Aspecte Legate de Materialele Folosite în Radioterapia Externa și Distribuția și Parametrii de Calcul ai Dozei

Fizica medială este un domeniu vast, care poate fi definit ca o ştiinţă interdisciplinară deoarece se aplică cunoştinţe din medicină, fizică, chimie şi informatică.Ramura fizicii medicale care se aplică în tratamente oncologice de tip radioterapie se numeşte fizica radiaţiilor. Fizica radiaţilor în medicină foloseşte radiaţia atât pentru diagnostic cât şi pentru tratament.

Radioterapia se ocupă, în special, de tratarea tumorilor maligne cu ajutorul fascicolelor de electroni sau fotoni obţinute în cceleratoarele medicale sau fotoni obţinuţi din izotopi radioactivi.Având în vedere că dozele de radiaţii absorbite de organism se cumuleză şi că organismul are o limită superioară, de asemenea volumul iradiat trebuie să fie bine determinat fără a afecta ţesuturile exterioare acestui volum, cu alte cuvinte este nevoie de o calitate ă actului medical deosebit de precisă, fără a mai putea corecta ulterior eventualele greşeli.

Radioterapia cu Co60 este metoda cea mai utilizată în ţara noastră, motiv pentru care am considerat oportun perfecţionarea modului de măsurare şi analiză a datelor.

Radioterapia este un domeniu ştiinţific a cărui dezvoltare rapidă necesită proiectarea de aparatură medicală tot mai performantă.Astfel a ajuns pe piaţa de desfacere aparatul de cobaltoterapie Theraron 1000.

1. Materiale folosite în radioterapia externă

Provenienţa fascicolului de radiaţii

Fascicolul de radiaţii Co60 se obţine prin reacţia (n,γ), din elementul natural Co59,reacţie ce are loc în reactor:

Dezintegrarea Co60 are loc în cascadă:fiecare atom emite o radiaţie β cu energia E=0,31 MeV şi doi fotoni γ de 1,17 şi 1,33 MeV, trecând în elementul Ni60.Aceste radiaţii γ constituie fascicolul de tratament. Particulele β sunt absorbite în cobalt şi în capsulele de oţel inoxidabil şi rezultă emisia de raze X bremsstrahlung şi o mică cantitate de radiaţe X caracteristică. Dar, aceste raze X de energie de valoare aprozimativă 0,1 MeV nu contribuie în mod semnificativ la doza în pacient, deoarece ele sunt puternic atenuate în materialul sursei şi al capsulei. Ceilalţi, aşa-zişi contaminatori ai fascicolului de tratament sunt radiaţiile γ de joasă energie, produse prin interacţiunea radiaţiei γ primare cu sursa propriu zisă, cu capsula înconjurătoare, cu containerul sursei şi cu sistemul colimator. Componentele împrăştiate ale fascicolului contribuie semnificativ (într-o proporţie de aproximativ 10%) la intensitatea totală a fascicolului. Toate aceste interacţiuni secundare, într-o oarecare măsură, rezultă din heterogenitatea fascicolului. În plus, electronii sunt de asemenea produşi prin aceste interacţiuni şi constituie ceea ce se numeşte contaminarea cu electroni a fascicolului.

O sursă de Co60 tipică pentru radioterapie este un cilindru de diametru între 1 şi 2 cm şi proporţionat în unitatea de cobalt cu capătul circular îndreptat spre pacient. Faptul că sursa de radiaţie nu este o sursă punctuală, complică geometria fascicolului şi dă naştere penumbrei geometrice.

Containerul sursei de radiaţie

Containerul sau suportul pentru sursă se numeşte capul sursei. Acesta este alcătuit dintr-o carapace de oţel umplută cu plumb pentru protecţie şi un dispozitiv pentru aducerea sursei în faţa deschiderii practicate în containerul sursei, din care va ieşi fascicolul de tratament.

Acest container este, de asemenea prevăzut cu un scut adiţional din aliaj metalic greu, atunci când sursa este în poziţia “off”( decuplată ).

În timp s-au elaborat o serie de metode de mişcare a sursei din poziţia “off” în poziţia “on”,toate mecanismele având un sistem de protecţie încorporat care va retrage sursa automat spre poziţia “off” în cazul unei defecţiuni.

Colimarea fascicolului de radiaţie γ şi penumbra

Radiaţia γ provenită de la sursa de Co60 este importantă datorită caracteristicilor fizice ale sale:

-parcursul maxim al electronilor secundari;

-diminuarea coeficientului de atenuare şi difuziune;

-egalizarea coeficienţilor masici de absorbţie în diferite medii biologice.

Pentru radiaţia γ, parcursul maxim al electronilor rapizi ce iau naştere prin cele trei efecte principale descrise anterior este 5 mm în apă sau ţesuturi moi. Ei cedează treptat energie prin ionizări şi excitări. La această profunzime se realizează un echilibru între electronii aflaţi la sfârşitul traiectoriei şi cei puşi în mişcare de radiaţia incidentă. După această profunzime intensitatea radiaţiei şi a ionizărilor scade datorită atenuării fascicolului şi sub influenţa scăderii debitului invers proporţional cu pătratul distanţei.

Fenomenul de difuziune sau radiaţia difuzată produsă în urma interacţiunii radiaţiei cu materia depinde de mai mulţi factori, dintre care cei mai importanţi sunt energia radiaţiei incidente şi volumul difuzant, delimitat de suprafaţa şi forma câmpului de iradiere, precum şi de profunzimea lui. Avantajele clinice rezultă din aceste carecteristici fizice, comune tuturor radiaţiilor de energie mare.