El ciclotrón

Cuando el núcleo atómico de un elemento radioactivo se desintegra, ademas de otras radiaciones, emite partículas alfa, las cuales se componen por dos protones y dos neutrones. Estas partículas pueden utilizase para producir la desintegración de elementos no radioactivos. Para esto, son lanzados contra los núcleos de estos últimos, y al llegar a ellos, ocasionan una reacción nuclear. Todavía en 1930, este era el único medio de que disponían los físicos para producir reacciones nucleares en forma artificial. Pero como la energía de dichas partículas alfa es relativamente pequeña, no llegaban a los núcleos mas pesados (con mayor numero atómico o "numero de carga"), debido a la fuerte repulsión que sufrían al aproximarse a estos núcleos. Así pues, en aquella época, resultaba prácticamente imposible obtener reacciones nucleares con núcleos pesados.
Para resolver este problema, pues en las investigación de las reacciones nucleares era muy grande, los físicos trataron de construir dispositivos capaces de proporcionar partículas atómicas de alta energía. El generador de Van de Graaff, fue uno de los primeros instrumentos inventados con esta finalidad. Otro dispositivo ideado aproximadamente en la misma época y con el mismo objeto fue el ciclotrón. Este aparato lo construyo el físico estadounidense Ernest O. Lawrence, quien en 1931 hizo funcionar el primero de ellos. Gracias a este invento, y por el estudio de un gran número de reacciones nucleares que pudieron obtenerse con tal maquina, Lawrence recibió el premio  Nobel de Física en 1939.

Principio del funcionamiento del ciclotrón

El principio físico en el cual se basa la construcción el cilotrón se basa en que una partícula electrizada con carga q, lanada a un campo magnético uniforme B y con una velocidad v perpendicular a este campo, describe una trayectoria circular por la acción de una fuerza magnética que actua sobre la partícula. Mostramos que el radio de esta trayectoria esta dado por: R=mv/Bq donde m es la masa de la partícula.
Podemos calcular el periodo T (tiempo de una revolución o vuelta completa) de este movimiento circular, si recordamos que T=2πR/v.
Entonces, sustituyendo la expresión anterior de R tendremos:

T=2π R/v=2π/v.mv/Bq

donde: T= 2π m/Bq

Por tanto, esta expresión muestra qe el periodo de rotación de la partícula no depende de R, ni de v. En otras palabras, cualquiera que sea el radio de la trayectoria, el tiempo transcurrido para efectuar una vuela completa sera el mismo. Esto se verifica porque cuanto mayor sea la velocidad con la cual sea lanzada la partícula al campo magnético, mayor sera el radio de la trayectoria que describirá.
El hecho de que que periodo de movimiento de la partícula en el campo magnético no dependa del radio de la trayectoria, desempeña un papel muy importante en el funcionamiento del cilotron.

Como funciona un ciclotrón

En la figura esquemática de la izquierda se presentan los principales componentes de un ciclotron. Vemos que esta constituido por dos cámaras metálicas huecas con la forma de la letra D (D1 y D2) colocadas en el campo magnético producido por un poderoso electroiman. Entre los terminales P y Q se aplica una tensión alterna de alta frecuencia, a fin de crear en el espacio D1 y D2 u  campo eléctrico también alterno, es decir, cuyo sentido sea unas veces de D1 hacia D2, y otras el sentido contrario.

Un dispositivo que emite iones de baja energía (protones o deutrones) se coloca en el punto F, situado entre D1 y D2 en la posición indicada en el esquema. Supongase que un ion (por ejemplo un proton) es producido en F en el instante en que el campo eléctrico esta dirigido de D2 hacia D1. Este ion sera acelerado por este campo eléctrico, y penetrara al interior de D1 con cierta velocidad. En esta región describirá una trayectoria circular debida a la acción del campo magnético, y regresara al espacio de D1 y D2. Si el periodo con el cual alterna el campo eléctrico es igual al periodo del movimiento circular de la partícula, l salir de D1 encontrara el campo eléctrico dirigido precisamente de D1 hacia D2. De manera que el proton sufrirá una nueva aceleración, adquiriendo mayo energía y penetrando al interior de D2 con mayor velocidad. En D2 describirá entonces una trayectoria con un radio mayor, pero a pesar de ello, permanecerá en D2 el mismo tiempo que permaneció en D1. Al salir de D2 el proton hallara el campo electrico dirigido de D2 hacia D1 y volverá a ser acelerado, adquiriendo una energía aun mayor.
Este proceso se repite un gran numero de veces, haciendo que el ion tenga una energía muy elevada al salir por la abertura lateral L, donde se coloca el objetivo, es decir la sustancia que contiene los núcleos que vana a ser bombardeados.
En los ciclotrones mas modernos, los protones efectúan unas 100 vueltas completas en el interior del instrumento, y adquieren una energía igual a la que tendrían si fuesen acelerados por una diferencia de potencial de aproximadamente 12 millones de volts.


