Determinación de Dosis Absorbida en Haces Externos de Radioterapia

Transcripción

1 Rayos X de alta energía Electrones de alta energías Calorimetría en agua Protones Rayos Gamma de Co-60 Ionometría Dosimetría Quimica Rayos X de energía media Rayos X de baja energía Iones pesados Calorimetría en Grafito COLECCIÓN DE REPORTES TECNICOS No. 398 Determinación de Dosis Absorbida en Haces Externos de Radioterapia Un Código Internacional de Práctica para Dosimetría basada en patrones de Dosis Absorbida en Agua

2 COLECCIÓN DE REPORTES TECNICOS No. 398 DETERMINACION DE DOSIS ABSORBIDA EN HACES EXTERNOS DE RADIOTERAPIA Un Código Internacional de Práctica para Dosimetría basada en Patrones de Dosis Absorbida en Agua El Organismo Internacional de Energía Atómica no garantiza ni asume responsabilidad por la exactitud, calidad o autenticidad de la traducción/publicación/impresión del presente documento/de la presente publicación, ni asume responsabilidad alguna por pérdidas o daños consecuenciales o de otro tipo causados o derivados directa o indirectamente de su utilización, sea cual fuere y por quien fuere.

3 PREFACIO El Organismo Internacional de Energía Atómica publicó en 1987 un Código de Práctica Internacional titulado Determinación de la Dosis Absorbida en Haces de Fotones y Electrones (Colección OIEA de Informes Técnicos Nº 277), en el cual se recomiendan procedimientos para obtener la dosis absorbida en agua mediante mediciones realizadas con una cámara de ionización en un haz externo de radioterapia. Una segunda edición de la Colección de Informes Técnicos Nº 277 se publicó en 1997, actualizando la dosimetría en haces de fotones, principalmente para rayos X de kilovoltaje. Otro Código de Práctica Internacional para la dosimetría en radioterapia denominado Utilización de Cámaras de Ionización Plano-Paralelas en haces de fotones y electrones de altas energías (Colección OIEA de Informes Técnicos Nº 381) fue publicado en 1997, para actualizar más la Colección de Informes Técnicos Nº 277 y complementarla con el tema de cámaras de ionización plano-paralelas. Ambos códigos han demostrado ser extremadamente valiosos para los usuarios de la dosimetría de haces de radiaciones aplicada en radioterapia. En la Colección de Informes Técnicos Nº 277 la calibración de las cámaras de ionización se fundamenta en patrones primarios de kerma en aire. Este procedimiento fue utilizado también en la Colección de Informes Técnicos Nº 381, aunque se comenzó a introducir la nueva tendencia para la calibración de cámaras de ionización directamente en un maniquí de agua y con respecto a la dosis absorbida en agua. El desarrollo de patrones primarios de dosis absorbida en agua para haces de fotones y electrones de altas energías y el perfeccionamiento de los conceptos aplicados a la dosimetría de las radiaciones, han posibilitado reducir la incertidumbre en la dosimetría de haces aplicada a radioterapia. La dosimetría de rayos X de kilovoltaje, así como la de haces de protones y de iones pesados, el interés por las cuales ha crecido considerablemente en estos años; pueden también basarse en estos patrones primarios. De este modo es posible tener un sistema dosimétrico coherente basado en patrones de dosis absorbida en agua para prácticamente todos los haces que se utilizan en radioterapia. Muchos Laboratorios Primarios de Calibración Dosimétrica (LPCDs) proporcionan actualmente calibraciones en términos de dosis absorbida en agua para la calidad de la radiación gamma de 60 Co. Algunos laboratorios han extendido las calibraciones a los haces de fotones y de electrones de altas energías o están en la etapa de desarrollo de las técnicas necesarias para estas modalidades. En 1996, siguiendo las recomendaciones del Comité Científico del Grupo Asesor del OIEA para la Red OIEA/OMS de LSCD, se ejecutó un Proyecto Coordinado de Investigación durante con la finalidad de elaborar un nuevo Código de Práctica Internacional basado en patrones de dosis absorbida en agua. El Código de Práctica está avalado además por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Panamericana de la Salud (OPS) y la Sociedad Europea de Radiología

4 Terapéutica y Oncología (SERTO). La versión final fue revisada por representantes de las organizaciones que avalan el Código de Práctica y por un gran número de científicos. El presente Código de Práctica satisface la necesidad de un consenso sistemático y unificado internacionalmente para la calibración de cámaras de ionización en términos de dosis absorbida en agua y para la utilización de estos detectores en la determinación de la dosis absorbida en agua para haces de radiación utilizados en radioterapia. El Código de Práctica proporciona una metodología para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de fotones de baja, media y alta energías, haces de electrones, haces de protones y haces de iones pesados, empleados para terapia de radiación externa. El oficial del OIEA responsable de este Código de Práctica fue P. Andreo de la División de Salud Humana. NOTA EDITORIAL A pesar de haber dedicado especial atención a la veracidad de la información contenida en esta publicación, tanto el OIEA como los Estados Miembros no asumen ninguna responsabilidad por las consecuencias que se pueden derivar de su aplicación. La utilización de designaciones particulares de países o territorios no implica juicio alguno por el que publica, el OIEA, como status legal de estos países o territorios, de sus autoridades e instituciones o de la limitación de sus fronteras. La mención de empresas específicas o productos terminados (se indique o no que son denominaciones registradas) no implica intención alguna de vulnerar derechos de propiedad intelectual ni debe interpretarse como un respaldo o recomendación por parte del OIEA. La referencia a patrones de otras organizaciones no debe ser interpretada como un respaldo por parte del OIEA.

5 SOBRE ESTE LIBRO El presente Código de Práctica difiere en su estructura de la Colección de Informes Técnicos No.277 y tiene más parecido con la Colección de Informes Técnicos No.381 en las recomendaciones prácticas, y los datos para cada tipo de radiación han sido colocados en una sección individual dedicada a la misma. Cada sección constituye esencialmente un Código de Práctica diferente e incluye procedimientos detallados y formularios. El Código de Práctica está orientado a los usuarios, proporcionándoles calibraciones en términos de dosis absorbida en agua trazable a un Laboratorio Primario de Calibración Dosimétrica. Probablemente esta categoría de usuarios tienda a convertirse en mayoritaria, ya que muchos de los laboratorios están planificando o ya están preparados para suministrar las calibraciones en términos de dosis absorbida en agua tomando como referencia las calidades de radiación recomendadas en este Código de Práctica. Los usuarios, a los que aun no se les proporcionan las calibraciones en términos de dosis absorbida en agua, pueden todavía referirse a la kerma en aire, basados en Códigos de Práctica tales como las Colecciones de Informes Técnicos No.277 y 381 o adoptar el presente documento utilizando un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua derivado de una calibración en kerma en aire como se describe en el texto. En cualquier variante que sea utilizada, se recomienda encarecidamente a los usuarios verificar exactamente cuál magnitud física ha sido seleccionada para la calibración del dosímetro de referencia, con la intención de aplicar el formalismo correcto. Un listado de las siglas de las organizaciones mencionadas en este Código de Práctica aparece en la sección 1.7. Se invita a los usuarios a evaluar críticamente este Código de Práctica y enviar sus comentarios a: Jefe de la Sección de Dosimetría y Física Médica División de Salud Humana Organismo Internacional de Energía Atómica Wagramer Strasse 5, P.O. Box 100, A-1400 Vienna, Austria dosimetry@iaea.org Fax:

6 INDICE 1. INTRODUCCION Antecedentes Ventajas de un código de práctica basado en patrones de dosis absorbida en agua Incertidumbre reducida Un sistema de patrones primarios más robusto Utilización de un formalismo simple Tipos de radiación y rango de calidades de haces Utilización práctica del código Expresión de incertidumbres Magnitudes y símbolos Siglas de las organizaciones ESTRUCTURA El sistema internacional de unidades La red OIEA/OMS de LSCDs Patrones de dosis absorbida en agua FORMALISMO BASADO EN N D, w Formalismo Condiciones de referencia Magnitudes de influencia Corrección por la calidad de radiación del haz, k Q,Qo Un k Q,Qo modificado para calibraciones cruzadas de haces de electrones Relación con los códigos de práctica basados en N K IMPLEMENTACION Generalidades Equipamiento Cámaras de ionización Sistema de medición Maniquíes Camisa impermeable para la cámara Posicionamiento de las cámaras de ionización a la profundidad de referencia Calibración de cámaras de ionización Calibración en un haz de 60 Co Calibración en haces de rayos X de kilovoltaje

