . El paciente se sienta o se acuesta en una camilla y una fuente externa de radiación ionizante se dirige a una parte específica del cuerpo. A diferencia de la braquiterapia (radioterapia con fuente sellada) y la radioterapia con fuente abierta , en las que la fuente de radiación se encuentra dentro del cuerpo, la radioterapia de haz externo dirige la radiación al tumor desde fuera del cuerpo.
rayos X y rayos gamma
Convencionalmente, la energía de los rayos gamma y X diagnósticos y terapéuticos es del orden de kiloelectronvoltios (keV) o megaelectronvoltios (MeV), y la energía de los electrones terapéuticos es del orden de megaelectronvoltios. El haz está compuesto por un espectro de energías: la energía máxima es aproximadamente igual al potencial eléctrico máximo del haz dentro de un acelerador lineal multiplicado por la carga del electrón . Por ejemplo, un haz de 1 megavoltio producirá fotones con una energía máxima de alrededor de 1 MeV. En la práctica, la energía media de los rayos X es aproximadamente un tercio de la energía máxima. La calidad y dureza del haz se pueden mejorar mediante filtros de rayos X , lo que mejora la homogeneidad del espectro de rayos X.
Los rayos X de utilidad médica se producen cuando los electrones se aceleran a energías en las que predomina el efecto fotoeléctrico (para uso diagnóstico, ya que este efecto ofrece un contraste comparativamente excelente con el número atómico efectivo Z ) o bien predominan la dispersión Compton y la producción de pares (a energías superiores a aproximadamente 200 keV para el primero y 1 MeV para el segundo), en el caso de haces de rayos X terapéuticos. Algunos ejemplos de energías de rayos X utilizadas en medicina son:
- Rayos X superficiales de muy baja energía : de 35 a 60 keV (la mamografía, que prioriza el contraste de los tejidos blandos, utiliza rayos X de muy baja energía en el rango de kV).
- Radioterapia superficial con rayos X: de 60 a 150 keV.
- Radiografías de diagnóstico: de 20 a 150 keV (desde mamografía hasta tomografía computarizada); este es el rango de energías de fotones en el que predomina el efecto fotoeléctrico, que proporciona el máximo contraste de los tejidos blandos.
- Rayos X de ortovoltaje : de 200 a 500 keV
- Rayos X de supervoltaje : de 500 a 1000 keV
- Rayos X de megavoltaje : de 1 a 25 MeV (en la práctica, las energías nominales superiores a 15 MeV son poco comunes en la práctica clínica).
Los rayos X de megavoltaje son, con mucho, los más comunes en radioterapia para el tratamiento de una amplia gama de cánceres. Los rayos X superficiales y de ortovoltaje se utilizan para el tratamiento de cánceres en la superficie de la piel o cerca de ella. [ 2 ] Por lo general, se eligen rayos X de megavoltaje de mayor energía cuando se desea maximizar la protección de la piel (ya que la dosis relativa en la piel es menor para haces de tan alta energía).
Los haces de fotones de utilidad médica también pueden obtenerse de una fuente radiactiva como el iridio-192 , el cesio-137 o el cobalto-60 . ( El radio-226 también se ha utilizado como fuente en el pasado, aunque ha sido sustituido por radioisótopos menos dañinos). Estos haces de fotones, derivados de la desintegración radiactiva , son aproximadamente monocromáticos , a diferencia del espectro continuo de bremsstrahlung de un acelerador lineal. Estas desintegraciones incluyen la emisión de rayos gamma , cuya energía es específica de cada isótopo y oscila entre 300 keV y 1,5 MeV.
