¿Por qué las células de la piel no son dañadas por la radioterapia?

¡Las células de la piel SON dañadas por la radioterapia! El rango de daño por “dermatitis por radiación” va desde ninguno, a enrojecimiento, a descamación (descamación de la piel), a descamación húmeda (descamación por lo que se desarrollan úlceras abiertas extensas), a necrosis (muerte). Además, hay lo que se conoce como efectos tempranos y efectos tardíos. SIN EMBARGO … hay algo conocido como el ” efecto protector de la piel “. Sin llegar a ser demasiado técnico, reconozcamos que existen diferentes tipos de radiación ionizante caracterizados por diferentes energías. Los más energéticos penetran profundamente en los tejidos para depositar su energía. (El depósito de su energía da como resultado enlaces entre moléculas que se rompen, es decir, daño en el ADN). Los menos energéticos depositan su energía y hacen su daño más superficial. Debido a que el mayor daño de energía ocurre muy por debajo de la superficie de la piel (con suerte, se dirige a un tumor) la piel no recibe una dosis significativa, y por lo tanto tiene el efecto de preservar la piel y la piel escapará al daño. Por el contrario, una menor irradiación de energía interactuará con la materia en un nivel poco profundo y la piel recibirá una dosis significativa, causando la dermatitis por radiación descrita anteriormente.

Esa es la explicación simplista … la explicación detallada involucra dos figuras y la descripción de lo que son …

Si quieres entender lo que está sucediendo realmente, debes entender que la radiación ionizante puede ocurrir en diferentes formas. Puede ocurrir como una onda electromagnética. Llamamos a estos fotones. Los rayos gamma, los rayos X y la luz visible son todos los fotones pero a diferentes niveles de energía (frecuencias) que no tienen masa. De acuerdo, ahí van los fotones-son-ambos-oleadas-y-partículas que tuercen la mente de las personas cuando aprenden física por primera vez. Pero la radiación ionizante también puede ocurrir como partículas. Las partículas sí tienen masa y, por lo tanto, podemos considerarlas como balas atómicas o balas de cañón según su tamaño: electrones, protones, fragmentos de núcleos atómicos. Todos estos pueden ser radiaciones ionizantes y su energía puede medirse en KeV o MeV (kiloelectronvoltios o megaelectronvoltios).

Bueno. Cuando los fotones / rayos X interactúan con otros átomos, la energía depositada hace que se expulse un electrón (esto se llama efecto fotoeléctrico ), que a su vez ioniza algo, como un enlace químico en una molécula de ADN que hace que se rompa. No hay efecto de preservación de la piel con esto. Cuanto más irradie una superficie a una energía más baja, más dosis recibirá. Pero a una energía más alta, su fotón / rayos X penetrará más en el tejido … tanto que puede volar mucho y golpear una película de rayos X en el otro lado para que pueda hacer imágenes de rayos X de diagnóstico.

Cuando la radiación de partículas interactúa con otros átomos, la energía depositada es lo suficientemente fuerte como para hacer muchas cosas diferentes. Puede golpear un átomo y hacer que se libere un fotón, que a su vez interactúa con otro átomo (esto se denomina Dispersión de Compton ). Esto puede causar mucho daño en los tejidos y es deseable para la radioterapia dirigida a los tumores.

El efecto de preservación de la piel se puede ver con fotones / rayos X y con electrones. Es principalmente una función de la energía del haz de radiación y la dosis para el tejido se puede pensar en 4 niveles:

1. dosis superficial: cualquier cosa que el fotón o el haz de electrones golpee en su camino hacia el tejido (moléculas de aire, átomos en el material de protección) dará como resultado fotones fotoeléctricos y de Compton que golpearán la superficie y suministrarán dosis. En la figura anterior, imagine lo que está pasando a la izquierda del gráfico … incluso antes de llegar a la profundidad 0 (cero).
2. Región de acumulación: el tejido comienza a recibir golpes directamente por fotones o electrones, pero la energía no se deposita inmediatamente allí, sino que los efectos fotoeléctricos y Compton provocan que se liberen partículas secundarias (electrones, positrones) y esas partículas secundarias viajan una cierta distancia antes de depositar su energía. Cuanto más enérgicos sean los fotones o electrones entrantes, más profundamente podrán penetrar Y más lejos podrán viajar las partículas secundarias antes de que depositen su energía. En la figura anterior, observe la línea roja que muestra el efecto de un haz de electrones de 6 MeV y verá que debe penetrar 1,3 cm antes de alcanzar el 100% de deposición de dosis. La región entre 0 y 1.3 es la región de acumulación para esa radiación de energía.
3. profundidad de la dosis máxima: este es el pico en la figura anterior. Es 1.3, 1.9 y 2.4 para cada una de las energías que se muestran en el gráfico. Técnicamente implica algo llamado kerma, pero dejémoslo solo.
4. dosis de salida: esta es la dosis administrada en el punto de salida del tejido o cuerpo del paciente. En la figura anterior, las dosis disminuyen antes de 6 cm. Si está irradiando algo no muy grueso (por ejemplo, su dedo), habrá una dosis de salida, pero pasará mucho sin administrar la dosis. Pero si irradia algo más grueso que 6 cm (por ejemplo, su torso), entonces toda la dosis se depositará internamente y no habrá dosis de salida.

Los picos de esas curvas a medida que se alejan de cero es el efecto de ahorro de piel. Pero también hay otro fenómeno que produce una dosis de escape de la piel. Esto no se llama el “efecto de preservación de la piel”, pero es algo diferente. Recuerde que existen formas de radiación de partículas como protones. El tamaño y las energías involucradas con este resultado en un patrón de deposición diferente. Esto es lo que parece:

Aquí vemos algunas curvas de fotones en azul y rojo. Se ven como las curvas de electrones de arriba. Hay un efecto de preservación de la piel claramente visto: el fotón de mayor energía [rojo] tiene una región de acumulación más grande (más profunda debajo de la superficie) y la profundidad de la dosis máxima es más profunda que el fotón de menor energía [azul]. Pero ahora hay dos nuevos picos. Tienen una forma muy diferente. No depositan mucha dosis en el camino, pero luego se acumulan bruscamente y luego se caen rápidamente. Las curvas de dosis de protones (H +) y el pico estrecho se conocen como el pico de Bragg. Las energías son más de 10 veces mayores, y de nuevo son como pequeñas balas atómicas que interactúan con la materia en el tejido, depositando su energía muy por debajo de la superficie de la piel.

Esta propiedad resulta ser muy útil para la terapia del cáncer y se han construido instalaciones especiales de rayos de protones en todo el mundo para explotar esta propiedad.