7 4.3.3 Calibración en otras calidades Dosimetría de referencia en el haz del usuario Determinación de la dosis absorbida en agua Consideraciones prácticas para las mediciones en el haz del usuario Corrección por magnitudes de influencia CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RADIACION GAMMA DE 60 Co Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia Dosis absorbida en z max Calibración cruzada de cámaras de ionización de campo Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE FOTONES DE ALTAS ENERGIAS Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Selección del indicador de calidad del haz Medición de la calidad del haz Determinación de la dosis bsorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia Dosis absorbida en z max

8 6.5 Valores para k Q,Qo La cámara calibrada en 60 Co La cámara calibrada en un conjunto de calidades de haces de fotones La cámara calibrada en Q 0 con valores genéricos experimentales de k Q,Qo Calibración cruzada de cámaras de ionización de campo Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE ELECTRONES DE ALTA ENERGIA Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Selección del indicador de calidad del haz Medición de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia Dosis absorbida en z max Valores para k Q,Qo Cámara calibrada en 60 Co Cámara calibrada en una serie de calidades de haz de electrones Calibración cruzada de cámaras de ionización Procedimiento para la calibración cruzada Uso posterior de una cámara calibrada de forma cruzada Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo El uso de maniquíes plásticos Ajuste a escala de profundidades

9 7.8.2 Maniquíes plásticos para la identificación de la calidad del haz Maniquíes plásticos para la determinación de la dosis.absorbida en z ref Maniquíes plásticos para distribuciones de dosis en profundidad Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RAYOS X DE KILOVOLTAJE DE BAJA ENERGIA Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes Identificación de la calidad del haz Selección del indicador de calidad del haz Medición de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de.referencia Valores para k Q,Qo Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RAYOS X DE KILOVOLTAJE DE MEDIA ENERGIA Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Selección del indicador de calidad del haz Medición de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua

10 9.4.1 Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia Valores para k Q,Qo Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE PROTONES Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Selección del indicador de calidad del haz Medición de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia Valores para k Q,Qo Mediciones en condiciones de no-referencia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Factores de campo El uso de maniquíes plásticos para dosimetría relativa Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE IONES PESADOS Generalidades Equipamiento dosimétrico Cámaras de ionización Maniquíes y camisas de las cámaras Identificación de la calidad del haz Determinación de la dosis absorbida en agua Condiciones de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de

11 referencia Valores para k Q,Qo Mediciones en condiciones de no-referencia Incertidumbre estimada en la determinación de la dosis absorbida en agua en condiciones de referencia Formulario... ANEXO I. RELACION ENTRE LOS CODIGOS DE PRACTICA BASADOS EN N K Y EN N D,w... I.1 Haces de 60 Co, de fotones y electrones de altas energías... I.1.1 Resumen de las notaciones usadas para factores de calibración... I.1.2 Comparación de las determinaciones de D w... I.2 Haces de rayos X de kilovoltaje... ANEXO II. CALCULO DE k Q,Qo Y SU INCERTIDUMBRE... II.1 Generalidades... II.2Radiación gamma de 60 Co... II.2.1 Valor de s w,air para 60 Co... II.2.2 Valor de W air para 60 Co... II.2.3 Valores de p Q para 60 Co... II.2.4 Resumen de los valores e incertidumbres para 60 Co... II.3Haces de fotones de altas energías... II.3.1 Valores de s w,air en haces de fotones de altas energías... II.3.2 Valor de W air en haces de fotones de altas energías... II.3.3 Valores de p Q en haces de fotones de altas energías... II.3.4 Resumen de las incertidumbres en haces de fotones de altas energías... II.4Haces de electrones... II.4.1 Valores de s w, air en haces de electrones... II.4.2 Valor de W air en haces de electrones... II.4.3 Valores de p Q en haces de electrones... II.4.4 Resumen de las incertidumbres en haces de electrones... II.5Haces de protones... II.5.1 Valores de s w, air en haces de protones... II.5.2 Valor de W air en haces de protones... II.5.3 Valores de p Q en haces de protones... II.5.4 Resumen de las incertidumbres en haces de protones... II.6Haces de iones pesados... II.6.1 Valor de s w, air en haces de iones pesados... II.6.2 Valor de W air en haces de iones pesados... II.6.3 Valor de p Q en haces de iones pesados

12 II.6.4 Resumen de las incertidumbres en haces de iones pesados ANEXO III. IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ DE FOTONES... III.1 Visión general de los identificadores más comunes de la calidad de haces de fotones... III.2 Ventajas y desventajas del TPR 20,10... III.3 Ventajas y desventajas del PDD(10) x... III.4 Comentarios finales... ANEXO IV. EXPRESION DE INCERTIDUMBRES... IV.1 Consideraciones generales acerca de errores e incertidumbres... IV.2 Incertidumbres estándares de tipo A... IV.3 Incertidumbres estándares de tipo B... IV.4 Incertidumbres combinada y expandida REFERENCIAS COLABORADORES EN LA PREPARACION Y EXAMEN PUBLICACIONES DEL OIEA RELACIONADAS CON EL TEMA

13 1. INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES En su informe 24 sobre la Determinación de la Dosis Absorbida en Pacientes Irradiados con Haces de Rayos X o Gamma en Procedimientos de Radioterapia, la Comisión Internacional de Unidades y Medidas Radiológicas (ICRU) [1] concluyó que aunque es demasiado pronto para generalizar, la evidencia disponible para ciertos tipos de tumores señala la necesidad de una exactitud del ±5% en la administración de la dosis a un volumen blanco si se persigue la erradicación del tumor primario. La ICRU continúa expresando Algunos médicos han incluso pedido límites inferiores tales como ± 2%, pero en la actualidad (1976) es casi imposible lograr tal patrón. Estas afirmaciones se realizaron en un contexto donde las incertidumbres se estimaron a un 95% de intervalo de confianza, y han sido interpretada como si correspondieran aproximadamente a dos desviaciones estándar. De esta manera el requerimiento para una exactitud de 5% en la administración de la dosis absorbida correspondería a una incertidumbre combinada de 2,5% al nivel de una desviación estándar. En el presente se considera que una meta en la dosis administrada al paciente basado en tales requerimientos de exactitud es muy estricta y la cifra debe ser aumentada hasta aproximadamente una desviación estándar de ± 5%, pero no hay recomendaciones definidas al respecto 1. El requerimiento para una exactitud de ± 5% puede, en cambio, ser interpretado como una tolerancia para la desviación entre la dosis que se prescribe y la dosis administrada al volumen blanco. La radioterapia moderna ha confirmado, en todos los casos, la necesidad para una elevada exactitud en la dosis administrada si las nuevas técnicas van a ser empleadas, incluyendo el escalamiento de dosis en la radioterapia conformada en 3D. Las tecnologías que surgen en radioterapia, por ejemplo: herramientas en el diagnóstico moderno para la determinación del volumen blanco, sistemas comerciales de planeamiento y tratamiento 3D y aceleradores avanzados para irradiación, pueden ser utilizados totalmente solo si hay una alta exactitud en la determinación de la dosis y su administración. Las diferentes etapas entre la calibración de cámaras de ionización en términos de la magnitud kerma en aire, K air, en los laboratorios de calibración dosimétrica y la determinación de la dosis absorbida en agua, D w, en hospitales utilizando los protocolos 1 Diversos estudios han concluido que para ciertos tipos de tumores la incertidumbre estándar combinada en la administración de la dosis deberá ser menor que 3,3% o 3,5% [2, 4], aún cuando en muchos casos son aceptables valores mayores y en algunos casos especiales deberá aspirarse a valores menores [3]. Debe ser declarado que tomando en cuenta las incertidumbres en los algoritmos de cálculo de dosis, un límite más apropiado para la incertidumbre estándar combinada en la dosis administrada al volumen blanco estaría alrededor del 5% [4, 5]. 1