Las máquinas de radioterapia superficial producen rayos X de baja energía en el mismo rango de energía que las máquinas de rayos X de diagnóstico, 20–150 keV, para tratar afecciones de la piel. [ 3 ] Las máquinas de rayos X de ortovoltaje producen rayos X de mayor energía en el rango de 200–500 keV. La radiación de las máquinas de rayos X de ortovoltaje se ha llamado "profunda" debido a su mayor capacidad de penetración, lo que le permite tratar tumores a profundidades inalcanzables para la radiación "superficial" de menor energía. Las unidades de ortovoltaje tienen esencialmente el mismo diseño que las máquinas de rayos X de diagnóstico y generalmente están limitadas a energías de fotones menores de 600 keV. Los rayos X con energías del orden de 1 MeV se generan en aceleradores lineales ("linacs"). El primer uso de un linac para radioterapia médica fue en 1953. Los linacs médicos disponibles comercialmente producen rayos X y electrones con un rango de energía de 4 MeV hasta alrededor de 25 MeV. Los rayos X se producen por la rápida desaceleración de electrones en un material objetivo, generalmente una aleación de tungsteno , que genera un espectro de rayos X mediante radiación de frenado. La forma e intensidad del haz producido por un acelerador lineal pueden modificarse o colimarse mediante diversos métodos. De este modo, la radioterapia convencional, conformacional, de intensidad modulada, tomográfica y estereotáctica se realizan utilizando aceleradores lineales especialmente modificados.
Las unidades de cobalto utilizan radiación de cobalto-60, que emite dos rayos gamma con energías de 1,17 y 1,33 MeV, un haz dicromático con una energía media de 1,25 MeV. El papel de la unidad de cobalto ha sido reemplazado en gran medida por el acelerador lineal, que puede generar radiación de mayor energía. [ 4 ] [ 5 ] No obstante, el tratamiento con cobalto aún conserva algunas aplicaciones, como el Gamma Knife , ya que la maquinaria es relativamente fiable y de fácil mantenimiento en comparación con el acelerador lineal moderno.
Fuentes y propiedades de los rayos X
Los rayos X de bremsstrahlung se producen bombardeando rayos catódicos energéticos ( electrones ) sobre un blanco hecho de un material con un número atómico alto, como el tungsteno . El blanco actúa como una especie de transductor , convirtiendo parte de la energía cinética de los electrones en fotones energéticos . Los rayos X de kilovoltaje se producen típicamente utilizando un tubo de rayos X , en el que los electrones viajan a través del vacío desde un cátodo caliente a un ánodo frío , que también actúa como blanco. Sin embargo, no es práctico producir rayos X de megavoltaje con este método; en su lugar, se suele utilizar un acelerador lineal para producir rayos X de dicha energía. La emisión de rayos X está más dirigida hacia adelante a energías de megavoltaje y más dirigida lateralmente a energías de kilovoltaje. [ 6 ] En consecuencia, los rayos X de kilovoltaje suelen producirse utilizando un blanco de reflexión, en el que la radiación se emite desde la superficie del blanco, mientras que los rayos X de megavoltaje suelen producirse con un blanco de transmisión, en el que los rayos X se emiten en el lado opuesto al de incidencia de los electrones. Los blancos de reflexión presentan el efecto talón y pueden utilizar un ánodo giratorio para facilitar la disipación del calor.
La dispersión Compton es la interacción dominante entre un haz de megavoltaje y el paciente, mientras que el efecto fotoeléctrico predomina a energías de keV. Además, la dispersión Compton depende mucho menos del número atómico que el efecto fotoeléctrico; mientras que los haces de kilovoltaje mejoran la distinción entre músculo y hueso en imágenes médicas , los haces de megavoltaje suprimen esa distinción, lo que resulta ventajoso para la teleterapia. La producción de pares y la producción de fotoneutrones aumentan a energías más altas, y solo se vuelven significativas a energías del orden de 1 MeV.
