RADIOCIRUGÍA GIROSCÓPICA ZAP-X
Diseñada específicamente para el tratamiento optimizado de tumores cerebrales, lesiones y otras enfermedades de la cabeza y el cuello, está redefiniendo el futuro de la radiocirugía y estableciendo un nuevo estándar en la administración de SRS.
Minimización del gradiente de dosis 3D
Para optimizar simultáneamente la caída de dosis y la conformidad, los pórticos duales independientes, permiten un espacio de trabajo esférico incomparable y una entrega simple de >1000 ángulos de haz no coplanares únicos, como práctica clínica habitual.
Reducción de fugas de radiación
Utilizando un sistema de colimación circular blindado con tungsteno, se reduce la fuga de radiación a menos del 0.002 % del haz principal. En comparación con la fuga potencial máxima del 3.00 % de las plataformas multipropósito, el equipo tiene como objetivo limitar estrictamente la exposición del cerebro sano y reducir el riesgo de inducir un déficit neurocognitivo del paciente.
Dispersión de radiación decreciente
La máquina está diseñada exclusivamente para reducir significativamente la dosis no terapéutica a las estructuras críticas adyacentes. A diferencia de las energías de haz de 6-10 MV de alta dispersión comunes con las plataformas de suministro de radiación multipropósito, está hecho a medida para SRS con un haz de 3 MV (equivalente aproximado al haz de 1.25 MeV de Co-60)
Penumbra del haz de nitidez
El diseño SRS permite una distancia entre la fuente y el eje (SAD) del linac sin precedentes de 45 cm, lo que reduce la penumbra del haz en ~50 % desde los 100 cm SAD típicos de las plataformas de radiación de cuerpo completo. El beneficio potencial: menos dosis para los ojos, los nervios ópticos, el tronco encefálico y otros órganos en riesgo.
El Zap-X es un dispositivo de radiación terapéutica autónomo y autoprotegido, el primero de su tipo, dedicado a la radiocirugía estereotáxica (SRS) del cerebro de la cabeza y el cuello. Fabricado por ZAP Surgical Systems, Inc. de San Carlos, California. Este dispositivo está diseñado para el tratamiento de lesiones intracraneales y cervicales benignas y malignas.
La fuente de radiación terapéutica se obtiene al utilizar un acelerador lineal de banda S (linac) con un potencial de aceleración de 2,7 megavoltios (MV). E incorporar, estructuras mecánicas protegidas contra la radiación, el Zap-X normalmente no requiere un búnker de radiación, lo que ahorra costos considerables a las SRS.
Zap-X vista en sección
El linac está montado dentro de una combinación de cardanes unidos con protección contra radiación adjunta, cada uno de los cuales gira con precisión alrededor de un isocentro común. Esta construcción mecánica permite que el haz linac realice fuego cruzado desde 2 π estereorradiánes de ángulo sólido, como se requiere idealmente para el SRS craneal.
Al mismo tiempo, las características de autoprotección del Zap-X están diseñadas para una mayor consistencia en la protección contra la radiación, reduciendo el riesgo para los trabajadores de la radiación y otras personas potencialmente expuestas a una bóveda de radioterapia mal diseñada o construida.
Zap-X y su blindaje
El posicionamiento preciso del haz terapéutico se logra mediante las dos rotaciones independientes del acelerador mencionadas anteriormente y movimientos precisos de una mesa robótica para el paciente. La mayoría de los componentes necesarios para producir el haz, como la fuente de energía de radiofrecuencia, el sistema de guía de ondas y la electrónica de activación del haz, así como una importante protección contra la radiación, están montados o integrados en la esfera giratoria de la cámara de tratamiento del paciente. El paciente está apoyado sobre una mesa de tratamiento móvil que se extiende fuera de la esfera de tratamiento, pero que a su vez también está rodeada por una protección radiológica adicional durante la radiocirugía. Esta protección de mesa consta de una carcasa giratoria y una puerta neumática sobre un marco de acero.
El Zap-X logra un registro tridimensional (3D) preciso del paciente mediante un sistema de imágenes planar integrado de kilovoltios (kV) que también gira alrededor de la cabeza del paciente. Se utilizan pares de imágenes de rayos X no coaxiales y correlación de imagen a imagen para determinar la ubicación de la anatomía del paciente con respecto al isocentro de la máquina, tanto antes como durante el tratamiento radioquirúrgico.
Para caracterizar el sistema Zap-X, se investigaron y/o implementaron los siguientes temas:
1) Blindaje del sistema.
2) La energía del acelerador lineal, lo que permite derivar tanto la energía nominal el potencial de aceleración.
3) El tamaño del punto focal, medido con una 'cámara' de tamaño de punto focal diseñada a medida, que permitía que la radiación exclusivamente primaria pasara a través de un grupo de hojas de tungsteno apiladas apretadas.
4) La radiación de fuga del colimador Linac.