14 dosimétricos basados en el factor 2 N D,air (o N gas ) introducen incertidumbres no deseadas en la comprensión de D w. Muchos factores están involucrados en la cadena dosimétrica que se inicia con un factor de calibración en términos de kerma en aire, N K, medido en aire utilizando un haz de 60 Co y finaliza con la dosis absorbida en agua, D w medida en agua en haces clínicos. Las incertidumbres en la cadena surgen principalmente de las conversiones realizadas por el usuario en el hospital, por ejemplo los factores bien conocidos k m y k att utilizados en muchos códigos de prácticas y protocolos dosimétricos [8, 19]. Las incertidumbres asociadas con la conversión de N k a N D,air (o N gas ) significa que, en la práctica, el punto de partida en la calibración de haces clínicos siempre involucra una incertidumbre considerable [20]. La estimación de incertidumbres dada en anteriores Códigos de Práctica del OIEA [17, 21] muestra que durante la calibración del haz la mayor contribución a la incertidumbre surge de las diferentes magnitudes físicas involucradas en el proceso y en el gran número de etapas realizadas, obteniéndose incertidumbres estándar de hasta el 3% ó 4%. Incluso si estimados de incertidumbre más recientes [22, 23] han disminuido estas cifras, la contribución proveniente de la primera etapa de la cadena dosimétrica de radioterapia aún no cumple con la exigencia de una incertidumbre baja, para minimizar la incertidumbre final en la dosis que se administra al paciente. Reich [24] propuso la calibración de los dosímetros usados en radioterapia en términos de dosis absorbida en agua, destacando las ventajas de utilizar la misma magnitud y condiciones experimentales del usuario. El estado actual en el desarrollo de patrones primarios de dosis absorbida en agua para fotones y electrones de altas energías, así como el mejoramiento en los conceptos de dosimetría de las radiaciones y en la información disponible, han hecho posible reducir la incertidumbre en la calibración de los haces de radiación. El desarrollo de patrones de dosis absorbida en agua en Laboratorios Primarios de Calibración Dosimétrica (LPCD) ha sido la mayor aspiración del Comité Consultatif pour les Etalons de Mesure des Rayonnements Ionisants (Sección I) [25]. Mediciones de dosis absorbida en grafito utilizando calorímetros de grafito fueron desarrolladas inicialmente y continúan utilizándose por muchos laboratorios. Este procedimiento fue considerado como un paso intermedio entre la magnitud kerma en aire y la determinación directa de la dosis absorbida en agua, puesto que las mediciones calorimétricas absolutas en agua son más problemáticas. Las comparaciones de 2 La Norma ISO 31-0 [6], Magnitudes y Unidades, ha proporcionado una guía con respecto a la utilización del término coeficiente, el cual debe ser utilizado para un multiplicador dimensional, y el término factor, que debe ser reservado para multiplicadores adimensionales. La Norma más reciente CIE [7] no es consistente, sin embargo con el vocabulario de la Organización Internacional de Normalización (ISO), aún así proporciona una definición del término factor de calibración. A pesar de que el presente Código de Práctica continúa utilizando el término factor de calibración, los usuarios deberán estar conscientes de la posibilidad de un cambio en la terminología por los laboratorios de calibración a favor de coeficiente de calibración. 2

15 determinaciones de dosis absorbida en grafito fueron satisfactorias, y consecutivamente, el desarrollo de patrones de dosis absorbida en agua fue emprendido por algunos laboratorios. Los procedimientos para determinar la dosis absorbida en agua utilizando métodos para medir convenientemente las magnitudes principales o derivadas han sido mejorados considerablemente en los LPCD en las últimas décadas. Los procedimientos bien establecidos son: método de ionización, dosimetría química y calorimetría de agua y de grafito. Aunque sólo el calorímetro de agua permite la determinación directa de la dosis absorbida en agua en un maniquí de agua, la conversión y los factores de perturbación requeridos para los otros procedimientos son ahora bien conocidos en muchos laboratorios. Estos desarrollos apuntan a un cambio en la magnitud utilizada en el presente para calibrar cámaras de ionización y proporcionan factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua, N D, w para uso en haces de radioterapia. Muchos LPCD proporcionan calibraciones en N D, w en haces de rayos gamma de 60 Co y algunos laboratorios han extendido estos procedimientos de calibración para haces de fotones y electrones de altas energías; otros laboratorios están desarrollando las técnicas necesarias para tales modalidades. Los factores de calibración de un Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD), provenientes de un LPCD o del Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), son transferidos a los usuarios (hospitales). Para haces de radiación gamma de 60 Co la mayoría de los LSCD pueden proporcionar a los usuarios factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua sin mucho esfuerzo experimental, puesto que todos los LSCD cuentan con este tipo de haces. Sin embargo, no les es posible, en general, suministrar factores de calibración experimentalmente calculados para haces de fotones y electrones de altas energías. El cálculo numérico de un factor de corrección de calidad del haz, referido a 60 Co puede, sin embargo, ser realizado y el mismo sería equivalente al valor obtenido experimentalmente pero con una mayor incertidumbre. Un gran avance en la radioterapia en los últimos años ha sido el incremento en la utilización con fines terapéuticos de instalaciones de irradiación de protones e iones pesados. La dosimetría práctica en estos campos está basada también en la utilización cámaras de ionización que pueden proporcionar calibraciones en ambos términos, kerma en aire y dosis absorbida en agua, por consiguiente los procedimientos dosimétricos desarrollados para fotones y electrones de altas energías pueden además ser aplicados a protones e iones pesados. En el otro extremo del rango de haces aplicados en radioterapia están los rayos X de kilovoltaje y para estos la utilización de patrones de dosis absorbida en agua fue introducida en la Colección de Informes Técnicos Nº 277 (TRS-277) [17]. Sin embargo, para rayos X de kilovoltaje, existen actualmente, pocos laboratorios que proporcionan calibraciones en N D,w porque la mayoría de los LPCD no han establecido aún los patrones primarios de dosis absorbida en agua para tales calidades de radiación. No obstante calibraciones en N D,w para haces de rayos X de kilovoltaje pueden ser proporcionadas por LPCD y LSCD basados en sus patrones 3

16 Rayos X de alta energía Electrones de alta energías Calorimetría en agua Protones Rayos Gamma de Co-60 Ionometría Dosimetría Quimica Rayos X de energía media Rayos X de baja energía Iones pesados Calorimetría en Grafito Fig.1 Sistema dosimétrico coherente basado en patrones de dosis absorbida en agua. Los patrones primarios basados en calorimetría en agua, calorimetría en grafito, dosimetría química e ionometría permiten la calibración de cámaras de ionización en términos de dosis absorbida en agua, N D,w. Un código de práctica simple proporciona la metodología para la determinación de la dosis absorbida en agua para haces de 60 Co, haces de fotones de baja, media y alta energías, haces de electrones, haces de protones y haces de iones pesados usados para terapia de radiación externa. de kerma en aire y en uno de los protocolos dosimétricos actuales para haces de rayos X. De esta forma, un sistema dosimétrico coherente basado en patrones de dosis absorbida en agua es hoy posible para prácticamente todos los haces de radioterapia [26] (ver Fig.1). 3 3 Para haces de neutrones usados en radioterapia, el tejido blando de acuerdo a ICRU constituye el material de referencia al cual se asocia la dosis absorbida [26]. El presente Código de Práctica se basa en la magnitud de dosis absorbida en agua. Debido a la fuerte dependencia de los coeficientes de interacción de los neutrones de su energía y de la composición del material, no existe un procedimiento sencillo para derivar la dosis absorbida en tejido blando a partir de la dosis absorbida en agua. Por otra parte, la dosimetría de neutrones es tradicionalmente realizada con cámaras de ionización de tejido equivalente, llena completamente con un gas equivalente al tejido, 4

17 Este nuevo Código de Práctica Internacional para la determinación de la dosis absorbida en agua en radioterapia de haces externos, usando una cámara de ionización o un dosímetro con un factor de calibración N D,w, será aplicable en todos los hospitales e instalaciones que prestan servicios de radioterapia a pacientes con cáncer. Aun cuando la naturaleza de estas instituciones puede ser muy variada, este Código de Práctica servirá como documento útil a los especialistas en física médica y a la comunidad radioterapeutica, y ayudará a lograr un grado aceptable de uniformidad y coherencia en el mundo entero en cuanto a la administración de dosis por radiaciones. Este Código de Práctica debería ser también de gran valor para la red OIEA/OMS de LSCD en lo referente al mejoramiento de la exactitud y coherencia en la determinación de las dosis, y por ende la estandarización de la dosimetría de las radiaciones en los muchos países donde prestan sus servicios. 1.2 VENTAJAS DE UN CÓDIGO DE PRÁCTICA BASADO EN PATRONES DE DOSIS ABSORBIDA EN AGUA. La dosis absorbida en agua es la magnitud de mayor interés en la terapia por radiaciones, debido a que esta magnitud está estrechamente relacionada con los efectos biológicos de las radiaciones. Las ventajas de las calibraciones en términos de dosis absorbida en agua y de los procedimientos dosimétricos que usan estos factores de calibración han sido presentadas por diferentes autores [20, 27, 28] y son descritos en detalle en un informe ICRU sobre dosimetría de fotones [29]. Un resumen de los aspectos más relevantes se da a continuación Incertidumbre reducida El impulso hacia un principio mejorado para la dosimetría en radioterapia ha obligado a los LPCD a dedicar mucho esfuerzo en las dos últimas décadas al desarrollo de patrones primarios de dosis absorbida en agua. La razón fundamental para cambiar las bases de las calibraciones de kerma en aire a dosis absorbida en agua fue la expectativa de que la calibración de las cámaras de ionización en términos de dosis absorbida en agua disminuiría considerablemente la incertidumbre en la determinación de la dosis absorbida en agua para haces de radioterapia. Las mediciones basadas en calibraciones en aire en términos de kerma en aire requieren factores de conversión dependientes de la con el objetivo de determinar la dosis absorbida en un medio homogéneo. A pesar de que es posible expresar el formalismo resultante [26] en términos de k Q,Qo, para la mayoría de los tipos de cámaras de ionización se carece de datos sobre los parámetros físicos que se aplican a las mediciones de dosis absorbida en agua en haces de neutrones. Por consiguiente, la dosimetría de haces de neutrones de radioterapia no es tratada en este Código de Práctica. 5