La energía de los rayos X en el rango de keV se describe mediante el voltaje eléctrico utilizado para producirla. Por ejemplo, un haz de 100 kVp se produce al aplicar un voltaje de 100 kV a un tubo de rayos X y tendrá una energía máxima de fotones de 100 keV. Sin embargo, el espectro del haz también puede verse afectado por otros factores, como la forma de onda del voltaje y la filtración externa de rayos X. Estos factores se reflejan en la capa hemirreductora (HVL) del haz , medida en el aire bajo condiciones de "buena geometría". Una energía superficial típica de rayos X podría ser de 100 kVp por 3 mmAl: "100 kilovoltios aplicados al tubo de rayos X con una capa hemirreductora medida de 3 milímetros de aluminio ". La capa hemirreductora para haces de ortovoltaje se mide más comúnmente utilizando cobre; una energía típica de ortovoltaje es de 250 kVp por 2 mmCu. [ 7 ] Para rayos X en el rango de MeV, no se utiliza un voltaje real de la misma magnitud en la producción del haz. Un haz de 6 MV contiene fotones de no más de 1 MeV, en lugar de 6 MeV; la energía de dicho haz se caracteriza generalmente midiendo la relación de la intensidad del haz a diferentes profundidades en un medio.
Los haces de kilovoltaje no presentan efecto de acumulación y, por lo tanto, depositan su dosis máxima en la superficie, es decir, d max = 0 o D 0 = 100 %. Por el contrario, los haces de megavoltaje sí presentan el efecto de acumulación; depositan su dosis máxima a cierta profundidad por debajo de la superficie, es decir, d max > 0. La profundidad de la dosis máxima está determinada por el alcance de los electrones liberados aguas arriba durante la dispersión Compton. A profundidades superiores a d max , el perfil de dosis de todos los haces de rayos X disminuye aproximadamente de forma exponencial con la profundidad. Aunque los valores reales de d max están influenciados por diversos factores, los siguientes son valores de referencia representativos. [ 8 ]
Electrones
Los rayos X se generan bombardeando un material de alto número atómico con electrones. Si se retira el blanco (y se reduce la corriente del haz), se obtiene un haz de electrones de alta energía. Los haces de electrones son útiles para tratar lesiones superficiales, ya que la dosis máxima se deposita cerca de la superficie y luego disminuye rápidamente con la profundidad, protegiendo así el tejido subyacente. Los haces de electrones suelen tener energías nominales en el rango de 4 a 20 MeV, lo que corresponde a un rango de tratamiento de aproximadamente 1 a 5 cm (en tejido equivalente al agua). Raramente se utilizan energías superiores a 18 MeV. Aunque en el modo de electrones se retira el blanco de rayos X, el haz debe dispersarse mediante láminas delgadas para lograr perfiles de dosis planos y simétricos en el tejido tratado.
Muchos aceleradores lineales pueden producir tanto electrones como rayos X.
Terapia de hadrones
La hadronterapia implica el uso terapéutico de protones , neutrones e iones más pesados (núcleos atómicos completamente ionizados). De estas, la protonterapia es, con mucho, la más común, aunque sigue siendo poco frecuente en comparación con otras formas de radioterapia externa, ya que requiere equipos grandes y costosos. El pórtico (la parte que gira alrededor del paciente) es una estructura de varios pisos, y un sistema de protonterapia puede costar (a partir de 2009) hasta 150 millones de dólares estadounidenses. [ 9 ]
Colimador multiláminas
Los aceleradores lineales modernos están equipados con colimadores multiláminas (MLC), que pueden moverse dentro del campo de radiación a medida que el pórtico del acelerador lineal rota, bloqueando el campo según sea necesario de acuerdo con la posición del pórtico. Esta tecnología ofrece a los planificadores de tratamientos de radioterapia una gran flexibilidad para proteger los órganos de riesgo (OAR), al tiempo que garantiza que la dosis prescrita se administre a los órganos diana. Un colimador multiláminas típico consta de dos conjuntos de 40 a 160 láminas, cada una de aproximadamente 5 a 10 mm de espesor y varios centímetros de longitud en las otras dos dimensiones. Cada lámina del MLC está alineada paralelamente al campo de radiación y puede moverse de forma independiente para bloquear parte del campo, adaptándolo a la forma del tumor (ajustando la posición de las láminas), minimizando así la cantidad de tejido sano expuesto a la radiación. En los aceleradores lineales más antiguos sin MLC, esto debe realizarse manualmente utilizando varios bloques fabricados a mano.
