Máquina de acelerador lineal Linac – Tecnología informática

Hoy en día, en el tratamiento del cáncer, la radioterapia (RT) utilizando un acelerador lineal (máquina Linac) se está volviendo muy popular.

Debido a la buena tasa de éxito en la recuperación del cáncer mediante radioterapia o incluida la quimioterapia.

El concepto de la máquina es similar al de un ciclotrón y un triturador de partículas. Pero más sofisticado y controlado por el control de dosis y la precisión del tratamiento de radioterapia.

Las células del cuerpo pueden resultar dañadas o muertas por la radiación, pero las células tumorales son más sensibles a la radiación que las células normales.

La radioterapia utiliza este principio para dañar irreparablemente o matar las células cancerosas anormales en un tumor.

El éxito de la radioterapia depende de la capacidad del acelerador lineal (máquina Linac) para administrar una dosis más sutil de radiación a los tejidos cancerosos y al mismo tiempo garantizar una radiación mínima de los tejidos normales.

Acelerador lineal médico (máquina Linac)

¿Cómo funciona el acelerador lineal? La máquina Linac produce con precisión los controles del monitor y ajusta el haz de radiación al objetivo planificado.

El magnetrón introduce pulsos de ondas de radiofrecuencia de nueva generación en la guía de ondas.

Esto se sincroniza con la inyección de electrones en la guía de ondas desde el cañón de electrones. Las ondas de radiofrecuencia aceleran los electrones a lo largo de la guía de ondas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

El haz de rayos X se crea cuando los electrones chocan e interactúan con un objetivo de tungsteno en el extremo opuesto.

El magnetrón controla la potencia y la frecuencia de las ondas de radiofrecuencia que determinan la energía de los rayos X producidos.

El acelerador digital utiliza un cañón de electrones tipo diodo ubicado al final de la guía de ondas. Los electrones se producen calentando el filamento de tungsteno en el cátodo y luego se inyectan en la guía de ondas.

El número de electrones inyectados está controlado por la temperatura del filamento. Los electrones se aceleran a lo largo de la guía de ondas hasta el objetivo, cuya guía de ondas contiene una serie de celdas de cobre.

Los pequeños agujeros o iris entre estas soldaduras de cobre permiten que los electrones viajen a lo largo de la guía de ondas y ayudan a enfocar el haz. Se crea un vacío para garantizar que otras partículas no perturben el haz de electrones.

La trayectoria del haz de electrones cargado negativamente está controlada por dos juegos de imanes cuadrupolares llamados bobinas de dirección que hacen girar la guía de ondas.

2 juegos adicionales de bobinas de enfoque ayudan a definir mejor el haz de electrones para que sea muy fino con un diámetro similar al de la cabeza de un alfiler cuando impacta en el objetivo.

Todo el sistema está refrigerado por agua. Los electrones salen de la guía de ondas y entran en el tubo plano donde el haz se redirige al objetivo.

Los electrones viajan a lo largo del camino en el tubo plano. 3 pares de imanes a cada lado del tubo plano hacen que el haz de electrones se doble a través de las vueltas de slalom.

Este proceso no sólo posiciona el haz para alcanzar el objetivo, sino que también lo enfoca aún más a un diámetro milimétrico.

El diseño de los imanes les permite enfocar electrones de energías ligeramente diferentes en el mismo punto del objetivo.

A esto se le llama comportamiento cromático. Este devanado de slalom es exclusivo de los aceleradores lineales elegidos.

Ayuda a minimizar el tamaño de la máquina y garantiza que su ISO central permanezca bajo, lo cual es importante para la configuración del paciente.

Los electrones de alta energía chocan contra un pequeño objetivo de tungsteno donde la energía del electrón se convierte en fotones o rayos X.

Los fotones de alta energía salen del objetivo en una variedad de direcciones; el colimador primario solo permite que los rayos X pasen creando un haz en forma de cono.

El colimador primario minimiza las fugas y, por tanto, el acceso a todo el cuerpo al absorber los rayos X dispersos que viajan en dirección lateral.

También define el tamaño máximo del haz de radiación clínica resultante.

En esta etapa los fotones no están distribuidos uniformemente alrededor del haz, por lo que se coloca un filtro aplanador en la trayectoria del haz.

El filtro en forma de cono absorbe más fotones desde el centro del haz hacia los lados y crea un haz de fotones uniforme.

Medición de dosis

Los fotones pasaron ahora a través de la cámara de ionización para medir la dosis y controlar la calidad del haz.

La dosis administrada al paciente se mide y controla simultáneamente en cámaras de ionización independientes.

Una cámara es la primaria para el senador. Mide la radiación y finaliza el haz cuando se ha administrado la dosis requerida.

La cámara de iones secundaria actúa como respaldo y detiene la radiación si falla la cámara primaria.

El motor de tratamiento Linac debe replicar las vigas modeladas dentro del sistema de planificación. Esto es fundamental para la precisión de la administración del tratamiento.

La función de calidad del haz la realiza una tercera cámara de ionización que utiliza 7 electrodos para monitorear diferentes secciones del campo de radiación.

El haz de rayos X está casi listo para tratar al paciente. Sin embargo, antes de eso, es necesaria la formación de haces para garantizar que la forma del haz de los rayos X administrados coincida con la forma del tumor.

Esto se hace utilizando un colimador de múltiples hojas, el número de finas hojas de tungsteno que se mueven independientemente unas de otras y pueden crear una variedad de formas de tratamiento complejas.

Control. Un único sistema informático controla tanto el Linac como el colimador de múltiples hojas, lo que elimina los errores de dosimetría debidos a retrasos en la comunicación.

También garantiza la sincronización entre la dosis administrada y la posición del colimador de múltiples hojas que permite administraciones complejas como la radioterapia de intensidad modulada y la terapia de arco volumétrico modulado.

