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SIMULACION EN RADIOTERAPIA
MSc. Ana Rosa Quintero Instituto Oncológico Dr.
Luís Razetti Caracas - Venezuela
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Radioterapia. ARCAL RLA6/058 Tema 12
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INTRODUCCION La radioterapia es una forma de
tratamiento de enfermedades oncológicas basado en
el empleo de radiaciones ionizantes. En dicha
modalidad se utilizan ciertos equipos como lo son
aceleradores lineales y unidades de cobaltos,
para poder llevar acabo el tratamiento, en otras
palabras para poder administrar una dosis de
radiación al volumen tumoral, suficiente para
destruirlo, respetando al máximo el tejido sano
circundante.
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INTRODUCCIÓN a la SIMULACIÓN
La simulación consiste en definir y localizar el
volumen de tejido a irradiar, respetando al
máximo el tejido sano circundante.
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SIMULACIÓN

• Procedimiento de simulación
• Posicionamiento del paciente.
• Tamaño del campo de tratamiento
• Direcciones de las incidencias del haz

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SIMULACIÓN

• La reproducibilidad de las relaciones
  geométricas entre la unidad de tratamiento y el
  blanco es esencial
• Esta relación se describe utilizando
• Un sistema de coordenadas estándar
• Plano de referencia anatómico
• Movimiento del equipo

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SIMULACIÓN

• Planos de referencia utilizados
• Cráneo- caudal.
• Transversal o axial.
• Coronal.

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SIMULACIÓN

• Es esencial que la proyección de las líneas desde
• el sistema sea idéntica y coincidan con los ejes
  de
• rotación de la camilla y el gantry.

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INCERTIDUMBRES

• 1. Dosis.
• 2. Geometría del haz en el paciente (espacial).

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INCERTIDUMBRES

• Dosis
• Inhomogeneidades
• Cálculos de dosis
• Variables en la salida de la maquina

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INCERTIDUMBRES

• Geometría del haz en el paciente (espacial)
• Mecánica Simulador
• Maquina de tratamiento
• Láseres
• Paciente

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INCERTIDUMBRES MECANICAS

• Tamaños de campo (mecánico , digital)
• Rotacional
• Retícula
• Isocentro
• Haz de luz
• Láseres
• Tope de la camilla
• Bloques protectores

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INCERTIDUMBRES EN EL PACIENTE

• Delineación del blanco.
• Movimiento de los órganos .
• Marcas en la piel o en el inmovilizador.
• Reposicionamiento del paciente.
• Movimiento del paciente.

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TIPOS DE SIMULACION

• Simulación convencional
• Simulación virtual

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SIMULACION CONVENCIONAL
Consiste en la delimitación de los campos de
tratamiento con un equipo especifico de Rx
(Simulador), que reproduce con exactitud la
geometría y los movimientos de los equipos de
tratamiento. La información es obtenida a través
de imágenes fluoroscópicas Así se obtiene
información en 2D.
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SIMULADOR CONVENCIONAL

• Consta
• De un equipo de Rx de diagnóstico con un sistema
  electromecánico que reproduce con exactitud la
  geometría y movimientos de los equipos de
  tratamiento,
• La información (o datos) es obtenida a través de
  imágenes fluoroscópicas por lo que los datos se
  convertirán en información 2D.
• La sala de Simulación convencional dispone de 3
  láseres de posicionamiento.

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COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL

• Gantry.
• Tubo de Rayos X.
• Colimadores.
• Soporte para colocar Bandejas.
• Bandeja porta Chasis.
• Intensificador de Imagen.
• Conversor de señal.
• Mesa del Simulador.
• Telemando.
• Monitor de sala.
• Fuente de Alimentación.
• Consola.

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SIMULADOR CONVENCIONAL
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RADIOGRAFÍA CONVENCIONAL
Una radiografía es una imagen registrada en una
placa o película fotográfica La imagen se obtiene
al exponer dicha placa o película a una fuente de
radiación, Rx o radiación gamma procedente de
isótopos radiactivos Constituye una forma de
registro permanente de las imágenes. Principios
básicos en la producción de los rayos x
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PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO

• Hay dos tipos
• Frenado
• Característicos.

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PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO

• Rx de Frenado

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PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO

• Rx Característicos

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ESTRUCTURA INTERNA DEL TUBO DE RAYOS-X

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• El cátodo consiste de un filamento de
  tungsteno.
• Un blanco montado en el ánodo.
• Alto vacío.
• Los electrones al ser frenados bruscamente
  en el
• blanco, emiten radiación electromagnética
  con un
• espectro continuo de energías entre 15 y
  150 keV.

