CNA

Centro Nacional de Aceleradores

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Ciclotrón


El ciclotrón es un acelerador de partículas circular que, mediante la aplicación combinada  de un campo eléctrico oscilante y otro magnético consigue acelerar los iones haciéndolos girar en órbitas de radio y energía crecientes.

El CNA dispone de un ciclotrón fabricado por la empresa IBA, capaz de acelerar protones y deuterones hasta 18 y 9 MeV, respectivamente. Este acelerador cuenta con la posibilidad de que el haz acelerado de protones o deuterones se extraiga en cualquiera de las ocho ventanas de salida posibles. En siete de estas ventanas se han colocado cámaras de reacción en las que se colocan los materiales precursores para producir todos los radioisótopos actualmente disponibles para la técnica de tomografía de emisión por positrones (PET): carbono-11, nitrógeno-13, oxígeno-15, y flúor-18. La siguiente figura  muestra un esquema de la disposición de los blancos.

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De esta forma el CNA ofrece la posibilidad de poner a disposición de la Medicina todos los radioisótopos utilizados hoy día, bien rutinariamente o como investigación, en la técnica PET. En la octava ventana de salida de haz se ha instalado una línea exterior de haz que transporta el haz de partículas hacia otra sala. Esta segunda sala blindada está separada de la del ciclotrón, y en ella se ubica una cámara de reacción para la irradiación de materiales de interés biomédico y tecnológico.

La línea externa del Ciclotrón del CNA está dedicada a realizar investigación en general, pero al incluir un sistema de barrido del haz es particularmente apta para aplicaciones en las técnicas de la implantación de protones en matrices de silicio, y daño por irradiación en circuitos electrónicos. Se utilizan fundamentalmente protones de 18 MeV con corrientes máximas del orden de 10 microamperios en la cámara de reacción.

linea haz externo ciclo

La sala de la línea externa está separada de la sala del ciclotrón por una pared de ladrillos de hormigón (densidad 2.5 g/cm3) de 2 m de espesor, que está atravesada por un tubo de 10 cm de diámetro.

Cercano a la pared hay un cuadrupolo para enfocar el haz, seguido de una válvula, un fuelle, un cubo con un espejo a 45 grados para ubicar correctamente el elemento a irradiar detrás de las rendijas de obturación (slits). El espejo se retira cuando se irradie y se ha puesto un colimador de tántalo para limitar el haz, que es desviado ligeramente por el “scanner” en el sentido vertical y horizontal para asegurar una irradiación homogénea sobre el blanco.

El cubo, el scanner y la cámara de reacción están instalados sobre una estructura móvil, de manera que se puedan desmontar y acoplar con facilidad a la línea de implantación iónica del acelerador tandem de 3 MV. Esto nos permite realizar estudios de irradiación de materiales utilizando no solamente protones y deuterio, sino una gran variedad de otros iones a diferentes energías.

El blindaje de las salas es tal que las puertas de acceso a ambas son  de 1 m anchura por  2 m de largo y 15.000 Kg de Masa.

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Al igual que en los otros aceleradores, el ciclotrón es controlado desde la sala de control.

En toda la instalación existen varios equipos de detectores de radiación .

Las instalaciones se completan con un laboratorio de radiofarmacia equipado con celdas blindadas  y módulos automáticos de síntesis química donde preparar los radiofármacos requeridos para los exámenes PET en pacientes, no sólo flúor-desoxiglucosa (FDG), la molécula más usual, sino también otros nuevos radiofármacos objeto de investigación hoy día como alternativa a la FDG para trazar otros procesos metabólicos o funcionales.

Asimismo, se dispone de un tomógrafo PET  y un Estabulario para animales, destinado a la investigación preclínica de nuevos fármacos PET y moléculas para el tratamiento de diversas enfermedades. Estas imágenes en animales juegan un importante papel como ensayos para una mejor comprensión de la función molecular y de la fisiología y, consecuentemente, para el desarrollo de nuevos fármacos y trazadores, así como para la evaluación de nuevas mejoras en la técnica PET. El uso de la imagen por PET en Medicina para investigación preclínica en animales se está incrementando para proporcionar información crítica a los investigadores en áreas que van desde el descubrimiento de nuevos fármacos a la investigación sobre el cáncer y la genética.

La imagen molecular es una nueva especialidad clínica para terapia y diagnóstico. Su fin es comprender la dinámica, cinética y, si es necesario, el grado de falta de regulación en los procesos biológicos y bioquímicos in vivo, con la finalidad de obtener información relevante para el diagnóstico y tratamiento de una enfermedad y/o predicciones sobre la eficacia de una terapia. La tomografía de emisión de positrones (PET) se basa en la administración intravenosa o inhalatoria de un radioisótopo emisor de positrones de corta semivida. Los positrones se aniquilan tras recorrer una corta distancia en la materia, emitiéndose a continuación dos fotones gamma de 511 keV formando un ángulo de 180º, que se detectan en coincidencia en un anillo detector alrededor del paciente.