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Acelerador Lineal
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Radiofisica 2:
Presentacion
Acelerador lineal
Un acelerador lineal (LINAC) es el dispositivo que se usa más comúnmente para dar radioterapia de haz externo a enfermos con cáncer.
Acelerador lineal
LINAC
Otra funcion
El LINAC puede ser utilizado para tratar cualquier estructura u órgano del cuerpo.
Se suministran rayos X de alta energía a la región del tumor del paciente.
Estos tratamientos con rayos X pueden ser diseñados de forma que destruyan las células cancerosas sin afectar los tejidos normales.
Puede ser utilizado
El LINAC se usa en:
- Terapias convencionales
- Radioterapia de intensidad modulada (IMRT)
- Radioterapia con guía por imágenes (IGRT)
- Radiocirugía estereotáctica (SRS)
- Radioterapia estereotáctica del cuerpo (SBRT).
Clasificacion
Los aceleradores no disponen de ninguna fuente radiactiva, en consecuencia sólo se producen radiaciones cuando el equipo es conectado y se ordena producirlas.
Su clasificacion puede ser de dos tipos:
- Monoenergéticos
- Multienergeticos
Monoenergeticos
Monoenergeticos:
Solo producen una
energía de fotones
Multienergeticos
Multienergeticos
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,
- Con los haces de fotones podremos tratar entre otros los tumores cerebrales, del área de cabeza y cuello, mama, pulmón, estómago, recto, vejiga, próstata, ginecológicos, etc.
Se divide en tres secciones:
- Sección generadora
- Sección aceleradora
- Sección deflectora
Division del LINAC
Se divide en 3 partes:
- Cañón de electrones
- Generador de potencia
- Modulador
Sección generadora
Cañon de electrones
Cañon de electrones
Es la fuente que inyecta los electrones en la sección aceleradora
Contiene un filamento que emite electrones cuando pasa por él una corriente
Tiene una forma cerrada para generar un vacio en el interior
Generador de potencia
Se puede utilizar un magnetrón o un klystron.
- Magnetrón: Transforma energía eléctrica en electromagnética en forma de microondas. Se utiliza en baja energia (entre 4 y 8 MeV). Tiene menor voltaje y tamaño.
- Klystron: es una válvula hacia el vacío de electrones. Se utiliza en altas energías (entre 10 y 25 MeV). Tiene mayor voltaje y tamaño.
Generador de potencia
Modulador
Modulador
Suministra simultáneamente pulsos de tensión al cañón de electrones y al klystron.
Sección aceleradora
Presenta forma de tubo y dentro de él existen una serie de cavidades en la cual se ha realizado el vacío. Alli se van a inyectar ondas que provienen de una guía de ondas y los electrones que provienen del cañón.
Existen dos modelos de ondas utilizadas:
- Progresivas
- Estacionarias
Tienen una sección aceleradora formada por un tubo de cobre que en su interior esta dividido en diafragmas de distinta apertura y separación que propagan las ondas a lo largo de su eje.
Estas ondas tienen un campo eléctrico a partir del cual los electrones ganan energía
Progresivas
Tienen una guía de ondas formada por cavidades que permiten que las que presentan un valor cero del campo eléctrico se acoplen a la estructura y así no se pierde espacio.
Estacionarias
Al incio de la sección aceleradora los electrones adquieren rápidamente la velocidad de la luz.
Para agrupar a los electrones y conseguir que sean monoenergeticos es necesario evitar cualquier desviación del haz de electrones durante la aceleración.
Para ello se aplica un campo magnético estático mediante una serie de espiras colocadas en intervalos.
Ademas se puede decir que
-Aceleradores multienergéticos la sección aceleradora mide 2 metros y se sitúa de forma paralela al suelo. Ya que el paciente se sitúa en una mesa también paralela al suelo es necesario desviar la trayectoria de los electrones 90º.
-Aceleradores monoenergeticos no disponen de bobinas de deflexión ya que el cañón de electrones esta en la misma dirección del eje del haz, por tanto
perpendicular al suelo
Sección deflectora
Cabezal
Es el lugar donde una vez que los electrones se sitúan perpendiculares al suelo se rompe el vacío y los electrones se dirigen hacia el paciente.
Aqui se van a producir los haces de fotones.
Está compuesto por:
- El blanco de rayos X
- Cono nivelador para fotones
- Filtros homogeneizadores para electrones
- Cámaras de ionización
- Colimadores primarios y secundarios.
