El papel del vacío en la terapia tumoral, de protones e iones pesados Exploremos los diferentes usos de la tecnología de vacío para esas terapias
23 de junio de 2020
Tecnología de vacío para la terapia tumoral
En el tratamiento tumoral se utilizan varios dispositivos que requieren vacío. Un dispositivo importante es el ciclotrón.
Los ciclotrones aceleran las partículas cargadas eléctricamente a una velocidad extremadamente alta (= energía). Estas partículas se utilizan en la terapia médica para destruir tumores y evitar la cirugía.
Los ciclotrones aceleran las partículas (electrones, protones (= núcleos de hidrógeno) o iones más pesados) generadas en el centro al pasar a través de un campo magnético fuerte en trayectorias espirales que reciben su energía por radiofrecuencia. La trayectoria completa (del centro al paciente >> 10 m) debe estar en alto vacío. El recorrido libre medio de las partículas debe ser más largo que la distancia de desplazamiento; de lo contrario, se dispersarían y desviarían hacia la pared. Como resultado, la presión debe ser < 1 x 10 -06 mbar.
El sistema de vacío de un ciclotrón puede estar expuesto a radiación y campos magnéticos. Por lo tanto, una composición clásica son las bombas de difusión de aceite respaldadas por bombas de paletas rotativas. Como alternativa, se utilizan bombas turbomoleculares respaldadas por bombas de paletas rotativas o bombas scroll. Los ciclotrones muy grandes también utilizan bombas criogénicas.
Tecnología de vacío para la protonterapia
La protonterapia es una nueva tecnología para el tratamiento del cáncer que se calificó en la década de 1990.
La irradiación del tejido humano mediante fotones de rayos X destruye el tejido sano en su camino hacia el tumor y detrás. En el caso de los haces de protones, los protones solo desaceleran lentamente hasta alcanzar el punto en el que se detiene el haz. El tejido en la trayectoria del haz solo absorbe una dosis muy pequeña en relación con los haces de fotones. Al final del rango, los protones se detienen en el “pico de Bragg” (véase la imagen 2) y transfieren una gran cantidad de energía al tumor, y casi cero detrás.
Como resultado, la terapia de protones es una herramienta potente pero suave en la que se minimiza el daño al tejido sano. Puede evitar muchas cirugías y puede utilizarse para tratamientos complicados, como tumores en los ojos, para evitar la extracción completa.
Los protones (núcleos de hidrógeno) se generan y aceleran en un ciclotrón. Dado que los protones están cargados eléctricamente, se pueden desviar y transportar en líneas de haz a varias salas donde los pacientes reciben medicación en los pórticos.
El sistema de vacío es de extrema importancia para la terapia de protones y está sujeto a altos estándares médicos.
El ciclotrón suele bombearse mediante bombas turbomoleculares de tamaño medio. Están expuestos a campos magnéticos y radiación, a menudo protegidos por hierro.
Las líneas de haz tienen diámetros pequeños (aprox. 60 mm) y requieren una pequeña TMP cada pocos metros. Dado que los protones no pueden dispersarse por el gas residual, requieren un recorrido libre medio de más de 100 m, por lo tanto, una presión de 10-07 mbar. No es necesario hornear las piezas al vacío. Dado que la calidad del vacío es importante para el éxito de la monitorización del estado de la terapia, la documentación y la seguridad son cruciales.
Tecnología de vacío para la terapia de iones pesados
La terapia de iones pesados desafía la tecnología de vacío con requisitos de vacío ultraalto.
Es una mejora de la terapia de protones y utiliza iones más pesados como C+ en lugar de protones. La destrucción de las células cancerosas es aún más eficiente.
La tecnología aplicada en la terapia de iones pesados es más compleja: los iones se generan en una fuente de iones, se aceleran en un acelerador lineal y, a continuación, se alimentan en un síncrotron. En el síncrotron, los iones se aceleran aún más y son guiados por imanes en pistas circulares antes de ser guiados hacia las líneas de haz. Los sincrotrones tienen circunferencias de hasta 100 m. Se requiere una presión muy inferior a 1 x 10-09 mbar para garantizar que los iones recorran distancias tan largas sin interacción. Esto lleva a la tecnología UHV, que utiliza bombas de iones, sistemas de desbaste en seco e incluso un sistema de guía de haz horneable. Dado que hoy en día es común utilizar imanes superconductores en el síncrotron, las paredes frías soportan el bombeo.
La creación de un centro de protonterapia requiere una inversión extraordinaria y la terapia de iones pesados aún más. Pero esto se justifica por las excelentes perspectivas de éxito de la curación.
En este blog hemos destacado la importancia de la tecnología de vacío en diferentes procedimientos médicos, así como el papel que desempeñan varias bombas de vacío en su rendimiento.
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