Fuente:"Física General" 4a. Edición. Antonio Máximo, Beatriz Alvarenga.

Rayos X

Los rayos X son un tipo de radiación constituida por ondas electromagnéticas  de frecuencias superiores a las de la radiacion ultravioleta.Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por el físico aleman Wilhem Rontgen, quien recibió el Premio Nobel de la Física en 1901 por este logro.La denominación "rayos X"  fue utilizada por Rontgen porque desconocía la naturaleza de las radiaciones que acababa de descubrir (la "X" indicaban que eran incógnitos o  desconocidos).

Wilhem Conrad Rontgen (1845-1923).Físico alemán que descubrió los rayos X, que también se denominan ahora "rayos Rontgen".En 1895, el realizar experimentos con tubos de rayos catodicos en la Uiversidad de Wurzburg, observo la existencia de radiaciones de naturaleza desconocida que llamo "rayos X".Este descubrimiento le hizo merecedor de el Premio Nobel de Física en 1901.

Estas ondas pueden producirse en dispositivos especiales (tubos de rayos X), como el que se muestra e la figura de la izquierda.En estos tubos, la placa A, que indica la figura, emite un haz de electrones.estas partículas son aceleradas por medio de un voltaje elevado existente en A y el blanco u otro objetivo de tungsteno, B. Al llegar a este, los electrones son bruscamente detenidos, es decir, experimentan una fuerte desaceleracion. Debido a ello, emiten ondas electromagnéticas de alta frecuencia situadas en la región que corresponde a los rayos X.
Rontgen hallo que los rayos X tienen la propiedad de atravesar, con cierta facilidad, sustancias de baja densidad (como los músculos de una persona), y de ser absorbidos por materiales de densidad elevada (como los huesos del cuerpo humano). Debido a esta propiedad, poco después de su descubrimiento, los rayos X comenzaron a ser ampliamente utilizados en la medicina para obtener vistas de los órganos internos.
El propio Rongen fue el primero en encontrar tal uso para los rayos X al obtener la radiografía de los huesos de la man de una persona.
En la actualidad, los rayos X tienen un campo muy amplio de aplicaciones, ademas de su empleo en la radiografía y en la radioterapia, pues se utilizan también en el tratamiento medico del cáncer, en la estructura cristalina de los sólidos, en pruebas industriales, y en  muchos otros campos de la ciencia y la tecnología.

Fuente: "Física General" 4a. Edición. Antonio Máximo, Beatriz Alvarenga.

Respuesta a la pregunta: ¿Qué tipos de tejidos resisten las radiaciones?

Respuesta a la pregunta ¿Qué tipos de tejidos resisten las radiaciones?

En la última década, de forma paulatina pero constante, han aumentado los conocimientos acerca de los efectos de la radiación ionizante sobre los tejidos humanos y especialmente sobre los tumores malignos. En esa progresión han intervenido diversos factores: las mejoras tecnológicas de los aparatos de radiación, que se adaptan a la anatomía humana con mayor precisión, la curación lograda con el menor daño posible sobre los tejidos sanos y la inclusión de la radioterapia de forma

concomitante con otras terapias para obtener mejores resultados

En el organismo, la población celular se mantiene en un número estable gracias a un comportamiento fisiológico compensatorio denominado cinética celular. Las pérdidas celulares provocadas por agresiones externas o por muerte celular son compensadas con la producción de nuevas células. Según sea la fase del ciclo celular, dicha población se halla en un momento u otro de su proceso: nacimiento, crecimiento y diferenciación, reposo o proliferación y muerte y se dividen en:

◆ Células muertas.

◆ Células en reposo o fase G0.

