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Pico Bragg

La curva de Bragg de los alfas de 5,49 MeV en el aire tiene su pico a la derecha y está sesgada hacia la izquierda, a diferencia del haz de rayos X que se muestra a continuación.

El pico de Bragg es un pico pronunciado en la curva de Bragg que representa la pérdida de energía de la radiación ionizante durante su recorrido a través de la materia. En el caso de los protones , los rayos α y otros rayos iónicos , el pico se produce inmediatamente antes de que las partículas se detengan. Recibe su nombre en honor a William Henry Bragg , quien lo descubrió en 1903 utilizando partículas alfa del radio, [1] [2] y escribió la primera fórmula empírica para la pérdida de energía de ionización por distancia junto con Richard Kleeman. [3]

Cuando una partícula cargada rápidamente se mueve a través de la materia, ioniza átomos del material y deposita una dosis a lo largo de su camino. Se produce un pico porque la sección transversal de interacción aumenta a medida que disminuye la energía de la partícula cargada. La energía perdida por las partículas cargadas es inversamente proporcional al cuadrado de su velocidad, lo que explica el pico que se produce justo antes de que la partícula se detenga por completo. [4] En la figura superior, es el pico para partículas alfa de 5,49 MeV que se mueven a través del aire. En la figura inferior, es el pico estrecho de la curva del haz de protones "nativo" que se produce por un acelerador de partículas de 250 MeV . La figura también muestra la absorción de un haz de fotones energéticos ( rayos X ) que es completamente diferente en naturaleza; la curva es principalmente exponencial .

La dosis producida por un haz de protones nativo y uno modificado al atravesar el tejido, en comparación con la absorción de un haz de fotones o rayos X.

Esta característica de los haces de protones fue recomendada por primera vez para su uso en la terapia del cáncer por Robert R. Wilson en su artículo de 1946, Uso radiológico de protones rápidos. [5] Wilson estudió cómo la profundidad de penetración del haz de protones podría ser controlada por la energía de los protones. Este fenómeno se explota en la terapia de partículas del cáncer, específicamente en la terapia de protones, para concentrar el efecto de los haces de iones ligeros en el tumor que se está tratando mientras se minimiza el efecto en el tejido sano circundante. [6]

La curva azul de la figura (" haz de protones modificado ") muestra cómo el haz de protones originalmente monoenergético con el pico agudo se ensancha al aumentar el rango de energías, de modo que se puede tratar un volumen tumoral mayor. La meseta creada al modificar el haz de protones se conoce como pico de Bragg extendido o SOBP, que permite que el tratamiento se adapte no solo a tumores más grandes, sino también a formas 3D más específicas. [7] Esto se puede lograr utilizando atenuadores de espesor variable como cuñas giratorias. [8] El enfriamiento por momento en las instalaciones de terapia de protones basadas en ciclotrones permite una caída distal más pronunciada del pico de Bragg y la obtención de tasas de dosis altas. [9]

Véase también

Referencias

  1. ^ Charlie Ma, CM; Lomax, Tony (2012). Terapia con iones de carbono y protones . Boca Raton: CRC Press. p. 4. ISBN 9781439816073.
  2. ^ Bragg, WH (1904). "LXXIII. Sobre la absorción de rayos α y sobre la clasificación de los rayos α del radio". Revista filosófica y revista científica de Londres, Edimburgo y Dublín . 8(48): 719–725. doi :10.1080/14786440409463245.
  3. ^ Bragg, William Henry; Kleeman, Richard (1905). "XXXIX. Sobre las partículas α del radio y su pérdida de alcance al pasar a través de varios átomos y moléculas" (PDF) . The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science . 10:57: 318-340. doi :10.1080/14786440509463378.
  4. ^ "Curvas y picos de Bragg". Brookhaven National Laboratory . Consultado el 27 de enero de 2016 .
  5. ^ Wilson, Robert R. (1 de noviembre de 1946). "Uso radiológico de protones rápidos". Radiología . 47 (5): 487–491. doi :10.1148/47.5.487. ISSN  0033-8419. PMID  20274616.
  6. ^ Trikalinos, TA; et al. (2009). Terapias de radiación con haz de partículas para el cáncer [Internet]. Resúmenes técnicos de eficacia comparativa, n.º 1. Rockville (MD): Agencia para la investigación y la calidad de la atención sanitaria (EE. UU.). págs. ES1–ES5.
  7. ^ Jette, D.; Chen, W. (2011). "Creación de un pico de Bragg disperso en haces de protones". Física en Medicina y Biología . 56 (11): N131-8. doi :10.1088/0031-9155/56/11/N01. PMID  21558588. S2CID  37517481.
  8. ^ Paganetti, Harald; Bortfeld, Thomas. "Radioterapia con haz de protones: lo último en tecnología1" (PDF) . AAPM . pag. 16 . Consultado el 27 de enero de 2016 .
  9. ^ Maradia, V., Meer, D., Dölling, R. et al. Demostración del enfriamiento por momento para mejorar el potencial del tratamiento del cáncer con terapia de protones. Nat. Phys. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-02115-2.

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