La radioterapia utiliza la radiación ionizante para eliminar las células cancerosas, depositando una dosis letal en un volumen localizado, sin afectar el tejido sano que lo rodea, permitiendo así el control o erradicación de la enfermedad 1, 2. A pesar de los avances científicos y tecnológicos para abatir el cáncer, la radioterapia con haces de fotones y electrones, producidos en aceleradores lineales, linac, es la técnica más difundida para el control y el tratamiento de tumores malignos 3, 4.
Las máquinas de radioterapia de electrones que operan a voltajes superiores a los 10 MV producen rayos X de alta energía por radiación de frenado. La interacción de los electrones y los fotones con los materiales del cabezal del acelerador produce neutrones que exponen al paciente a una dosis no despreciable 2, 4, 5.
La producción de neutrones por reacciones nucleares inducidas por electrones tiene una sección eficaz que es aproximadamente 1/137 veces la correspondiente a reacciones fotonucleares que se describe mediante la resonancia dipolar gigante.
Al punto ubicado a 100 cm en la dirección del haz de tratamiento se le conoce como el isocentro, IC; en la figura 1 se muestra un esquema del linac.
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| Figura 1.- Vista lateral de un linac. |
En el IC la fluencia total de neutrones,Φ, por unidad de dosis de tratamiento de fotones (n-cm-2-Gy-X-1), está dada por la suma de tres términos: la fluencia de neutrones producidos directamente en la cabeza del acelerador, Φdir, y que alcanzan el IC, la fluencia de los neutrones dispersados por los materiales de la cabeza del acelerador, Φdis, y que llegan al IC y aquellos que son transportados por toda la sala, interactúan con los muros de la misma y alcanzan el IC con energías epitérmicas y térmicas, Φrr; a estos últimos se le conoce como neutrones “room return” 6, 7. En la ecuación 1 se muestra esta suma.
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donde a es el factor de transmisión del cabezal del linac; a = 1 si el cabezal es de plomo y es 0.85 si es de tungsteno, Q es la cantidad de neutrones que por unidad de tiempo y de dosis de tratamiento (Gy-X) se produce en el blanco del linac, r es la distancia entre el blanco del linac y el punto de interés y S es el área, en cm2, de los muros, techo y piso de la sala de tratamiento. Para una intensidad de fuente de neutrones de 1 neutrón por segundo y una dosis de tratamiento de 1 Gy-X la tasa total de fluencia de neutrones dentro de una sala de tratamiento para un acelerador lineal con blanco de W, se puede obtener a partir de la figura 2.
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| Figura 2.-Tasa de fluencia de neutrones en función de la superficie de la sala de tratamiento y de la distancia entre el blanco y el punto de interés para una dosis de tratamiento de 1 Gy de fotones y una intensidad de fuente de neutrones de 1 neutrón por segundo. |
La distribución de la energía de los neutrones emitidos en estos aceleradores está caracterizada por dos componentes: el primero, alrededor de 1 MeV, debido a la evaporación del núcleo del blanco; el segundo, a mayores energías, debida a los neutrones que son extraídos del blanco por reacciones directas. Los neutrones del primer componente son emitidos isotrópicamente mientras que los otros son emitidos preferentemente en la dirección del haz de electrones 3.
Debido a que el espectro de los fotoneutrones producidos en los aceleradores lineales de radioterapia tienen una alta efectividad biológica, se han realizado diversos estudios para determinar las características dosimétricas del campo de neutrones 6, 7, 8, 9 con el fin de evaluar la dosis por neutrones en los pacientes bajo tratamiento, así como en el personal que trabaja en la instalación del acelerador 4.
El propósito de este estudio fue determinar las características dosimétricas de los neutrones en la sala de tratamiento de un acelerador lineal de 18 MV para radioterapia. La caracterización se realizó mediante una serie de medidas y cálculos Monte Carlo.