◆ Células en actividad mitótica o proliferativa, en fase S.

Esta situación es dinámica y las células en reposo pueden incorporarse al ciclo celular activo en función de la demanda del organismo y de las necesidades tisulares del órgano en que se encuentren.

 En los tejidos tumorales la proliferación celular es más rápida y responde a una demanda creciente de células, por otra parte muy indiferenciadas. La irradiación de la materia viva genera una serie de

procesos en cascada que alteran la cinética celular. La radiación ionizante destruye la capacidad de las células en actividad mitótica para reproducirse; son las más sensibles aquéllas que se hallan en fase S o de síntesis proteica, en la que los elementos destruidos son difícilmente recuperables. Sin embargo, las células en fase G0 son prácticamente insensibles a la radiación. Este fenómeno es de suma importancia en la aplicación de tratamientos de radioterapia, teniendo en cuenta que las células de un tejido irradiado tienden a incorporar a la mayoría de células en fase de reposo G0, como acción compensatoria, de tal manera que si se administra la radioterapia en dosis fraccionadas la repetición de las dosis logrará una mayor destrucción celular y una erradicación más efectiva del tumor. Los tejidos circundantes al tumor se comportan de forma similar al recibir radiación. Sin embargo, su capacidad de recuperación es mayor, por lo que los efectos a largo plazo son menores y más tolerables que en el tejido tumoral. Las radiaciones ionizantes provocan destrucción celular, en algunos casos mediante impacto directo de los electrones acelerados sobre la molécula de ADN, aunque son más las células que se ven dañadas por un efecto indirecto. Cuando los rayos penetran en el núcleo celular e interaccionan con las moléculas de agua, ocasionan la formación de radicales de oxígeno. Estos radicales inestables lesionan el ácido desoxirribonucléico y rompen la cadena cromosómica. Como consecuencia se produce un daño irreparable y la muerte celular inmediata. Algunas células logran sobrevivir, pero son incapaces de subdividirse y mueren durante la mitosis o se degeneran lentamente. La reacción provocada en los tejidos irradiados se denomina radiosensibilidad, entendida ésta como el efecto deseado para lograr la erradicación del tumor y “la probabilidad de que una célula muera al intentar la división, independientemente del tiempo que tarde

en iniciar la división”.

La radiosensibilidad depende de diversos factores:

◆ Tipo de tejido:

los tejidos de proliferación celular rápida (tejido hematopoyético y criptas intestinales) con células muy indiferenciadas son altamente radiosensibles. Los de proliferación celular lenta y muy diferenciados (neuronas) tardarán más tiempo en manifestar los efectos de la radiación. Este hecho explicaría los efectos secundarios agudos en los tejidos de proliferación rápida y los efectos secundarios a largo plazo que pueden producir lesiones crónicas.

◆ Oxigenación: se refiere a las características del medio que condicionan la posibilidad de recuperación celular tras la radiación. Las células bien oxigenadas son más radiosensibles que las hipóxicas. El tejido tumoral está formado por células de crecimiento rápido y desordenado que pueden estar situadas a distancia de los vasos nutrientes y que, al no recibir el oxígeno necesario, se sitúan en fase G0 de reposo y, por lo tanto, son poco sensibles a la radiación. Sin embargo, al destruir las células bien oxigenadas cercanas a los vasos, éstas ocuparán su lugar, pasando a fase S; serán destruidas con la siguiente fracción de radiación recibida.

En conclusión son las células en fase G0 las que son más resistentes a las radiaciones suministradas en el tratamiento de radioterapia. Ya que estas radiaciones atacan a células que se encuentran en fase S. 
Pero ningún tejido resiste a la radiación, es por eso que los nuevos aceleradores lineales son más precisos para dañar la menos cantidad de tejido posible.

http://campus.usal.es/~postgradooncologia/restringido/20092010/Lecturas_12_2009/lecturas%204/principios%20de%20radioterapia.pdf 

Respuesta a la pregunta ¿Mujeres embarazadas pueden recibir tratamiento contra el cáncer?

¿Mujeres embarazadas pueden recibir tratamiento contra el cáncer?

