Conceptos Esenciales de Braquiterapia y Radioactividad en Oncología

Principios Fundamentales de la Braquiterapia

• Braquiterapia: Técnica de radioterapia que consiste en la colocación de fuentes radiactivas encapsuladas directamente dentro o en la proximidad inmediata del tumor.
• Objetivo de la Braquiterapia: Administrar dosis altas de radiación al volumen tumoral, minimizando al mismo tiempo la dosis recibida por los tejidos sanos circundantes.
• Indicaciones de la Braquiterapia: Se emplea preferentemente en tumores bien localizados, de tamaño pequeño o moderado, y generalmente sin afectación extensa de áreas linfáticas a distancia.

Conceptos Básicos de Radioactividad

• Radioactividad: Fenómeno físico natural o artificial por el cual los núcleos de ciertos elementos químicos inestables, denominados radiactivos, emiten espontáneamente energía en forma de radiaciones (partículas o electromagnéticas) al transformarse en núcleos más estables.
• Nucleido: Especie atómica caracterizada por un número específico de protones (Z) y neutrones (N) en su núcleo. Los nucleidos inestables que experimentan desintegración radiactiva se denominan radionucleidos o radioisótopos.

Tipos de Desintegración Radiactiva

• Desintegración Alfa (α): Emisión de una partícula alfa (núcleo de Helio, ⁴₂He) por un núcleo inestable. La masa atómica (A) del átomo resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico (Z) disminuye en 2 unidades.
• Desintegración Beta (β): Proceso por el cual un nucleido transforma un neutrón en un protón (β⁻) o un protón en un neutrón (β⁺ o captura electrónica) para alcanzar mayor estabilidad.
  • Desintegración Beta Menos (β⁻): Un neutrón se convierte en un protón, emitiendo un electrón (e⁻) y un antineutrino electrónico (ν̅ₑ). El número atómico (Z) aumenta en 1 unidad, mientras que la masa atómica (A) permanece constante (n → p⁺ + e⁻ + ν̅ₑ).
  • Desintegración Beta Más (β⁺): Un protón se convierte en un neutrón, emitiendo un positrón (e⁺) y un neutrino electrónico (νₑ). El número atómico (Z) disminuye en 1 unidad, y la masa atómica (A) se mantiene constante (p⁺ → n + e⁺ + νₑ). Requiere energía.
• Desintegración Gamma (γ): Emisión de radiación gamma (fotones de alta energía) por un núcleo que se encuentra en un estado excitado (isómero nuclear, indicado con *). El núcleo pasa a un estado de menor energía sin cambiar su número atómico (Z) ni su masa atómica (A) (Ej: Ni* → Ni + γ).
• Captura Electrónica (CE): El núcleo captura un electrón de una de sus capas internas (generalmente la capa K). Este electrón se combina con un protón del núcleo para formar un neutrón y emitir un neutrino electrónico (p⁺ + e⁻ → n + νₑ). El número atómico (Z) disminuye en 1 unidad y la masa atómica (A) permanece constante.
• Conversión Interna (CI): Proceso alternativo a la emisión gamma. La energía de excitación del núcleo se transfiere directamente a un electrón orbital (generalmente de la capa K), que es expulsado del átomo. La vacante electrónica resultante se llena con electrones de capas superiores, lo que provoca la emisión de rayos X característicos o electrones Auger. (Ej: X* → X + e⁻).

Magnitudes y Unidades en Radioactividad y Dosimetría

• Constante de Desintegración (λ): Probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo radiactivo individual se desintegre.
• Periodo de Semidesintegración (T½): Tiempo necesario para que la actividad de una muestra de un radionucleido se reduzca a la mitad de su valor inicial. Se relaciona con la constante de desintegración (T½ = ln(2)/λ).
• Actividad (A): Número de desintegraciones nucleares espontáneas que ocurren por unidad de tiempo en una cantidad dada de material radiactivo. Unidad SI: Becquerel (Bq), donde 1 Bq = 1 desintegración por segundo. Unidad histórica: Curio (Ci).
• KERMA (Kinetic Energy Released per unit MAss): Suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por radiación indirectamente ionizante (fotones o neutrones) en un material por unidad de masa. Unidad SI: Gray (Gy).
• Constante de Tasa de KERMA en Aire (Γ): Tasa de KERMA en aire a una distancia determinada (generalmente 1 metro) de una fuente puntual de actividad unidad, corregida por la atenuación en el aire. Se utiliza para caracterizar fuentes de fotones.
• Dosis Absorbida (D): Energía media absorbida por unidad de masa de un material irradiado. Unidad SI: Gray (Gy), donde 1 Gy = 1 Joule/kilogramo.
• Tasa de Dosis (Ḋ): Dosis absorbida por unidad de tiempo. Se expresa comúnmente en Gray por hora (Gy/h) o centigray por hora (cGy/h).
• Velocidad de Desintegración o Actividad Radiactiva: Equivalente a la Actividad (A). Unidad SI: Becquerel (Bq).