5) Un estudio exhaustivo de la radiación fuera de la esfera blindada y la carcasa del Zap-X con derivación de la dosis anual esperada.
6) La reproducibilidad y linealidad de la cámara de ionización del monitor de dosis.
7) El sistema Zap-X cumple con las regulaciones de la Comisión Electrotécnica Internacional.
8) Especificaciones de rendimiento del haz y pruebas de aceptación.
9) Un conjunto completo de datos de haz necesarios para el sistema de planificación del tratamiento.
10) Un programa integral de garantía de calidad.
Cada tarea individual se abordó para establecer la representación más descriptiva del acelerador lineal que, en última instancia, ayudará al usuario practicante a comprender mejor las capacidades, limitaciones y características del sistema Zap-X.
Vista desde la habitación de Zap-X con el paciente en la posición cargada
Diseño de blindaje del sistema.
El sistema Zap-X consta de dos escudos que se mueven independientemente uno del otro sobre ejes separados por un ángulo de 45 grados. El método de diseño se aplica para determinar el grosor del escudo Zap-X al que está conectado el linac/colimador. Una vez calculado el perfil de espesor, se aplica el perfil de mayor espesor a cada sección transversal del escudo.
Vista transversal de Zap-X
Componentes que constituyen el blindaje contra la radiación del sistema Zap-X, incluido el conjunto del colimador, el tope del haz alineado con el eje del haz de tratamiento/haz del colimador, un escudo móvil que constituye el blindaje secundario para proteger a los empleados de las instalaciones y al público en general. El paciente dentro del sistema de autoprotección y el límite que limita el área controlada.
Además de apuntar el haz de tratamiento de radiación hacia la cabeza o el cuello del paciente, el sistema debe proporcionar el blindaje radiológico adecuado para limitar la exposición a la radiación del personal de las instalaciones a un nivel aceptable. El autoblindaje Zap-X está diseñado para lograr un límite de área de control en un radio de no más de 3 metros desde el isocentro. El sistema también limitará la fuga de radiación al paciente a menos del 0,1%. El conjunto de revólver multicolimador también sirve como protección contra esta radiación de fuga. Para alcanzar dichos límites de exposición a la radiación, los escudos móviles y estáticos se diseñarán basándose en los resultados de un modelo de simulación de Monte Carlo. La entrada a este modelo será la energía linac (MV) y la tasa de dosis máxima (cGy/min). La dosis máxima para el personal en general (es decir, perteneciente a la zona no controlada) requerido por el Consejo Nacional de Protección y Medición Radiológica (NCRP) es de 1 milisievert (mSv)/año, lo que equivale a 100 miliroentgens (mR)/año. Para un total de 2000 horas de trabajo por año, esto resultará en una exposición de 0,05 mR en cualquier hora.
Las simulaciones de Monte Carlo
La simulación Montecarlo, también conocida como el método Montecarlo o una simulación de probabilidad múltiple, es una técnica matemática que se utiliza para estimar los posibles resultados de un suceso incierto. Tiene el nombre de un conocido barrio de Mónaco célebre por su casino, ya que el elemento de la suerte es la base del enfoque de modelado, similar a un juego de ruleta.
Los materiales de protección utilizados fueron materiales de alta densidad, como tungsteno, plomo y hierro. El hierro es el material principal utilizado para los escudos de dispersión secundarios. Se utilizaron plomo y tungsteno siempre que el espesor de hierro dúctil diseñado excediera los límites del espacio de trabajo del subsistema mecánico. Dado que el sistema es simétrico alrededor del eje de la viga, el espesor se puede evaluar para un rango de ángulo entre 0 grados alineados con la dirección del haz de radiación y 180 grados. Por lo tanto, el perfil de espesor para el primer escudo (es decir, que soporta el linac/colimador) gira alrededor del eje del haz de tratamiento de radiación para obtener el volumen/cámara de blindaje tridimensional (3D).
Caracterización de la energía del acelerador lineal.
El acelerador lineal es un componente clave del sistema Zap-X, ya que produce la radiación de fotones terapéutica utilizada para el tratamiento del paciente. Su calidad de penetración se adaptó cuidadosamente para que fuera la más adecuada para el tratamiento de objetivos intracraneales. Para obtener la dosis más baja en todo el cerebro (y aun así mantener suficiente penetración del haz para los aceleradores lineales terapéuticos), es deseable obtener un porcentaje de dosis en profundidad (PDD) en el eje central (cax) del 60% al 70% en la dosis más comúnmente utilizada.
Profundidad del tratamiento.
Como la profundidad común para la radiocirugía intracraneal es de aproximadamente 5 cm, el haz de fotones de 3,0 MV con una PDD del 66 % a esta profundidad parece adaptarse bien al tratamiento de objetivos de SRS intracraneal. Esta radiación de fotones se produce por la interacción de bremsstrahlung de los electrones acelerados con los núcleos del material de tungsteno del objetivo.