"Sí, pero hay que tomar en consideración algunos aspectos importantes. Según sugiere la ICRP, entre los aspectos de mayor importancia se encuentran los siguientes:

1. Estadio y agresividad del tumor;
2. Localización del tumor;
3. Posibles efectos hormonales del tumor sobre el embarazo;
4. Diversas formas de terapia y su duración, eficacia y complicaciones;
5. Consecuencias de retrasar la radioterapia;
6. Efectos previsibles de la enfermedad materna sobre el feto;
7. Fase del embarazo;
8. Evaluación y seguimiento del feto;
9. Cómo y cuando podría nacer el bebé de manera segura;
10. Si se debería interrumpir el embarazo;
11. Aspectos legales, éticos y morales.

La primera pregunta a hacerse es si se puede posponer el tratamiento hasta que el feto se encuentre en una fase posterior. Si se decide que hay que realizar el tratamiento con radioterapia, es importante calcular la dosis al feto antes de tratar. Si se van a tratar con haces externos tumores que se encuentren a cierta distancia del feto, un factor muy importante en cuanto a la dosis al feto es la distancia de éste al borde del campo de radiación."

Fuente: https://rpop.iaea.org/RPOP/RPoP/Content-es/SpecialGroups/1_PregnantWomen/PregnancyAndRadiotherapy.htm

Respuesta a la pregunta ¿Qué diferencias hay entre quimioterapia y radioterapia?

¿Qué diferencias hay entre quimioterapia y radioterapia? 

1) "La primera discordancia entre la radioterapia y la quimioterapia es la vía de administración y el tipo de tratamiento.

• En la radioterapia se emplean varios rayos de radiación que se potencian sobre un punto concreto del organismo, allí donde se encuentra el tumor.
• En cambio, para la quimioterapia se utilizan fármacos quimioterápicos que se combinan entre si para la culminación del cáncer, éstos fármacos pueden administrarse por varias vías aunque entre las más comunes se emplean la endovenosa y la vía oral, además no inciden sobre una única zona sino allí dónde las células cancerosas se dividen rápidamente.

2) Por otro lado, podemos diferenciar estos dos tratamientos por su finalidad terapéutica. La aplicación de la radioterapia se utiliza para dos fines. Uno es el paliativo con la intención de reducir el tamaño del tumor, mejorar los síntomas del cáncer e incluso retrasar el avance de la enfermedad pero no curar el tumor. Por otro lado, también se emplea como tratamiento adyuvante, es decir se aplica sobre una zona operada para reducir la posibilidad de la reaparición. En cambio, la quimioterapia se aplica con un fin curativo, aunque a veces precisa de cirugía y radioterapia.

3) Se distinguen, también, los efectos secundarios de la quimioterapia y radioterapia por el tipo de administración. En la radioterapia encontraremos una sintomatología más relacionada con la zona irradiada, en cambio con la quimioterapia habrá clínica generalizada ya que el tratamiento llega a todas las partes del cuerpo.

4) Y por último, descubrimos que la radioterapia solo puede emplearse una vez sobre una zona, ya que la radiación queda absorbida en el órgano para siempre, si podrá usarse en otras partes del cuerpo no irradiadas. En el caso de la quimioterapia puede administrarse el quimioterápico las veces que el oncólogo crea conveniente."

Fuente:  http://salud.uncomo.com/articulo/que-diferencias-hay-entre-radioterapia-y-quimioterapia-21202.html#ixzz3pxqqSYAa

¿Qué cuidados debo tener si me estoy haciendo radioterapia en la mama?

  Si usted se esta haciendo radioterapia en la mama, le dejo aquí los cuidados que usted debe tomar.

- No borrarse las marcas en la piel que le realizaron.
- No lavarme la zona con jabón, ni alcohol, ni perfume, ni talco, ni desodorante, ni ningún elemento irritante sobre la zona.
- Evitar depilar la axila del lado de la mama que esta en tratamiento.
- No debe levantar peso excesivo o realizar ejercicios violentos con el brazo de la mama en tratamiento.
- No podrá realizar extracción de sangre, ni tomar la presión, ni vacunas en el brazo de la mama en tratamiento.
- Los ejercicios que usted podrá realizar se los recomendará el médico tratante o el técnico asignado.
- Si usted siente su mama más dura y más caliente, si siente como pinchazos, dolor o ardor, son normales dentro del tratamiento.
- La piel de área donde se esta realizando el tratamiento cambiará su color.
- Puede sentir molestias a nivel de garganta y esófago.
- Puede sentir somnolencias durante el tratamiento.
- Si usted utiliza cremas, solo serán las que su médico tratante le recomiende.
- El tratamiento es local, así que tenga la certeza que no afectara a otros órganos.
- El tratamiento no le dolerá
- Tenga plena atención con su cuerpo pues, si nota nuevos síntomas avisar con rapidez a su médico.
- Los síntomas normales del tratamiento irán desapareciendo a medida al término del mismo.

