miniaturadaimagem|A curva de Bragg de partículas alfa de 5,49 MeV no ar tem seu pico à direita e é assimétrica à esquerda, diferentemente do feixe de raios X abaixo. O pico de Bragg é um pico acentuado na curva de Bragg, que representa a perda de energia da radiação ionizante durante seu percurso através da matéria. Para prótons, partículas α e outros íons, o pico ocorre imediatamente antes de as partículas pararem. Ele recebe esse nome em homenagem a William Henry Bragg, que o descobriu em 1903 usando partículas alfa provenientes do rádio, e escreveu a primeira fórmula empírica para a perda de energia por ionização por distância junto com Richard Kleeman.
Quando uma partícula carregada em alta velocidade se move através da matéria, ela ioniza os átomos do material e deposita uma dose ao longo de seu caminho. Um pico ocorre porque a seção de choque da interação aumenta à medida que a energia da partícula carregada diminui. A energia perdida por partículas carregadas é inversamente proporcional ao quadrado de sua velocidade, o que explica o pico ocorrer justamente antes de a partícula parar completamente. Na figura superior, trata-se do pico para partículas alfa de 5,49 MeV movendo-se através do ar. Na figura inferior, trata-se do pico estreito da curva do feixe de prótons “nativo”, que é produzido por um acelerador de partículas de 250 MeV. A figura também mostra a absorção de um feixe de fótons energéticos (raios X), que é de natureza completamente diferente; a curva é principalmente exponencial. esquerda|miniaturadaimagem|200x200px|A dose produzida por um feixe de prótons nativo e por um feixe de prótons modificado ao atravessar o tecido, comparada à absorção de um feixe de fótons ou de raios X. Essa característica dos feixes de prótons foi recomendada pela primeira vez para uso na terapia do câncer por Robert R. Wilson em seu artigo de 1946, Radiological Use of Fast Protons. Wilson estudou como a profundidade de penetração do feixe de prótons poderia ser controlada pela energia dos prótons. Esse fenômeno é explorado na terapia por partículas para o tratamento do câncer, especificamente na terapia com prótons, para concentrar o efeito dos feixes de íons leves no tumor tratado enquanto se minimiza o efeito sobre o tecido saudável ao redor.
A curva azul na figura (“feixe de prótons modificado”) mostra como o feixe de prótons originalmente monoenergético, com um pico acentuado, é alargado ao aumentar a faixa de energias, de modo que um volume tumoral maior possa ser tratado. O platô criado pela modificação do feixe de prótons é chamado de Spread-Out Bragg Peak (SOBP), o que permite que o tratamento se adapte não apenas a tumores maiores, mas também a formas 3D mais específicas. Isso pode ser alcançado usando atenuadores de espessura variável, como cunhas rotativas. O resfriamento de momento em instalações de terapia com prótons baseadas em ciclotrons possibilita uma queda distal mais acentuada do pico de Bragg e a obtenção de altas taxas de dose.
Como mostrado nos gráficos acima, existe um alcance limitado para as partículas em um material. A regra de Bragg–Kleeman é uma maneira de estimar o alcance de uma partícula em um meio, servindo como uma ferramenta em detecção de partículas e dosimetria. A forma básica da regra é:
onde R 1 e R 2 são os alcances de duas partículas, ρ 1 e ρ 2 são as densidades dos meios que elas atravessam, e A 1 e A 2 são os pesos atômicos das partículas.
Ver também
Poder de frenagem (radiação de partículas) Bremsstrahlung Transferência linear de energia Terapia de prótons
Referências
Categoria:Radioterapia