Otras partes del LINAC
Haces de fotones
Haces de fotones
Una vez que el haz de electrones ha roto el vació, el haz se va encontrar con un blanco (target) con el que va chocar produciendo una radiación de frenado y en consecuencia los rayos X.
Cono nivelador
La radiación para ser utilizada de forma clínica necesita ser homogeneizada.
Utilizamos un cono nivelador colocado a la
salida del blanco
Cono nivelador
Cámaras de ionizacion
Cámaras de ionizacion
Se encuentran después del cono.
Tienen forma plana y controlan la dosis, tasa de dosis, la homogeneidad y la simetría del haz.
Colimadores
El sistema de colimación está constituido por:
- Colimador primario: es fijo de forma circular, no accesible al usuario y define el tamaño máximo del haz. El material de blindaje es plomo o tungsteno.
- Colimador secundario: define el tamaño del campo de irradiación y son de plomo o tungsteno. Tiene 4 mandíbulas que se mueven de manera independiente por lo que son capaces de realizar campos asimétricos
Colimadores
Los sistemas de colimación secundaria cuentan con un sistema
denominado de multihoja
En la actualidad
Con este tipo de colimación se pueden realizar tratamientos con formas irregulares sin
necesidad de utilizar blindajes terciarios.
Haces de electrones
Haces de electrones
El camino de los haces de electrones después de la salida del vacío es distinto que los haces de fotones.
1. Se colocan en unas hojas dispersoras que permitan que los haces se extiendan y sean uniformes
2. Penetran en las cámaras monitoras
3. Necesitan de un colimador terciario. Su funcion es filtrar los electrones dispersos en la interacción del haz de electrones con el aire y conseguir que los que lleguen al paciente sean uniformes.
Sistema de refrigeración
Su función es refrigerar la fuente de potencia de alta frecuencia, la guía de ondas y el blanco de rayos x mediante la circulación de agua en la proximidad de ellos.
Control automático de frecuencia
Su función es mantener constante la frecuencia de las microondas ya que estas pueden variar con las condiciones ambientales.
Otros elementos
Video del funcionamiento de un LINAC
Video
Mesa de tratamiento
Mesa y consola de tratamiento
Es el lugar en donde se coloca al paciente para la irradiación.
Consta de:
- Tablero: parte superior de la mesa donde se posiciona el paciente
- Pedestal: parte que soporta el tablero y que contiene los sistemas mecánicos.
Movimientos de la mesa:
vertical, longitudinal, transversal y angular
Consola de tratamientos
Consola de tratamiento
Situada fuera del sitio y desde dónde se efectúa la programación de la irradiación.
Existen distintos modos de trabajo en la consola de tratamientos:
- Manual
- Automatico
- Servicio
Manual
Manual
Permite realizar irradiaciones seleccionando los parámetros de la irradiación de forma secuencial. Se selecciona:
- Tipo de haz (fotones o electrones)
- Energía
- Unidades de monitor
- Tasa de dosis
- Tipo de irradiación
- Tamaño del campo de irradiación.
Automatico
Automatico
Desde el sistema de planificación se envían los datos de la dosis de la irradiación además de las posiciones del colimador.
Desde alli se envían los datos a la consola del acelerador y en esta se observan todos los datos transmitidos.
Desde la consola se realiza la irradiación y permite el registro de las dosis administradas y de todos los parámetros de la irradiación.
Servicio
Permite realizar operaciones de evaluación de parámetros técnicos del equipo.
Solamente puede acceder a este modo las personas del Servicio Técnico autorizadas
Servicio
Tratamientos con intensidad modulada (IMRT)
IMRT
Los aceleradores actuales permiten realizar tratamientos donde el haz de irradiación puede ser dividido en múltiples segmentos.
Esto permite distribuir la dosis y disminuir cantidad que reciben los órganos críticos próximos al tumor.
Estática
Cuando se utiliza este tipo de irradiación el acelerador solamente irradia cuando las hojas del MLC están quietas.
Por lo tanto cuando las hojas se mueven de un segmento a otro de un mismo haz, no existe radiación
Estática
Dinámica
Es el mismo tipo de técnica que en el caso anterior pero la irradiación en cada campo fijo se realiza de modo continuo.
Dinámica
Volumetrica
La irradiación se realiza mediante haces en movimiento. Al mismo tiempo que se mueve el brazo de la unidad, las multiláminas también se mueven mientras se irradia.