Fuente: Centro de oncología y radioterapia del litoral.
 

Visita al Centro de Oncología y Radioterapia del Litoral del Sanatorio Uruguay (Salto, Uruguay)

El día de hoy 22/10/2015 asistimos al  Centro de Oncología y Radioterapia del Litoral del Sanatorio Uruguay.Le realizamos una entrevista al tecnologo encargado de administrar la radioterapia, asi como otras preguntas mas personales sobre su formacion y eleccion de su carrera.

Preguntas realizadas:

¿Que tipo de radiación emite el acelerador lineal?

Tecnologo: La radiación que se utiliza con este acelerador lineal es radiación de fotones ( electromagnéticas  e ionizantes) .El acelerador se posiciona en determinada posición y emite un haz, y a medida que se acerca el acelerador el haz se achica.Con el telémetro se mide la distancia, y hay distintos tratamientos planificados a cierta distancia, por ejemplo si es un tratamiento de pulmón y se quiere estar a la mitad del pulmón y el paciente mide 20 cm de diámetro, si se posiciona al isocentro a 10 cm, en la piel quedaría a 70cm y gire donde se gire el acelerador el centro va a estar siempre en donde se posicione.Este equipo(acelerador lineal de particulas ) es un equipo viejo y el isocentro esta a 80 cm, los de los equipos nuevos están a 100 cm lo cual permite una mayor libertad de trabajo.

Este acelerador lineal,¿Sirve para tratar organos como la prostata?
Tecnologo: Si, acá se trata la próstata, acá tenemos muchos pacientes con cáncer de próstata, se requiere una energía mayor para tratarlo, pero la energía optima seria una energía mayor con la que no contamos en esta parte del país.
Cuando se hace un tratamiento de próstata la radiación incide por los laterales y por la parte anterior y posterior de la zona del órgano, después para evitar los órganos como el recto y la vejiga, los haz  inciden de forma oblicua.

¿Hay algún tipo de cáncer que no se pueda tratar con este acelerador?
Tecnologo : Si, el tratamiento de páncreas con radioterapia no se realiza, porque es una glándula y es distinto y la terapia no sirve.

¿Con que principio físico funciona el acelerador lineal?

Tecnologo : Funciona con el efecto Compton (el mas usual en radioterapia, en diagnostico se da el efecto fotoeléctrico), en la radioterapia al ser mayor energía la suministrada, lo que mayormente se presenta en la interacción con la materia es el efecto Compton.
Este efecto Compton sucede cuando choca un fotón con un átomo, y puede actuar tanto con la periferia(electrones) o con el núcleo, dependiendo del tipo de interacción que causa es el nombre que recibe, Fotoeléctrico o Compton.

¿La radioterapia se realiza en sesiones o se puede dar una sola dosis de radiación?
Tecnologo: Por ejemplo si se tiene que trata un cáncer de próstata y se necesita cierta dosis para eliminarlo, esa dosis no se puede administrar de una sola sesión, porque mataría al paciente, entonces se fracciona.mediante estudios se llego que la fracción por día serian de aproximadamente de 180 Centigray, el Centigray es la unidad de dosis que nosotros utilizamos y seria la unidad de dosis de energía por unidad de masa.Y se llego que ese fraccionamiento es el optimo para que sucesivamente entre fracción y fracción pase pase las tres R que se llaman en radioterapia: Reparación, Repoblación, Re-oxigenación y Redistribución.
La re-oxigenación, a mayor presencia de oxigeno mas sensible se vuelve el tejido y mas efectiva se ve la radioterapia, el oxigeno es un radiosensibilizador por excelencia, luego repoblación o sea que las células sanas se vuelvan a reproducir, reparación o sea que se reparen y que puedan realizar la mitosis y redistribución seria en el ciclo celular, que las células se redistribuyan en el ciclo y aproximadamente al mismo tiempo.