Radioterapia de intensidad modulada
La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) es una técnica avanzada de radioterapia que se utiliza para minimizar la cantidad de tejido sano irradiado en el campo de tratamiento. En algunos sistemas, esta modulación de intensidad se logra moviendo las láminas del colimador multiláminas (MLC) durante el tratamiento, lo que permite administrar un campo de radiación con una intensidad no uniforme (es decir, modulada). Mediante la IMRT, los radiooncólogos pueden dividir el haz de radiación en múltiples haces más pequeños y variar la intensidad de cada uno, lo que a menudo permite limitar aún más la cantidad de radiación que recibe el tejido sano cercano al tumor. Los médicos han observado que esto, en ocasiones, les permite administrar de forma segura una dosis mayor de radiación al tumor, lo que potencialmente aumenta las probabilidades de éxito del tratamiento. [ 10 ]
Terapia de arco volumétrico modulado
La radioterapia de arco volumétrico modulado (VMAT) es una extensión de la IMRT caracterizada por un acelerador lineal que gira alrededor del paciente. Esto significa que, en lugar de que la radiación entre en el paciente solo en un número reducido de ángulos fijos, puede entrar en muchos ángulos. Esto puede ser beneficioso para algunos sitios de tratamiento en los que el volumen objetivo está rodeado por varios, lo que permite un tratamiento dirigido sin exponer los órganos cercanos a niveles elevados de radiación. [ 11 ]
Filtro aplanador gratuito
La intensidad de los rayos X producidos en un acelerador lineal de megavoltaje es mucho mayor en el centro del haz que en los bordes. Para compensar este pico central, se utiliza un filtro aplanador. Este filtro tiene forma de cono para compensar la polarización directa en el momento de los electrones incidentes (y suele estar hecho de un metal como el tungsteno); después de que un haz de rayos X pasa a través del filtro aplanador, presenta un perfil más uniforme. Esto simplifica la planificación del tratamiento, aunque reduce significativamente la intensidad del haz. Con una mayor capacidad de cálculo y algoritmos de planificación de tratamientos más eficientes, se reduce la necesidad de técnicas de planificación más sencillas, como la "planificación directa", en la que el planificador instruye directamente al acelerador lineal sobre cómo administrar el tratamiento prescrito. Esto ha generado un mayor interés en los tratamientos sin filtro aplanador (FFF).
Se ha observado que los tratamientos FFF presentan una tasa de dosis máxima aumentada, lo que permite reducir los tiempos de tratamiento y el efecto del movimiento del paciente en la administración del tratamiento. Esto convierte a FFF en un área de particular interés en los tratamientos estereotácticos. [ 12 ] Por ejemplo, en el tratamiento del cáncer de mama , la reducción del tiempo de tratamiento puede disminuir el movimiento del paciente y los tratamientos mamarios donde existe la posibilidad de reducir el movimiento respiratorio. [ 13 ]
Radioterapia guiada por imágenes
La radioterapia guiada por imágenes (IGRT) complementa la radioterapia con imágenes para aumentar la precisión y exactitud de la localización del objetivo, reduciendo así la cantidad de tejido sano en el campo de tratamiento. Para que los pacientes puedan beneficiarse de técnicas de tratamiento sofisticadas como la IMRT o la hadronterapia, se requiere una precisión en la alineación del paciente con un margen de error máximo de 0,5 mm. Por lo tanto, métodos como la verificación de la posición del paciente basada en imágenes digitales estereoscópicas de kilovoltaje (PPVS) [ 14 ] y la estimación de la alineación basada en tomografía computarizada de haz cónico in situ (TC) enriquecen el abanico de enfoques modernos de IGRT.
