¿Cómo interviene el vacío en los aceleradores médicos? Hacer posible la radioterapia

27 de enero de 2023 | 4 MIN DE LECTURA

Sistemas de vacío para aceleradores médicos

Desde el coche que conduce hasta la comida que come, la tecnología de vacío desempeña un papel en muchas partes de la vida cotidiana. Un campo importante en el que la tecnología de vacío está cada vez más involucrada es la atención médica, específicamente las terapias contra el cáncer.

En muchos casos, la tecnología de vacío está implicada indirectamente, ya que se utiliza en el proceso de fabricación de varias piezas de equipos médicos. Sin embargo, en el caso de la radioterapia, el vacío desempeña un papel directo; es una parte clave de la función de los aceleradores médicos que hacen posible la radioterapia.

¿Qué es la radioterapia?

La radioterapia es un tipo de tratamiento contra el cáncer que utiliza haces de energía intensa para matar las células cancerosas. Esto se suele hacer utilizando rayos X, pero también se pueden utilizar otros tipos de energía, como protones y neutrones. Esta energía suele suministrarse en forma de un haz generado por una máquina fuera del cuerpo. Aquí es donde se utiliza un acelerador médico, ya que genera este haz.

A continuación, el haz de alta energía se concentra en un punto muy específico del cuerpo. La radioterapia daña las células destruyendo el material genético dentro de la célula. Dado que tanto las células sanas como las cancerosas contienen este material genético, ambas se dañan durante la radioterapia. Por lo tanto, el objetivo es destruir tantas células cancerosas como sea posible mientras se conservan las células sanas.

Aceleradores médicos y tipos de haces de energía

El diseño del acelerador médico utilizado para generar la energía necesaria para la radioterapia es una parte importante para preservar tantas células sanas como sea posible. La capacidad de enfocar el haz y controlar su energía son dos partes importantes para dirigirse a las células cancerosas.

Otro factor importante es el tipo de haz que se utiliza. Como se ha mencionado anteriormente, los rayos-x se usan con mayor frecuencia, pero otros tipos de haces son cada vez más populares.

Un ejemplo es el uso de la terapia de protones, en la que se utiliza un haz de protones en lugar de rayos X.

Dado que los protones necesitan bastante energía para acelerarse, los aceleradores médicos utilizados para la terapia de protones suelen ser más grandes que otros aceleradores médicos. Suelen ser diseños de tipo ciclotrón en lugar de los aceleradores lineales utilizados para suministrar haces compuestos por partículas más ligeras, como fotones o electrones.

La principal ventaja del uso de un haz de protones es que los protones no suministran radiación más allá de una distancia específica en el cuerpo. Esto se debe a que los protones solo penetran en el cuerpo a una cierta distancia, que depende de su energía. Esta relación permite a los médicos controlar mejor dónde los haces de protones entregan su energía; por lo tanto, daña menos el tejido sano.

Otro tipo de haz que se puede utilizar es un haz de neutrones en un proceso llamado Terapia de captura de neutrones de boro. Este tipo de radioterapia es un poco diferente, ya que también requiere un fármaco que busca tumores que contiene boro-10. Cuando el paciente está expuesto a un haz de neutrones de baja energía, muchos de los neutrones son absorbidos por el boro-10.

Esta absorción crea una reacción que emite partículas cargadas de alta energía de corto alcance. A continuación, estas partículas destruyen el tejido circundante, que está compuesto por las células tumorales. Esta técnica causa daños mínimos al tejido sano circundante. Estas nuevas vías de radioterapia demuestran que la comunidad médica está mejorando cada vez más en la destrucción de las células cancerosas a la vez que se preserva el tejido sano.

¿Cómo interviene el vacío en la radioterapia?

La tecnología de vacío es un componente esencial de los aceleradores médicos, ya que deben estar bajo alto vacío para funcionar. Como se ha comentado en un blog anterior, las condiciones de alto vacío limitan las interacciones haz-gas, que también se pueden denominar como aumento de la ruta libre de medios de las partículas en el vacío, como los protones y los neutrones en los ejemplos anteriores.

Si se creara un haz de protones o neutrones a presión atmosférica, solo viajaría una cuestión de nanómetros antes de ser interrumpido por moléculas de aire. Sin embargo, cuando la presión se reduce a 10-5 mbar o menos, los protones y los neutrones pueden recorrer distancias mucho más largas. Esto permite que los haces aceleren hasta los niveles de energía necesarios para la radioterapia, donde el haz puede desplazarse a través del acelerador y dirigirse a un lugar preciso en un paciente.

Las bombas típicas necesarias para los sistemas aceleradores médicos incluyen:

bombas de vacío preliminar, normalmente secas para reducir la posibilidad de contaminación por aceite
y bombas turbomoleculares, que son necesarias para reducir la presión a los niveles necesarios. En algunos casos, dependiendo de los niveles de radiación emitidos por los aceleradores, se requieren bombas con componentes electrónicos remotos.