18 cámara para determinar la dosis absorbida en agua. Estos factores de conversión no tienen en cuenta las diferencias entre cámaras individuales de un tipo específico. Por el contrario, las calibraciones en términos de dosis absorbida en agua pueden ser realizadas en condiciones similares para mediciones subsiguientes en el haz del usuario, de forma tal que la respuesta de cada cámara individual sea tomada en consideración. La fig. 2 muestra, para un gran número de cámaras de ionización cilíndricas comúnmente utilizadas en dosimetría de radioterapia, las variaciones cámara a cámara, demostradas para un tipo de cámara dado cuando se carece de consistencia en la relación N D,w /N k en haces de 60 Co. Las diferencias cámara a cámara de hasta un 0.8% han sido además reportadas por el BIPM [30] para un tipo de cámara dada. La eliminación de la componente incertidumbre causada por la suposición que todas las cámaras de un tipo dado son idénticas es una justificación a favor para la calibración directa de cámaras de ionización en términos de dosis absorbida en agua. Fig. 2. El cociente de los factores de calibración N D,w /N k para 60 Co es un indicador útil de la uniformidad dentro de un tipo dado de cámaras [30]. Las variaciones de cámara a cámara, demostradas por las diferencias en el cociente N D,w /N k para cámaras de un determinado tipo, se muestran para un gran número de cámaras de ionización cilíndricas comúnmente utilizadas en la dosimetría de radioterapia (Ver Tabla 3 para una descripción de cada tipo de cámara). Se considera que la gran variación para las cámaras NE 2581 se debe a las propiedades higroscópicas de las paredes plásticas A-150 (datos medidos en el Laboratorio de dosimetría del OIEA). En principio, los patrones primarios de dosis absorbida en agua pueden trabajar en ambos haces, de 60 Co y de aceleradores. De esta manera para radiaciones de 6

19 fotones de altas energías y de electrones es factible una determinación experimental de la dependencia energética de las cámaras de ionización, resultando en una incertidumbre reducida debido al efecto de calidad del haz. Conclusiones similares pueden ser dadas para haces terapéuticos de protones e iones pesados, aunque para estas calidades de radiación no existen aún patrones primarios de dosis absorbida en agua Un sistema de patrones primarios más robusto A pesar de que la magnitud de interés en dosimetría de las radiaciones es la dosis absorbida en agua, la mayoría de las recomendaciones nacionales, regionales e internacionales sobre dosimetría se basan en la utilización de un factor de calibración de kerma en aire para una cámara de ionización, trazable a un patrón primario nacional o internacional de kerma en aire para radiación gamma de 60 Co. Aunque las comparaciones internacionales de estos patrones han mostrado una coincidencia muy buena, una sustancial debilidad prevalece con relación a que todos estos patrones están basados en cámaras de ionización y por consiguiente están sujetos a errores comunes. Además, dependiendo del método de evaluación, ha sido encontrado que un factor, relacionado con la atenuación en la pared de la cámara y que influye en la determinación de la magnitud kerma en aire, difiere hasta en un 0.7% para algunos patrones primarios [31]. A diferencia, los patrones primarios de dosis absorbida en agua están basados en un número de principios físicos diferentes. No existen suposiciones o factores de corrección estimados que sean comunes a todos ellos. Por consiguiente, una buena coincidencia entre estos patrones (ver Sección 2.2) proporciona mayor seguridad en su exactitud Utilización de un formalismo simple El formalismo proporcionado en la referencia [17] y en la mayoría de los protocolos dosimétricos, nacionales e internacionales, para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de radioterapia, está basado en la aplicación de diferentes coeficientes, factores de perturbación y otros factores de corrección. Esto es debido a la dificultad práctica en hacer la conversión desde la magnitud kerma en aire a la magnitud dosis absorbida en agua referida a un maniquí. Esta complejidad se demuestra mejor considerando las ecuaciones necesarias, y los procedimientos para seleccionar los datos apropiados. Además se requiere información fiable acerca de ciertas características físicas de la cámara de ionización utilizada. Muchos de estos datos, tales como factores de corrección de posicionamiento y razones de poderes de frenado, son derivados de mediciones complejas o de cálculos basados en modelos teóricos. Un procedimiento simplificado que parte de un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua, y que aplica 7

20 factores de corrección para todas las magnitudes de influencia, reduce la posibilidad de errores en la determinación de la dosis absorbida en agua en el haz de radiación. La simplicidad del formalismo en términos de dosis absorbida en agua se hace obvia cuando se considera la ecuación general para la determinación de la dosis absorbida en agua. (Ver Sección 3). 1.3 TIPOS DE RADIACIÓN Y RANGO DE CALIDADES DE HACES El presente Código de Práctica proporciona una metodología para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de fotones de baja, media y alta energía, haces de electrones, haces de protones y haces de iones pesados utilizados para terapia de radiación externa. Los rangos de calidades de radiaciones tratados en este documento están dados a continuación (para una descripción del índice de calidad del haz ver las secciones correspondientes): (a) Rayos X de energía baja generados por potenciales menores de 100 kv y HVL de 3 mm Al (El límite inferior está determinado por la disponibilidad de patrones) 4 (b) Rayos X de media energía que generan potenciales por encima de 80 kv y HVL de 2 mm Al (ver nota al pie No. 4); (c) Radiación gamma de 60 Co; (d) Protones de alta energía generados por electrones con energías en el intervalo de 1-50 MeV, con valores de TPR 20,10 entre 0.50 y 0.84; (e) Electrones en el intervalo energético de 3-50 MeV, con una profundidad de semireducción, R 50, entre 1 y 20 g/cm 2 ; (f) Protones en el intervalo energético de MeV, con un alcance práctico, R p, entre 0.25 y 25 g/cm 2 ; (g) Iones pesados con Z entre 2 (He) y 18 (Ar) que tengan un alcance práctico en agua, R p de 2 a 30 g/cm 2 (para iones de carbono esto corresponde a un rango de energía de 100 MeV/u hasta 450 MeV/u, donde u es la unidad de masa atómica). 4 El límite entre los dos rangos para rayos X de kilovoltaje no es estricto y tiene una superposición entre los 80 kv, 2 mm Al y 100 kv, 3 mm Al. En esta región de superposición los métodos para la determinación de la dosis absorbida dados en las secciones 8 o 9 son igualmente satisfactorios y será utilizado el que sea más conveniente. 8