Todas las bobinas de dirección y el enfoque de los electroimanes se controlan digitalmente en las posiciones mecánicas de los filtros de vuelo 2 y las hojas se seleccionan automáticamente desde la consola de control y las configuraciones del haz de radiación se agrupan en bloques de calibración para cada energía.

Estos se almacenan digitalmente en el disco duro de Lynette para brindar flexibilidad y facilidad de ajuste y mantenimiento de la calibración.

Elimina el espacio libre disponible debajo del linac para el tratamiento del paciente y varía según protocolos y diferentes dispositivos de fijación.

Es una combinación de la distancia entre la superficie inferior del cabezal de radiación y el centro ISO 45 centímetros y el diámetro del cabezal 62 centímetros.

Un amplio espacio alrededor del centro ISO significa. Acceso de pacientes establecido. La libertad de utilizar los mejores accesorios posibles para el posicionamiento y la inmovilización del paciente.

La libertad de girar el pórtico entre diferentes sensaciones sin necesidad de mover al paciente finalmente significa que las técnicas de tratamiento que utilizan haces no coplanares no se ven comprometidas.

El gran espacio libre que ofrecen las máquinas seleccionadas garantiza flexibilidad para proporcionar el mejor tratamiento posible al paciente.

Para completar el estudio sobre los fundamentos de los rayos X y su aplicación, siga X-Ray.

Componentes de la moderna máquina Linacmi

Las máquinas Linac suelen montarse de forma isocéntrica y los sistemas operativos se distribuyen en cinco secciones principales y distintas de la máquina.

1 pórtico

2 Soporte o soporte tipo pórtico

3 Gabinete del modulador

4 Conjunto de soporte del paciente (mesa)

5 Consola de control

Sin embargo, existen variaciones significativas de una máquina comercial a otra, dependiendo de la energía cinética final del haz de electrones así como del diseño particular utilizado por el fabricante.

La longitud de la guía de ondas de aceleración depende de la energía cinética del electrón final y varía desde ~30 cm a 4 MeV hasta ~150 cm a 25 MeV.

Los componentes principales que componen la viga de un linac médico moderno generalmente se agrupan en seis clases.

1 sistema de inyección

2 sistema de generación de energía RF

3 aceleración de la guía de ondas

4 sistema auxiliar

Sistema de transporte de 5 haces

6 Sistema de colimación y monitoreo de haces

Planificación RT para la máquina Linac

Los simuladores de TC son escáneres de TC equipados con características especiales que los hacen útiles para determinadas etapas del proceso radioterapéutico.

Las características especiales son:

1) Una superficie plana de mesa para proporcionar una posición del paciente durante la simulación que es idéntica a la posición durante el tratamiento en una máquina de megavoltaje.

2) Un sistema de marcado láser para transferir las coordenadas del isocentro del tumor, derivadas del contorno del conjunto de datos de TC, a la cara del paciente.

Se utilizan dos tipos de sistemas de marcado láser:

A) láser montado sobre un pórtico

B) un sistema formado por un láser sagital móvil montado en la pared y dos láseres laterales estacionarios.

3) Un simulador virtual que consta de paquetes de software que permiten al usuario definir y calcular un isocentro de tratamiento y luego simular un tratamiento utilizando radiografías reconstruidas digitalmente (DRR).

4) El simulador CT esencialmente elimina la necesidad de simulación convencional al realizar dos funciones distintas:

A) Simulación física, que cubre los primeros tres de los seis pasos de localización de objetivos enumerados anteriormente;
B) Simulación virtual, que cubre los últimos tres de los seis pasos de localización de objetivos enumerados anteriormente.

En la simulación de TC, se recopila el conjunto de datos del paciente y la localización del objetivo se realiza mediante imágenes de TC con fluoroscopia y radiografía reemplazadas por DRR.

El sistema de alineación láser se utiliza para marcar y un paquete de software de simulador virtual se utiliza para el diseño y producción in situ de imágenes de verificación.

La transferencia de toda la información necesaria al TPS se realiza electrónicamente.

La película de rayos X de simulación plana proporciona una vista de haz (BEV) del portal de tratamiento, pero no proporciona información tridimensional sobre las estructuras anatómicas.

Por otro lado, la TC proporciona información anatómica y definición del objetivo pero no permite una correlación directa con los portales de tratamiento.

DRR es el equivalente digital de la película de rayos X de simulación plana.

Se reconstruye a partir de un conjunto de datos de TC utilizando un software de simulación virtual disponible en un simulador de TC o TPS y representa una radiografía calculada de un paciente virtual generada a partir de un conjunto de datos de TC que representa al paciente real.

Al igual que la radiografía convencional, la DRR representa la divergencia del haz. El enfoque básico para producir RRD implica varios pasos, tales como:

1) Selección de la posición de la fuente virtual.

2) Definición del plano de la imagen.

3) Trazado de rayos desde la fuente virtual al plano de la imagen.

4) Determinación del valor CT para cada elemento de volumen atravesado por la línea del rayo para generar un valor de transmisión efectivo en cada píxel del plano de la imagen.

5) Suma de los valores CT a lo largo de la línea del rayo (integración de líneas).

6) Mapeo en escala de grises.

Una extensión del enfoque DRR es la radiografía compuesta digital (DCR), que proporciona una visualización mejorada de puntos de referencia óseos y estructuras de tejidos blandos.

Esto se logra ponderando diferencialmente rangos de números de CT correspondientes a diferentes tejidos que se mejorarán o suprimirán en las imágenes DCR resultantes.

Para saber sobre la tomografía computarizada, cómo funciona o reconstruir imágenes de los órganos internos del cuerpo mediante rayos X, siga la tomografía computarizada.

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