Aspectos físicos, dosimétricos y radiobiológicos para la implementación en clínica de haces FFF de un acelerador lineal

Date
2020-07-27Authors
Cuarán Ordoñez, Felipe ArnoldoDirectors
Castellanos López, Maria EsperanzaPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ciencias
Program
Maestría en Física Médica
Obtained title
Magíster en Física Médica
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
Metadata
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English Title
Physical, dosimetric and radiobiological aspects for the clinical implementation of FFF beams of a linear acceleratorResumen
Actualmente, para los tratamientos en radioterapia con técnicas IMRT, VMAT, SRS y SBRT, se percibe un cambio de paradigma en aspectos dosimétricos: una transición que parte desde la caracterización de los haces convencionales con filtro aplanador (haces FF) hasta la definición de nuevas metodologías para la caracterización de haces sin filtro aplanador (haces FFF). Sin embargo, la comunidad científica de radioterapia ha encontrado que los haces FFF son adecuados para las modalidades de radiocirugía y de radioterapia por intensidad modulada.
En este trabajo se hace una revisión de las características de diseño y seguridad de los aceleradores con haces FFF y de la problemática de caracterización dosimétrica de esos haces, así como de las recomendaciones que la comunidad internacional ha producido sobre el tema. En particular analizamos la necesidad de hacer dosimetría de campos pequeños con la metodología del TRS 483 en procedimientos de radiocirugía estereotáctica con aceleradores que usan haces FFF con campos pequeños cercanos al eje del haz, zona en la cual el haz es aproximadamente plano, de tal manera que el filtro aplanador en principio no sería necesario.
Se analizan los aspectos de radiobiología que están siendo investigados por la comunidad científica sobre la aplicación clínica de dichos haces y se hace una revisión de la experiencia de grupos de investigación reconocidos en la aplicación en pacientes de haces FFF, analizando su potencial y posibles ventajas clínicas. En particular, se analizan casos de planes de tratamiento para cáncer de laringe, mamario y pulmonar (en tumores centrales y periféricos, en contacto con la reja costal), en los cuales algunos centros de investigación están usando haces FFF hemibloqueados creando así cuñas efectivas.
Se revisan, también, los resultados de investigaciones sobre el tema del tiempo de encendido del haz, que varía de 25 s para un haz FF hasta 11s en un haz FFF, lo cual aumenta la viabilidad y eficacia de los tratamientos para los que la precisión en la administración de la dosis depende de la respiración. Usando haces FFF, los efectos del movimiento relativo del paciente y/o del volumen blanco durante la irradiación se reducen, de tal manera que se logra mejor reproducibilidad, y una administración de la dosis más precisa.
Abstract
Currently, for radiotherapy treatments with IMRT, VMAT, SRS and SBRT techniques, a paradigm shift is perceived in dosimetric aspects: a transition that starts from the characterization of conventional flattening filter beams (FF beams) to the definition of new methodologies for the characterization of beams flattening filter free (FFF beams). However, the scientific radiotherapy community has found that FFF beams are suitable for radiosurgery and intensity modulated radiotherapy modalities.
This work reviews the design and safety characteristics of accelerators with FFF beams and the problem of dosimetric characterization of these beams, as well as the recommendations that the international community has produced on the topic. In particular we analyze the need to do small-field dosimetry with the TRS 483 methodology in stereotactic radiosurgery procedures with accelerators that use FFF beams with small fields close to the beam axis, an area in which the beam is approximately flat, in such a way that the flattening filter, in principle, would not be necessary.
The radiobiology aspects that are being investigated by the scientific community on the clinical application of these beams are also analyzed. Likewise, a review is made of the experience of recognized research groups in the application of FFF beams in patients, analyzing their potential and possible clinical advantages. In particular, cases of treatment plans for laryngeal, breast and lung cancer (in central and peripheral tumors, in contact with the rib cage), in which some research centers are using hemiblocked FFF beams creating effective wedges, are analyzed.
Research results on the topic of “beam on” time are also analyzed, which varies from 25 s for an FF beam to 11s for an FFF beam; this increases the viability and efficacy of treatments for which precision in the administration of the dose depends on the breathing. Using FFF beams, the effects of relative patient and/or target volume movement, during the irradiation, are reduced achieving better reproducibility and more accurate dose delivery.
Themes
Maestría en física médica - Tesis y disertaciones académicasRadioterapia
Dosimetría (Radiación)
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