21 1.4 UTILIZACIÓN PRÁCTICA DEL CÓDIGO Se ha enfatizado en hacer lo más simple posible la utilización práctica de este documento. La estructura de este Código de Práctica difiere de la Colección de Informes Técnicos Nº 277 (TRS 277)[17] y tiene un gran parecido con la Colección de Informes Técnicos Nº 381 (TRS 381) [21] donde las recomendaciones prácticas y los datos para cada tipo de radiación han sido colocados en una sección individual dedicada a las mismas. Cada sección forma esencialmente un Código de Práctica diferente, que incluye procedimientos detallados y formularios. El lector puede realizar una determinación de la dosis para un haz dado trabajando a través de la sección apropiada; la búsqueda de procedimientos o tablas contenidas en otras partes del documento ha sido reducida al mínimo. El hacer varios Códigos de Práctica independientes ha requerido una inevitable repetición de algunas de las partes del texto, pero se espera que esto resulte en una publicación simple y fácil de usar, específicamente para los usuarios que tengan acceso a un número limitado de tipos de radiaciones. Las primeras cuatro secciones contienen conceptos generales que se aplican a todos los tipos de radiaciones. Los anexos proporcionan un comple mento a la información suministrada en las diferentes secciones. Comparando con Códigos de Práctica anteriores o protocolos dosimétricos basados en patrones de kerma en aire (ver Ref. [17, 21]), la adopción de este Código de Práctica introducirá pequeñas diferencias en el valor de la dosis absorbida en agua determinada en haces clínicos. Comparaciones detalladas serán publicadas en la literatura accesible, y se espera que los resultados dependen del tipo y calidad del haz y del tipo de cámara de ionización. Cuando surjan diferencias, es importante notar que estas pudieran ser debido a: (i) imprecisiones en los factores numéricos y expresiones en el método basado en N K (por ejemplo k m, p wall, etc.) y, en una menor proporción en este Código de Práctica, (ii) los patrones primarios a los cuales son trazables las calibraciones en términos de kerma en aire y dosis absorbida en agua. Incluso para radiación gamma de 60 Co, la cual es generalmente mejor caracterizada que otros tipos de radiaciones, las calibraciones de haces basadas en dos patrones diferentes, K air y D w, difieren típicamente en un 1% (Ver Anexo I), se considera que el valor derivado utilizando el presente Código de Práctica es el mejor estimado. Cualquier conclusión obtenida de comparaciones entre protocolos basados en patrones de kerma en aire y dosis absorbida en agua deben tomar en cuenta las diferencias entre los patrones primarios. 1.5 EXPRESIÓN DE INCERTIDUMBRES La evaluación de incertidumbres en este Código de Práctica sigue la guía dada por la ISO [32]. Las incertidumbres de las mediciones son expresadas como 9

22 incertidumbres estándares relativas y la evaluación de incertidumbres estándares es clasificada en tipo A y tipo B. El método de evaluación de la incertidumbre estándar tipo A es por análisis estadístico de una serie de observaciones, mientras que el método de evaluación de la incertidumbre estándar tipo B se basa en las medias, no incluyendo los análisis estadísticos de la serie de observaciones. Una implementación práctica de las recomendaciones de la ISO, basadas en los resúmenes proporcionados en las Ref. [33] y [17], se da como complemento en el Anexo IV de este Código de Práctica. Los estimados de la incertidumbre en la determinación de las dosis para diferentes tipos de radiación son dados en las secciones correspondientes. Comparados con estimados de Códigos de Prácticas anteriores, los valores actuales son generalmente menores. Esto surge de la mayor confidencia en la determinación de la dosis absorbida en agua basado en patrones de D w, y en algunos casos, de un análisis más riguroso de incertidumbres en correspondencia con la guía ISO MAGNITUDES Y SÍMBOLOS La mayoría de los símbolos utilizados en este Código de Práctica son idénticos a los utilizados en las referencias [17] y [21], solo unos pocos son nuevos en el contexto de patrones de dosis absorbida en agua. Como complemento, se proporciona aquí un resumen de todas las magnitudes relevantes para los diferentes métodos utilizados en este Código de Práctica. c pl Factor de escala de dependencia del material para convertir rangos y profundidades medidos en maniquíes plásticos en los valores equivalentes en agua. Esto se aplica a haces de electrones, protones e iones pesados. Nótese que en el presente Código de Práctica las profundidades y los rangos son definidos en unidades de g/cm 2, a diferencia de la definición en cm dada en la Ref. [21] para haces de electrones. Como resultado, los valores que se dan para c pl en el presente Código de Práctica para electrones difieren de los valores de C pl dados en la Ref. [21]. La utilización de letra minúscula para c pl denota esta variación. csda Aproximación por desaleración continua D w,q Dosis absorbida en agua a la profundidad de referencia, z ref en un maniquí de agua irradiado por un haz de calidad Q. El subíndice Q se omite cuando la calidad del haz de referencia es 60 Co. Unidad: Gray (Gy). E o, E z Energía media de un haz de electrones en la superficie del maniquí y a la profundidad z, respectivamente. Unidad: MeV. Factor de escala de dependencia de fluencia del material que corrige h pl 10

23 HVL k i k elec k h k pol k Q,Qo k s k TP M Q M em por la diferencia en la fluencia de electrones en el plástico comparada con esta magnitud en agua a la profundidad equivalente. Espesor de semirreducción o capa hemirreductora, utilizada como un indicador de la calidad del haz para haces de rayos X de baja y media energías. Factor de corrección general utilizado en el formalismo que corrige por el efecto de la diferencia en el valor de una magnitud de influencia entre por la calibración de un dosímetro en condiciones de referencia en el laboratorio de calibración y el uso de este dosímetro en la instalación del usuario en diferentes condiciones. Factor de calibración del electrómetro Factor para corregir la respuesta de una cámara de ionización por el efecto de la humedad si el factor de calibración de la cámara está referido a aire seco. Factor para corregir la respuesta de una cámara de ionización por el efecto de un cambio en la polaridad del voltaje de polarización aplicado a la cámara. Factor para corregir por la diferencia entre la respuesta de una cámara de ionización en la calidad de referencia Q o del haz utilizado para calibrar la cámara y la calidad real del haz del usuario, Q. El subíndice Q o se omite cuando la calidad de referencia es radiación gamma de 60 Co (es decir, la notación reducida k Q siempre corresponde a la calidad de referencia de 60 Co) Factor para corregir la respuesta de una cámara de ionización por pérdidas en la colección de la carga (debido a la recombinación de iones). Factor para corregir la respuesta de una cámara de ionización por el efecto de la diferencia que pueda existir entre la temperatura y presión de referencia especificadas por el laboratorio de calibración y la temperatura y presión de la cámara en la instalación del usuario en diferentes condiciones ambientales. Lectura de un dosímetro en la calidad Q, corregida por las magnitudes de influencia diferentes a la relacionada con la calidad del haz. Unidad: C o lectura. Lectura de un dosímetro utilizado como un monitor externo. Unidad: C o lectura. (µ en /ρ) m1,m2 Razones de los coeficientes másicos de absorción de energía entre los materiales m 1 y m 2, promediados sobre un espectro de fotones. N D,air Factor de calibración en términos de dosis absorbida en aire para una cámara de ionización utilizada en los protocolos dosimétricos basados en kerma en aire (ver Ref. [17, 21]). Este es el N gas de la Ref. [9]. El 11

24 N D,w,Qo N K,Qo p cav p cel factor N D,air fue llamado N D en la Ref. [11] y en la Ref. [17], pero el subíndice air fue incluido en la Ref. [21] para especificar sin ambigüedad que este se refiere a la dosis absorbida en el aire de la cavidad de la cámara. El usuario deberá prestar atención para evitar confusión entre N D,air o el anterior N D, con el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w descrito a continuación (Ver Anexo I). Unidad: Gy/C o Gy/div. Factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para un dosímetro en la calidad de referencia del haz Q o. El producto M Qo N D,w,Qo da como resultado la dosis absorbida en agua, D w,qo, a la profundidad de referencia z ref y en ausencia de la cámara. El subíndice Q o se omite cuando la calidad de referencia es un haz de radiación gamma de 60 Co (es decir, N D,w siempre corresponde al factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua en un haz de 60 Co). El factor N D,w fue llamado N D en la Ref. [9], donde fue dada una relación entre N gas y N D similar a la descrita en la Sección 3.3 y en el Anexo I. El símbolo N D además se utiliza en los certificados de calibración emitidos por algunos laboratorios de calibración y fabricantes en lugar de N D,w. Se le recomienda encarecidamente a los usuarios cerciorarse de la magnitud física utilizada para la calibración de sus detectores, para evitar errores severos 5. Unidad: Gy/C o Gy/div. Factor de calibración en términos de kerma en aire para un dosímetro en la calidad de referencia del haz Q o. Unidad Gy/C o Gy/div. Factor que tiene en cuenta la respuesta de la cámara de ionización por efectos relacionados con la cavidad de aire, predominantemente el de dispersión de electrones que hace la fluencia del electrón en el interior de una cavidad diferente a la fluencia en un medio en ausencia de la cavidad. Factor que tiene en cuenta la respuesta de una cámara de ionización por el efecto del electrodo central durante las mediciones en un maniquí en haces de fotones de altas energías (incluyendo 60 Co), haces de electrones y haces de protones. Note que este factor no es el mismo que el de la Ref. [17], donde la corrección que se asume tiene en cuenta el efecto total del electrodo central durante la calibración de la cámara en aire en un haz de 60 Co, y durante las subsiguientes mediciones en haces 5 La diferencia entre N D,air y N D,w se aproxima al valor de la razón de poderes de frenado agua - aire, en la radiación gamma de 60 Co. Una confusión en el significado de los factores pudiera, por consiguiente, resultar en un error en la dosis administrada a los pacientes de aproximadamente un 13% (Ver Anexo I). 12