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El número atómico del material del que está
construido el blanco y la velocidad del haz de
electrones, determina la energía máxima y la
forma del espectro. El haz tiene dos
componentes, una de ellas es continua y
corresponde a la radiación de frenado
(bremsstrahlung) y la otra es discreta. A ésta
última se le conoce como radiación característica
y se debe a transiciones electrónicas entre
estados excitados en los átomos del blanco.
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OBTENCIÓN DE LA IMAGEN
En la radiografía, la mayor parte de la luz de
los rayos x del haz emergente es transformada en
luz (fotones de luz visible), siendo esta luz la
que fundamentalmente produce el efecto
fotográfico en la emulsión de la película y solo
un pequeño porcentaje es debido a la acción
directa de los rayos x sobre la emulsión.
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SIMULACIÓN VIRTUAL
Está basada en conseguir imágenes de TAC.
Proporciona mucha mayor información acerca del
tamaño y localización del tumor El paciente se
debe colocar en el TAC en la posición en que se
aplicará el tratamiento
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IMAGEN DIGITAL DE RAYOS X

• En la radiografía digital, el receptor de la
  imagen no es la película. Se utilizan, detectores
  de radiación que suministran una salida eléctrica
  proporcional a la intensidad de radiación.
• La señal de salida inicialmente se obtiene en
  forma analógica y luego es transformada a un
  formato digital.
• La imagen luego de un proceso informático es
  obtenida en un monitor de video.

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COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL

• Intensificador de imagen
• Es un dispositivo que permite amplificar la
  intensidad y el flujo (en 175) del luz
  suministrada por la pantalla fluoroscópica
  aprovechando propiedades químicas de ciertas
  sustancias y un arreglo electrónico adecuado.

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ACELERADOR CON PORTAL VISIÓN
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IMÁGENES DIGITALES
Sistemas de Imágenes a Bordo (OBI)
Sistema de Imágenes Portales (Portal Vision)
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FLUOROSCOPIA DIGITAL
La fluoroscopia digital y la convencional, son
estudios muy similares. La diferencia radica en
que se ha añadido un ordenador, dos monitores de
video y una consola operativa. En la consola de
control se tienen teclas alfanuméricas para la
introducción de los datos del paciente y la
comunicación con el ordenador. Luego de
obtenidas las imágenes, pueden tratarse mediante
el análisis de histogramas o manipulación en la
región de interés.
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TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

• Tomografía axial computada (TAC)
• Realiza cortes milimétricos transversales al eje
  cráneo-caudal, con un grosor y espaciado
  determinado, que depende del tamaño de la
  estructura a estudiar.
• Se pueden distinguir distintas densidades,
  pudiendo así reconocer diferentes estructuras.

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TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA
En los inicios, cada corte o giro del tubo emisor
de radiación requería 4 minutos y medio para
realizarse, además de los 60 segundos
indispensables para reconstruir la imagen
actualmente con los tomógrafos multicorte se
realizan 2 cortes por segundo y éstos se
reconstruyen instantáneamente.
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TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

• Tomógrafos multicorte con multidetectores.
• Los tomógrafos helicoidales
• Giro del tubo emisor es continuo,
• Cortes y disparos simultáneos en diferentes
  ángulos, evitando la discontinuidad entre cortes.
  
• Reduce el tiempo de exposición
• Menos líquido de contraste
• Facilita la reconstrucción tridimensional de
  imágenes.

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PRINCIPIOS BÁSICOS

• Principio de Hounsfield.
• Presentación de la imagen, números CT.
• Técnicas de adquisición.

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PRINCIPIO DE HOUNSFIELD.
El coeficiente de atenuación lineal, expresa la
atenuación que sufre un haz de rayos X, al
atravesar el espesor de una sustancia dada. Para
un rayo X monoenergético (compuesto por una sola
longitud de onda), que atraviesa un material, la
atenuación que sufre se expresa de la siguiente
manera
µ es el coeficiente de atenuación lineal del
material
I la intensidad del rayo X luego de atravesar el
material
I o es la intensidad del rayo X incidente
L es la distancia recorrida por el rayo X en el
material.
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PRINCIPIO DE HOUNSFIELD.
Si, como ocurre en el cuerpo humano, el haz de
rayos X pasa a través de materiales con distintos
coeficientes de atenuación, y podemos considerar
éste, compuesto por un gran número de elementos
de igual tamaño, de largo w, cada uno de los
cuales poseerá un coeficiente de absorción
constante. Estos coeficientes de atenuación
están indicados como µ1, µ2, ..., µn. Entonces,
la ecuación anterior queda
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PRESENTACIÓN DE LA IMAGEN, NÚMEROS CT
El resultado final de la reconstrucción, es una
matriz de números. Mediante un procesador, éste,
se encarga de asignar a cada número o rango de
números, un tono gris adecuado. Los valores
numéricos de la imagen de tomografía computada,
están relacionados con los coeficientes de
atenuación, debido a que la disminución que sufre
el haz de rayos X, al atravesar un objeto,
depende de los coeficientes de atenuación
lineales locales del objeto.
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PRESENTACIÓN DE LA IMAGEN, NÚMEROS CT
La fórmula que relaciona los números CT con los
coeficientes de atenuación es
E representa la energía efectiva del haz de rayos
X
K es una constante que depende del diseño del
equipo.
Universalmente se ha adoptado la escala
Hounsfield. Este asigna el valor cero al agua y
el -1000 al aire.
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TECNICAS DE ADQUISICIÓN
PRIMERA Y SEGUNDA GENERACIÓN DE CT

