TERAPIA CON FOTONES MONOENERGÉTICOS

Antonio M. LallenaUniversidad de Granada

Madrid, marzo 2003

• El haz de electrones que emerge horizontal de la guía de aceleración debe ser redirigido hacia el paciente (hacia el isocentro). Para ello se dispone de un sistema deflector magnético que denominamos “bending”. Esta deflexión se realiza en el vacío. Guía aceleradora y bending forman un único cuerpoen cuyo interior se realiza un alto vacío.

• Un deflector “directo” de 90º separaría los electrones de alta y baja energía y solo algunos electrones alcanzarían la ventana de salida. Los sistemas más comunes son de 270º, y son acromáticos, lo que significa que son capaces de “refocalizar” todas las energías en la ventana de salida. Esto se consigue en general intensificando la región externa del campo magnético por el que discurren los electrones más energéticos (ver figura)

• En el interior del bending se sitúan unos “slits” limitadores que interrumpen el paso de los electrones de energía más extrema.

• Otros elementos electroópticos, los focalizadores, son dipolos y cuadrupolos magnéticos destinados a centrar el haz en la fuente nominal. Se ilustra el efecto de un mal centrado del haz en los perfiles de dosis

•El haz emergente del conjunto guía-bending es un haz de electrones de dimensiones reducidas (diámetro 2 mm, aprox.)•Para convertirlo en fotones empleamos un blanco de metal pesado refrigerado por agua (figura), con espesor suficiente para conseguir también la “apertura” por dispersión del haz de fotones.•Estos fotones tienen un perfil muy “picado” y su fluencia debe modularse empleando un cono de aluminio (figura), cuya forma depende de la energía (y del fabricante)•Algunos aceleradores emplean para “ampliar” el haz el barrido electrónico (similar a lo que hace un televisor). De esta forma el blanco de wolframio puede ser mucho más delgado (no necesita dispersar, solo frenar) y se reduce la contaminación de electrones.•Para tratamientos de electrones necesitamos también expandir el haz empleando delgadas láminas metálicas (los espesores ya los sabes) son los “primary foils”. Este haz expandido debe también ser modulado empleando delgados filtros de simetría cónica (secondary foils)

Modulación de fluencia: Cuñas

La dosis profunda aumenta con la distancia a la fuenteLa dosis profunda aumenta con la energía

La dosis profunda aumenta con el tamaño de campo

6 MV

0 2 4 6 80.00000

0.00005

0.00010

0.00015

0.00020

0.00025

E [MeV]

Ph

oto

n s

pec

tru

m

Emean= 1.79 MeV

18 MV

0 4 8 12 16

Emean= 4.09 MeV

E [MeV]

SIEMENS MEVATRON KDSD. Sheikh-Bagheri and D.W.O. RogersMonte Carlo calculation of nine megavoltage photon beam spectra using the BEAM codeMed. Phys. 29 (2002) 391-4012

mamas, miembros, ...(80% de los tratamientos)

abdomentórax

0.0

25.0

50.0

75.0

100.0

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

Co-60

RX 6MV

RX 18MV

0 5 10 15 20 25 30 35 400.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

18MV

6MV

z [cm]

Do

sis

no

rmal

izad

a

0 50 100 1500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

18MV

6MV

z [cm]

Do

sis

no

rmal

izad

a

0 5 10 15 200.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

18MV

6MV

z [cm]

Do

sis

no

rmal

izad

a

Rendimientos en profundidad

Energía“Dosis en piel”

(normalizada al máximo)D10/Dmax D10/D20

Emedia=1.79 MeV 0.22 (-12%) 0.84 1.33

6MV 0.25 0.87 1.34

Emedia= 4.09 MeV 0.09 (-25%) 0.89 1.21

18MV 0.12 0.92 1.22

menor dosis en piel incrementada por contaminación electrónica en el blanco

Rendimiento clínico

Fotones monoenergéticos

0 50 100 1500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1MeV2MeV3MeV5MeV

8MeV10MeV12MeV

15MeV

18MeV

20MeV

z [cm]D

osi

s n

orm

aliz

ada

Fotones monoenergéticos

0 5 10 15 200.0

0.4

0.8

1.2

1MeV2MeV3MeV5MeV

8MeV10MeV12MeV

15MeV

18MeV

20MeV

z [cm]

Do

sis

no

rmal

izad

a

Energía “Dosis en piel” D10/Dmax D10/D20

1MeV 0.84438 0.81172 1.44869804

2MeV 0.57512 0.8441 1.27278759

3MeV 0.37165 0.8812 1.2653829

5MeV 0.212 0.89512 1.17314321

8MeV 0.13126 0.9321 1.15592098

10MeV 0.10913 0.9457 1.15978465

12MeV 0.090883 0.9603 1.1508317

15MeV 0.076113 0.97481 1.13338139

18MeV 0.065883 0.99 1.13820577

20MeV 0.059682 0.99745 1.14452094

PROSselección de energíasreducción de la dosis en piel

CONTRAS¿creación de haces planos extensos manteniéndolos monoenergéticos?