Véase también
Referencias
- ↑ Maani, Elizabeth V.; Maani, Christopher V. (2025), "Radiation Therapy" , StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 30725721 , consultado el 21 de enero de 2025
- ↑ Hill, R.; Healy, B.; Holloway, L.; Kuncic, Z.; Thwaites, D.; Baldock, C. (2014). "Avances en la dosimetría de haces de rayos X de kilovoltaje". Physics in Medicine & Biology . 59 (6): R183– R231. Bibcode : 2014PMB....59R.183H . doi : 10.1088/0031-9155/59/6/R183 . PMID 24584183 .
- ↑ House, Douglas W. (18 de marzo de 2016). "Sensus Healthcare se prepara para salir a bolsa" . Seeking Alpha . Recuperado el 19 de marzo de 2016 .
- ↑ Podgorsak, EB "Máquinas de tratamiento para radioterapia de haz externo". Revisión de física de la radiooncología: A (PDF) . págs. 105–132 .
- ↑ Page, BR; Hudson, AD; Brown, DW; et al. (2014). "Cobalto, Linac u otro: ¿Cuál es la mejor solución para la radioterapia en países en desarrollo?". Global Health . 89 (3): 476– 480. doi : 10.1016/j.ijrobp.2013.12.022 . PMID 24929157 .
- ↑ Johns, HE, & Cunningham, JR (1983). La física de la radiología. Charles C. Thomas.
- ↑ Cohen, ML (1972). Datos de dosis en profundidad del eje central para su uso en radioterapia: un estudio preparado bajo los auspicios de la Asociación de Físicos Hospitalarios. British Journal of Radiology, Suppl 11:8-17.
- ↑ Jani, SK (1993). Manual de datos de dosimetría para radioterapia. CRC. pág. 62
- ↑ "El Zapper de 150 millones de dólares" . Forbes .
- ↑ "Radioterapia de haz externo" . Archivado del original el 28 de febrero de 2010.
- ↑ "IMRT y VMAT" . www.christie.nhs.uk . Archivado del original el 8 de octubre de 2016. Consultado el 29 de septiembre de 2017 .
- ↑ Georg, Dietmar; Knöös, Tommy; McClean, Brendan (2011). "Estado actual y perspectivas futuras de los haces de fotones sin filtro aplanador" . Física Médica . 38 (3): 1280– 1293. Bibcode : 2011MedPh..38.1280G . doi : 10.1118/1.3554643 . PMID 21520840 .
- ↑ Koivumäki, Tuomas; Heikkilä, Janne; Väänänen, Anssi; Koskela, Kristiina; Sillanmäki, Saara; Seppälä, enero (2016). "Técnica de aplanamiento sin filtro en tratamientos de apnea del cáncer de mama del lado izquierdo: el efecto sobre el tiempo de emisión y las distribuciones de dosis" . Radioterapia y Oncología . 118 (1): 194– 198. doi : 10.1016/j.radonc.2015.11.032 . PMID 26709069 .
- ↑ Boris Peter Selby, Georgios Sakas et al. (2007) Corrección de alineación 3D para tratamiento con haz de protones. En: Actas de la Conferencia de la Sociedad Alemana de Ingeniería Biomédica (DGBMT). Aquisgrán.
Referencias generales
- Física de la radioterapia en la práctica , editado por JR Williams y DI Thwaites, Oxford University Press UK (2.ª edición, 2000), ISBN 0-19-262878-X
- Animación del acelerador lineal de partículas (Linac) por Ionactive.
- http://www.myradiotherapy.com
- Radioterapia superficial
- Instituto Nacional de Ciencias Radiológicas (Japón)
- Haces de electrones en aplicaciones médicas
- Procedimientos de radioterapia