• Tienen geometría de haz paralelo (160 rayos en
  24 cm).
• Tienen la capacidad adicional de rotar.
• Hay poco efecto de dispersión.

• Segunda generación Incorpora un arreglo de 30
  detectores lineales. Abanico de 10 grados. Se
  reduce tiempo de barrido.

• Segunda generación Se incrementa a 600 rayos
  por vista y 540 vistas (antes 180).

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COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL
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COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL.
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FUNCIONAMIENTO FÍSICO DEL INTENSIFICADOR
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TECNICAS DE ADQUISICIÓN
TERCERA GENERACIÓN DE CT

• Arreglo de al menos 750 detectores.
• La calibración del arreglo de detectores debe
  ser lo más homogénea posible.

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TECNICAS DE ADQUISICIÓN
CUARTA GENERACIÓN DE CT

• Arreglo de 1200 a 4800 detectores.
• La calibración del arreglo de detectores debe
  ser lo más homogénea posible.

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TECNICAS DE ADQUISICIÓN
SONDEO HELICOIDAL

• El primer tomógrafo helicoidal aparece en 1989,
  en paralelo con la tercera generación.
• El sondeo se logra mediante el movimiento
  simultáneo del detector a lo largo de un marco
  circular y de la camilla.

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TECNICAS DE ADQUISICIÓN
TAC HELICOIDAL Está dotado con un sistema de
rotación constante, para lo cual dispone de un
sistema de roce o escobillas que mantienen la
conexión eléctrica entre las fuentes de
alimentación eléctrica, el tubo y los demás
componentes que giran durante el disparo. Estos
aparatos tienen la capacidad de realizar cortes
axiales convencionales, además de poder realizar
exploraciones helicoidales.  
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TÉCNICAS DE ADQUISICIÓN
En el TAC helicoidal se combinan a la vez el
movimiento rotatorio del tubo y el movimiento de
desplazamiento de la mesa durante el barrido, con
lo que se consigue una adquisición
volumétrica. Al factor de desplazamiento se le
denomina pitch pitch Movimiento de la mesa en
mm x giro (segundos) / Grosor de corte.
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TOMÓGRAFO ONCOLÓGICO
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PET/TAC

• Es un sistema híbrido, capaz de mostrar una
  imagen con la
• claridad anatómica de las imágenes del TAC, pero
  con la
• información biológica y metabólica ofrecida por
  la PET.

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FENÓMENO DE ANIQUILACIÓN
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CICLOTRÓN
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ISÓTOPOS EMISORES DE POSITRONES

• Fluor - 18
• Nitrógeno-13
• Oxígeno-15
• Carbono-11

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MODULO DE SÍNTESIS QUÍMICA
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CÁMARA PET

• Una cámara PET consiste básicamente en unos
  anillos de detectores colocados alrededor del
  paciente, una electrónica y un sistema
  informático .

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CÁMARA PET
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SIMULACIÓN CON PET/TAC
En la simulación de radioterapia por PET/TAC, las
imágenes obtenidas nos proporcionan una
información metabólica y morfológica vital en el
momento de la definición del volumen clínico de
tratamiento.
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PET/TAC
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PET/TAC
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BIBLIOGRAFÍA

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  Principles of Medical Imaging.1987
• Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para
  Técnicos.2005Joachim Alexander, Willie Kalender
  and Gerhard Linke. Computed Tomography.1986
• Javier Gonzalez Rico, Jose A. Vara. Juan Vasquez.
  Tomografia Computarizada.
• Luis Felipe Colmenter R. PET/CT Fundamentos.2007
• Internet

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GRACIAS
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Quintero 61 2008-10