25 PDD p dis P eff p Q p wall Q de fotones y electrones en un maniquí. Para evitar ambigüedades, la Ref. [21] llamó al factor de corrección utilizado en la Ref. [17] p cel-gbl, manteniendo el símbolo p cel exclusivamente para mediciones en el interior del maniquí (Ver Anexo I). Porciento de dosis en profundidad. Factor que tiene en cuenta el efecto de remplazar un volumen de agua con la cavidad del detector cuando el punto de referencia de la cámara 6 se toma en el centro de la misma. Esta es una alternativa a utilizar un punto efectivo de medición en la cámara, P eff. Para cámaras de ionización plano - paralelas p dis no es requerido. Punto efectivo de medición de una cámara de ionización. Para la geometría de calibración estándar, es decir, un haz de radiación incidente desde una dirección, P eff cambia desde la posición del centro hacia la fuente en una distancia la cual depende del tipo de haz y cámara. Para cámaras de ionización plano - paralelas se asume usualmente P eff situado en el centro de la superficie frontal de la cavidad de aire 7. El concepto de punto efectivo de medición para una cámara de ionización cilíndrica fue usado para todos los tipos de radiación en la Ref. [17], pero en el presente Código de Práctica se utiliza solo para haces de electrones y de iones pesados. Para otros haces, la referencia dosimétrica se basa en el posicionamiento del punto de referencia de la cámara en la profundidad de referencia z ref, donde se determina la dosis. El punto de referencia de una cámara de ionización se especifica para cada tipo de radiación en la sección correspondiente. Factor de perturbación global para una cámara de ionización para mediciones en un maniquí en la calidad del haz Q. Este es igual al producto de varios factores de corrección para diferentes efectos, cada uno de los cuales corrige por perturbaciones pequeñas, en la práctica estos son p cav, p cel, p dis y p wall. Factor que corrige la respuesta de una cámara de ionización por la no equivalencia del medio de la pared de la cámara y algún material impermeable. Símbolo general para indicar la calidad del haz de radiación. Un 6 El punto de referencia de una cámara se especifica en este Código de Práctica en cada sección para cada tipo de cámara. Usualmente se refiere al punto de la cámara especificado en un documento de calibración para el cual se aplica el factor de calibración [33]. 7 Esta suposición podría ser falsa si el diseño de la cámara no cumple ciertos requisitos relacionados con la razón entre el diámetro de la cavidad con su altura así como el ancho del anillo de protección con la altura de la cavidad (ver Ref. [21]). 13

26 subíndice o, es decir Q o, indica la calidad de referencia utilizada para la calibración de una cámara de ionización o dosímetro. Div Valor, en unidades arbitrarias, utilizado para lectura de un dosímetro. R 50 Profundidad de semirreducción en agua (en g/cm 2 ), utilizada como indicador de la calidad del haz para haces de electrones. R p Alcance práctico (en g/cm 2 ) para haces de electrones, protones e iones pesados. R res Alcance residual (en g/cm 2 ) para haces de protones. r cyl Radio de la cavidad de una cámara de ionización cilíndrica. SAD Distancia fuente eje (isocentro). SCD Distancia fuente cámara. SOBP Pico de Bragg extendido. SSD Distancia fuente superficie. s m,air Razón de poderes de frenado de un material con relación al aire, definido como la relación entre los poderes de frenado medios másicos restringidos del material m y del aire, promediados sobre un espectro de electrones. En este Código de Práctica, para todos los haces de radioterapia de altas energías, excepto para los haces de iones pesados, las razones de poderes de frenado son del tipo Spencer-Attix con una energía de corte =10 kev (ver Ref. [11]). TMR Relación tejido máximo TPR 20,10 Relación tejido-maniquí en agua a las profundidades de 20 y 10 g/cm 2, para un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm y una SCD de 100 cm, usada como indicador de la calidad del haz para radiaciones de fotones de altas energías. u c Incertidumbre estándar combinada de una magnitud. W air Energía media necesaria para producir un par de iones en aire. z max Profundidad del máximo de dosis (en g/cm 2 ). z ref Profundidad de referencia (en g/cm 2 ) para mediciones en maniquí. Cuando se especifica a z ref, la dosis absorbida en agua se refiere a D w,q en la intersección del eje central del haz con el plano definido por z ref. 14

27 1.7 SIGLAS DE LAS ORGANIZACIONES Las siguientes siglas son utilizadas en este reporte para hacer referencia a diferentes organizaciones involucradas en la dosimetría de las radiaciones. ARPANSA Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency, Australia BEV Bundesamt fur Eich- und Vermessungswesen, Austria BIPM Bureau International des Poids et Mesures CCEMRI(I) Comite Consultatif pour les Etalons de Mesure des Rayonnements lonisants (Sección I) (Consultative Committee for Standards of Ionizing Radiation). A partir de septiembre de 1997, el CCEMRI y sus secciones han sido renombradas CCRI. CCRI(I) Comite Consultatif des Rayonnements lonisants (Sección I) (Consultative Committee for Ionizing Radiation) CIPM Comite International des Poids et Mesures ENEA - Ente per le Nuove Tecnologie, 1'Energia e I'Ambiente, Institute INMRI Nazionale di Metrologia delle Radiazioni lonizzanti, Italia ICRU International Commission on Radiation Units and Measurements IEC International Electrotechnical Commission IMS International Measurement System ISO International Organization for Standardization LPRI Laboratoire Primaire de Metrologie des Rayonnements lonisants, Francia NIST National Institute of Standards and Technology, USA NPL National Physical Laboratory, Reino Unido NRC National Research Council, Canadá NRL National Radiation Laboratory, Nueva Zelanda OIML Organisation Internationale de Metrologie Legale PTB Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Alemania 15

28 2. ESTRUCTURA 2.1. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES El Sistema Internacional de Unidades (SI) para la metrología de las radiaciones proporciona la estructura necesaria para lograr compatibilidad en la dosimetría de las radiaciones, diseminando entre los usuarios instrumentos de radiación calibrados los cuales son trazables a patrones primarios (ver Fig.3). El Buró Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) fue establecido por la Convención del Metro (originalmente firmada en 1875), con 48 estados como miembros, el 31 de diciembre de 1997 [34]. Este sirve, con su laboratorio y oficinas en Sévres (Francia), como centro internacional para la metrología, cuyo objetivo es garantizar la uniformidad mundial en el tema. En la dosimetría de las radiaciones, los Laboratorios Primarios de Calbración Dosimétrica (LPCDs) de muchos Estados de la Convención del Metro han desarrollado patrones primarios para las mediciones de las radiaciones (ver LPCDs LPCDs LSCDs OIEA LSCDs LSCDs Usuarios Usuarios Usuarios Usuarios Usuarios FIG. 3. Sistema Internacional de Unidades (SI) para la metrología de las radiaciones, donde la trazabilidad de los instrumentos de referencia del usuario a los patrones primarios se logra o por calibración directa en un LPCD o, más comúnmente, en un LSCD vínculado directamente al BIPM, a un LPCD o a la red OIEA/OMS de LSCDs. La mayoría de los LSCDs de países no miembros de la Convención del Metro logra la trazabilidad de sus patrones a través del OIEA. Las líneas discontinuas indican las intercomparaciones entre patrones primarios y secundarios. 16

29 TABLA 1. CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y LABORATORIOS DE CALIBRACIÓN (tomado de la Ref. [33]) Clasificación de instrumentos Patrón primario Un instrumento de la más alta calidad metrológica, que permite la determinación de la unidad de una magnitud desde su definición, la exactitud de la cual ha sido verificada por comparación con los patrones comparables de otras instituciones al mismo nivel. Patrón secundario Un instrumento calibrado por comparación con un patrón primario. Patrón nacional Un patrón reconocido por una decisión oficial nacional como base para fijar en un país el valor de todos los otros patrones de una magnitud dada. Laboratorios de calibración Laboratorio Primario de Calibración Dosimétrica (LPCD) Un laboratorio nacional normalizado designado por el gobierno con el propósito de desarrollar, mantener y perfeccionar los patrones primarios en la dosimetría de las radiaciones. Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD) Un laboratorio dosimétrico designado por las autoridades competentes para brindar servicios de calibración, y el cual está equipado con al menos un patrón secundario que haya sido calibrado contra un patrón primario. Instrumento de referencia Un instrumento de la más alta calidad metrológica disponible en una localidad dada, del cual se derivan las mediciones en esa localidad. Instrumento de campo Un instrumento de medición usado para mediciones rutinarias cuya calibración es relativa al instrumento de referencia. Tabla 1) que son comparados con los del BIPM y con los de otros LPCDs. Sin embargo, en el mundo sólo existen alrededor de 20 países con LPCDs involucrados en la dosimetría 17