Factores que Influyen en la Distribución de la Dosis de Fotones en Braquiterapia

• Distancia: La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente (ley del inverso del cuadrado).
• Absorción y Dispersión en la Fuente y Encapsulado: La propia fuente y su cápsula protectora absorben y dispersan parte de la radiación emitida.
• Atenuación y Dispersión en el Medio: El tejido circundante absorbe y dispersa la radiación, modificando la distribución de la dosis.

Modalidades de Braquiterapia según la Localización

• Plesiobraquiterapia (o Braquiterapia Superficial): Aplicación de fuentes radiactivas en contacto directo o muy próximo a la superficie del cuerpo (ej. piel, ojo).
• Endocavitaria (o Intracavitaria): Inserción de aplicadores con fuentes radiactivas en cavidades naturales del cuerpo (ej. útero, vagina en ginecología, recto).
• Endoluminal (o Intraluminal): Colocación de una fuente lineal o fuentes discretas dentro de la luz de órganos tubulares (ej. bronquios, esófago, vía biliar).
• Intersticial: Implantación de fuentes radiactivas directamente dentro del tejido tumoral o lecho quirúrgico. Puede realizarse en quirófano o de forma perioperatoria (ej. próstata, mama, cabeza y cuello).
• Metabólica (Terapia con Radionucleidos): Administración sistémica (generalmente intravenosa) de radiofármacos que se concentran selectivamente en el órgano o tejido diana (ej. Iodo-131 para cáncer de tiroides, radiofármacos para leucemia o metástasis óseas). Nota: A menudo se considera una rama de la Medicina Nuclear más que de la braquiterapia clásica.

Métodos de Carga de las Fuentes Radiactivas

• Carga Manual: Colocación directa de las fuentes radiactivas (ej. semillas de Yodo-125) en el paciente utilizando instrumentos, con exposición del personal. Prácticamente en desuso para muchas aplicaciones debido a la protección radiológica.
• Carga Diferida Manual: Primero se colocan aplicadores o catéteres vacíos en el paciente. Tras verificar su correcta posición (ej. mediante imagen), las fuentes radiactivas (ej. Cesio-137) se introducen manualmente en los aplicadores. Permite optimizar la geometría y reduce la exposición durante la inserción del aplicador.
• Carga Diferida Remota o Automática (Afterloading): Similar a la carga diferida manual, pero las fuentes radiactivas (ej. Iridio-192 de alta tasa) se introducen y retiran de los aplicadores de forma automática mediante un equipo controlado remotamente. Es el método estándar actual, ya que elimina la exposición del personal durante la carga y tratamiento.

Clasificación de la Braquiterapia según la Tasa de Dosis

• Baja Tasa de Dosis (LDR - Low Dose Rate): Tasa de dosis típicamente entre 0.4 y 2 Gy/h. Puede implicar implantes permanentes (ej. semillas de I-125 para próstata) o temporales con carga diferida (ej. Cs-137 para ginecología, aunque menos común hoy). Tratamientos de larga duración (días).
• Media Tasa de Dosis (MDR - Medium Dose Rate): Tasa de dosis entre 2 Gy/h y 12 Gy/h. Menos utilizada actualmente. Tiempos de tratamiento intermedios.
• Alta Tasa de Dosis (HDR - High Dose Rate): Tasa de dosis superior a 12 Gy/h (generalmente mucho mayor). Se realiza mediante carga diferida remota con fuentes de alta actividad (ej. Ir-192). Permite tratamientos muy cortos (minutos) en régimen ambulatorio o con corta estancia. Es la modalidad más extendida hoy en día para implantes temporales.

Tipos de Implantes según la Duración

• Implante Temporal: Las fuentes radiactivas se colocan durante un tiempo determinado (desde minutos en HDR hasta días en LDR) y luego se retiran del paciente.
• Implante Permanente: Las fuentes radiactivas (generalmente semillas de baja actividad y vida media corta, como I-125 o Pd-103) se dejan implantadas de forma definitiva en el tejido. La radiación emitida disminuye gradualmente hasta niveles insignificantes a medida que el isótopo decae. Las semillas inactivas permanecen en el sitio sin causar efectos a largo plazo.