30 de las radiaciones y éstos no pueden calibrar el gran número de dosímetros que se usan en todo el mundo. Esos laboratorios nacionales que mantienen patrones primarios calibran los patrones secundarios de los Laboratorios Secundarios de Calibración Dosimétrica (LSCDs) (Ver Tabla 1), los cuales a su vez calibran los instrumentos de referencia de los usuarios (algunos LPCDs también calibran los instrumentos de referencia de los usuarios) La red OIEA/OMS de LSCDs El papel principal de los LSCDs es servir de enlace entre los LPCDs y los usuarios de radiaciones ionizantes, permitiendo la transferencia de las calibraciones de los dosímetros desde el patrón primario hasta los instrumentos del usuario [35]. En 1976, por un esfuerzo conjunto del OIEA y la OMS, fue establecida una red de LSCDs con el objetivo de diseminar las calibraciones a los usuarios proporcionando el vínculo entre usuarios y patrones primarios, principalmente para países que no son miembros de la Convención del Metro. En el año 2000, la red incluía 73 laboratorios y 6 organizaciones nacionales de LSCDs en 61 Estados Miembros del OIEA, de los cuales más de la mitad están en países en desarrollo. La red de LSCD también incluye 20 miembros afiliados, entre ellos el BIPM, varios LPCDs nacionales, la ICRU, y otras organizaciones internacionales que brindan apoyo a la red [36]. Como organizador de la red, el OIEA tiene la responsabilidad de verificar que los servicios brindados por los LSCDs miembros cumplan normas metrológicas internacionalmente aceptadas (incluyendo la trazabilidad para instrumentos de protección radiológica). El primer paso en este proceso es la diseminación de las calibraciones de los dosímetros desde el BIPM o los LPCDs, a través del OIEA hacia los LSCDs. En el paso siguiente, programas de seguimiento y auditorias de calidad son implementados a los LSCDs por el OIEA, para garantizar que los patrones diseminados a los usuarios se mantengan dentro de los niveles de exactitud requeridos por el SI [36]. Uno de los principales objetivos de la red de LSCDs en el campo de la dosimetría en radioterapia es garantizar que la dosis suministrada al paciente bajo tratamiento esté dentro de los niveles de exactitud internacionalmente aceptados. Esto se logra garantizando que las calibraciones de los instrumentos realizadas por los LSCDs sean correctas, enfatizando la participación de los LSCDs en programas de garantía de calidad para radioterapia, promoviendo la contribución de los LSCDs para apoyar las auditorias de calidad en dosimetría en centros de terapia y asistiendo, si es necesario, en la ejecución de calibraciones de equipos de radioterapia en hospitales PATRONES DE DOSIS ABSORBIDAS EN AGUA Existen tres métodos básicos usados comúnmente para la determinación absoluta de dosis absorbida en agua: calorimetría, dosimetría química y dosimetría de ionización. Actualmente, éstos son los únicos métodos que son lo suficientemente exactos como 18

31 para constituir las bases de los patrones primarios para mediciones de dosis absorbida en agua [29]. Los LPCDs han desarrollado varios métodos experimentales para establecer patrones de dosis absorbida en agua. A continuación se describen brevemente estos patrones y se presentan los resultados de las comparaciones internacionales de dosis absorbida en agua. En la mayoría de los LPCDs los patrones primarios de dosis absorbida en agua operan en un haz de radiación gamma de 60 Co y en algunos LPCDs los patrones de dosis absorbida en agua operan también en otras calidades de radiación tales como fotones de altas energías, electrones, y rayos X de kilovoltaje. Los patrones primarios que operan en haces de radiación gamma de 60 Co o en haces de fotones y electrones producidos por aceleradores, están basados en uno de los siguientes métodos. El patrón primario de cámara de ionización consiste en una cámara de cavidad de grafito, cuyo volumen se conoce con exactitud, diseñada para cumplir hasta donde sea posible los requisitos de un detector Bragg-Gray. La cámara es colocada en un maniquí de agua y la dosis absorbida en agua en el punto de referencia es derivada a partir de la energía específica media suministrada al aire de la cavidad [37]. El calorímetro de grafito desarrollado por Domen y Lamperti [38] es usado con ligeras modificaciones por varios LPCDs para determinar la dosis absorbida en grafito en un maniquí de grafito. La conversión a dosis absorbida en agua en el punto de referencia en un maniquí de agua puede ser llevada a cabo de diferentes formas, por ejemplo aplicando el teorema del ajuste de la fluencia de fotones o por mediciones basadas en la teoría de ionización de la cavidad [39, 40]. El calorímetro de agua ofrece una determinación más directa de la dosis absorbida en agua en el punto de referencia en un maniquí de agua. El sistema sellado de agua [41, 42] consiste en un pequeño recipiente de cristal que contiene agua de alta pureza y un termistor. La pureza del agua es importante porque el defecto de calor del agua está fuertemente influenciado por las impurezas. Con este sistema sellado, el agua de alta pureza puede ser saturada con varios gases creando una mezcla para la cual el defecto de calor tiene un valor estable y bien definido. El calorímetro de agua con dosímetro de transferencia tipo Fricke [43] está basado en la medición del incremento promedio de temperatura inducido por la absorción de fotones de altas energías. El agua se agita continuamente y se determina la dosis absorbida en agua promediada en el volumen del recipiente. La solución de Fricke se calibra irradiando bajo las mismas condiciones y la dosis absorbida en agua en el punto de referencia en un maniquí de agua se obtiene usando el dosímetro Fricke como patrón de transferencia. El patrón Fricke de dosis absorbida en agua determina la respuesta de la solución Fricke usando la absorción total de un haz de electrones en la solución [44]. Conociendo exactamente la energía del electrón, el flujo del haz, y la masa absorbente, la energía total absorbida puede ser determinada y relacionada al 19

32 cambio de absorbencia de la solución Fricke medida por espectrofotometría. La dosis absorbida en agua en el punto de referencia en un maniquí de agua se obtiene usando un dosímetro Fricke como patrón de transferencia. Los métodos descritos anteriormente no se aplican en los LPCDs a patrones primarios para uso en haces de rayos X de kilovoltaje. Mediciones absolutas para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de rayos X de kilovoltaje hasta ahora han sido basadas casi exclusivamente en el uso de las cámaras de ionización de extrapolación [45]. Comparaciones de patrones primarios de dosis absorbida en agua han sido llevadas a cabo durante la década pasada [29,46, 47] mientras que las comparaciones de patrones primarios de kerma en aire tienen una historia mucho más antigua. Los resultados de las comparaciones en el BIPM en términos de dosis absorbida en agua para radiación gamma de 60 Co se muestran en la Ref. [48] (ver Fig. 4 (a)). La conformidad es buena dentro de la incertidumbre estándar relativa estimada por cada LPCD. Las comparaciones de patrones primarios de kerma en aire para radiación gamma de 60 Co muestran una desviación estándar similar (ver Fig. 4 (b)). Sin embargo, los patrones primarios de kerma en aire de todos los LPCDs son cámaras de ionización de cavidad de grafito y los factores de corrección y conversión usados están fuertemente correlacionados. Como se puede apreciar en la Tabla 2, los LPCDs involucrados en las comparaciones de dosis absorbida en agua usan diferentes métodos, los cuales tienen incertidumbres no correlacionadas, o muy débilmente correlacionadas, y constituyen un sistema más robusto que los patrones primarios basados en kerma en aire y a su vez menos susceptible a influencias sistemáticas desconocidas. TABLA 2 PATRONES PRIMARIOS USADOS EN LAS COMPARACIONES DE DOSIS ABSORBIDA EN AGUA POR EL BIPM LPCD Patrón Primario LPCD Patrón Primario BIPM Cámara de ionización NIST (EUA) Calorímetro sellado de agua ARPANSA (Australia) Calorímetro de grafito NPL (Reino Unido) Calorímetro de grafito BEV (Austria) Calorímetro de grafito NRC (Canadá) Calorímetro sellado de agua ENEA (Italia) Calorímetro de grafito PTB (Alemania) Dosímetro Fricke LPRI (Francia) Calorímetro de grafito 20

33 FIG.4.(a) Resultados de las comparaciones de patrones de dosis absorbida en agua en el haz de 60 Co del BIPM [48]. Los resultados son relativos a la determinación del BIPM y para cada instituto nacional de metrología se tomó la comparación más reciente, la más antigua data de Las barras de incertidumbre representan la incertidumbre estándar relativa en la determinación de la dosis absorbida en agua en cada instituto. La información sobre los patrones primarios usados por los LPCDs se muestra en la Tabla 2.(b) Resultados de las comparaciones de patrones de kerma en aire en el haz de 60 Co [48] Los resultados son relativos a la determinación del BIPM y se tomó la comparación más reciente para cada instituto nacional de metrología. Las barras de incertidumbre representan la incertidumbre estándar relativa de la determinación de kerma en aire en cada instituto. 21

34 3. FORMALISMO BASADO EN N D,w El formalismo para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de fotones y electrones de altas energías usando una cámara de ionización o un dosímetro calibrado en términos de dosis absorbida en agua en un haz de 60 Co ha sido descrito detalladamente por Hohlfeld [27]. Trabajos complementarios sobre este tema y extensiones del formalismo han sido desarrollados por Andreo [20] y Rogers [28]. El procedimiento para la determinación de la dosis absorbida en agua, basado en patrones de dosis absorbida en agua ha sido implantado en las recomendaciones nacionales de dosimetría [49-51]. Esto fue también incluido en el Código de Práctica del OIEA para cámaras de ionización plano - paralelas [21]. 3.1 FORMALISMO La dosis absorbida en agua a la profundidad de referencia z ref en agua para un haz de referencia de calidad Q o y en ausencia de la cámara está dada por: D = M N (1) w, Q Q 0 Q0 D, w, 0 donde M Qo es la lectura del dosímetro en las condiciones de referencia usadas en el laboratorio de calibración y N D,w,Qo es el factor de calibración del dosímetro, en términos de dosis absorbida en agua, obtenido por un laboratorio de calibración. En la mayoría de las situaciones clínicas las condiciones de medición no se corresponden con las condiciones de referencia usadas en el laboratorio de calibración. Esto puede afectar la respuesta del dosímetro y es entonces necesario diferenciar entre las condiciones de referencia usadas en el laboratorio de calibración y las condiciones clínicas de medición Condiciones de referencia El factor de calibración para una cámara de ionización irradiada en condiciones de referencia es el cociente entre el valor convencional verdadero de la magnitud a ser medida y el valor indicado 8. Las condiciones de referencia son descritas por un conjunto de valores de las magnitudes de influencia para las cuales el factor de calibración es 8 El valor convencional verdadero de una magnitud es el valor atribuido a una magnitud particular y aceptado, algunas veces por convención, considerando una incertidumbre apropiada para un propósito dado. El valor convencional verdadero es llamado algunas veces valor asignado, mejor estimación del valor, valor convencional o valor de referencia [52]. En un laboratorio u hospital dado, el valor reportado para un patrón de referencia puede ser tomado como un valor convencional verdadero y, frecuentemente, la media de un número de resultados de mediciones de una magnitud es usada para establecer un valor convencional verdadero. 22

35 válido sin factores de corrección adicionales. Las condiciones de referencia para calibraciones en términos de dosis absorbida en agua son, por ejemplo, la configuración geométrica (distancia y profundidad), el tamaño del campo, el material y las dimensiones del maniquí irradiado, así como la temperatura, presión y humedad relativa del ambiente Magnitudes de influencia Las magnitudes de influencia son definidas como magnitudes que no son el objeto de la medición, pero influyen en la magnitud a ser medida. Estas pueden ser de diferente naturaleza, como por ejemplo, presión, temperatura y voltaje de polarización; pueden provenir del dosímetro (e.g. envejecimiento, corrimiento del cero, calentamiento); o pueden ser magnitudes relacionadas con el campo de radiación (e.g. calidad del haz, tasa de dosis, dimensiones del campo, profundidad en un maniquí). En la calibración de una cámara de ionización o un dosímetro, son mantenidas bajo control tantas magnitudes de influencia como sea factible. Sin embargo muchas magnitudes de influencia no pueden ser controladas, por ejemplo la presión y la humedad del aire, y la tasa de dosis en radiaciones gamma de 60 Co. Es posible corregir por el efecto de estas magnitudes de influencia aplicando los factores apropiados. Asumiendo que las magnitudes de influencia actúan independientemente unas de otras, puede ser aplicado un producto de los factores de corrección, k i, donde cada factor de corrección k i está relacionado solamente a una magnitud de influencia. La independencia de k i es válida para las correcciones comunes por presión y temperatura, polaridad, eficiencia de colección, etc., las cuales se abordan en la Sección 4. Una desviación con relación a la calidad de referencia del haz Q o usada para calibrar una cámara de ionización puede ser también tratada como una magnitud de influencia. Mediciones a calidades de radiación diferentes a las de referencia Q o requieren por lo tanto un factor de corrección. En este Código de Práctica esto es tratado explícitamente por el factor k Q,Qo el cual no está incluido en el k i anterior; la corrección para la calidad de radiación del haz es descrita en detalle a continuación CORRECCION POR LA CALIDAD DE RADIACION DEL HAZ, k Q,QO Cuando un dosímetro es usado en un haz de calidad Q diferente a la calidad Q o usada en su calibración, la dosis absorbida en agua está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (2) donde el factor k Q,Qo corrige por los efectos de la diferencia entre la calidad de referencia del haz Q o y la calidad real del usuario Q, y la lectura del dosímetro M Q ha sido corregida con relación a los valores de referencia de las otras magnitudes de influencia, diferentes 23

36 a la relacionada con la calidad del haz, para la cual el factor de calibración es válido. El factor de corrección de calidad del haz k Q,Qo se define como el cociente entre los factores de calibración, en las calidades Q y Q o, en términos de dosis absorbida en agua de la cámara de ionización N k = D D, w, Q w, Q Q, Q = 0 N D, w, Q D / 0 w, Q0 / M M Q Q0 (3) La calidad de referencia Q o más comúnmente usada para la calibración de cámaras de ionización es la radiación gamma de 60 Co, en cuyo caso el símbolo k Q es usado en este Código de Práctica para el factor de corrección de la calidad del haz. En algunos LPCDs se usan directamente haces de electrones y fotones de altas energías para propósitos de calibración y el símbolo k Q,Qo es usado en esos casos. Idealmente, el factor de corrección de calidad del haz debería ser medido directamente para cada cámara en la misma calidad que el haz del usuario. Sin embargo esto no se puede lograr en la mayoría de los laboratorios de calibración. Tales mediciones pueden ser realizadas solamente en laboratorios con acceso a las corres pondientes calidades de haz. Por esta razón dicha técnica está actualmente restringida a unos pocos LPCDs en el mundo. El procedimiento requiere la disponibilidad de un sistema dosimétrico independiente de la energía, tal como un calorímetro operando en es as calidades. Un problema asociado es la dificultad de reproducir en un laboratorio de calibración calidades de haz idénticas a aquellas producidas por aceleradores clínicos [53]. En muchos casos, cuando no están disponibles datos experimentales, o es difícil medir k Q,Qo directamente para haces clínicos reales, los factores de corrección pueden ser calculados teóricamente. Donde la teoría de Bragg-Gray puede ser aplicada, se puede derivar una expresión para k Q,Qo comparando la Ec.(2) con el formalismo N D,air usado en los códigos de práctica del OIEA [17, 21] y otros protocolos de dosimetría. Una expresión general para k Q,Qo ha sido dada en las Refs. [20, 54] k = Q, Q0 ( sw. air) ( s ) Q w. air Q0 ( Wair ) Q pq ( Wair) p Q Q0 0 la cual es válida para todos los tipos de haces de altas energías e incluye las relaciones entre las razones de los poderes de frenado agua - aire de Spencer-Attix, s w,air, entre la (4) 24

37 energía media necesaria para producir un par de iones en aire, W air 9, y entre los factores de perturbación p Q, para las calidades de haces Q y Q o. Los factores de perturbación total p Q y p Qo incluyen todas las desviaciones de las condiciones ideales del detector Bragg-Gray, es decir p wall, p cav, p cel y p dis. Estos factores de perturbación han sido definidos en la Sección 1.6. Para haces terapéuticos de fotones y electrones, la consideración general de que (W air ) Q = (W air ) Qo 10 conduce a una ecuación más simple para k Q,Qo Q, Q0 ( sw, air ) Q pq ( sw, air ) pq0 k (5) Q0 la cual depende solamente de los cocientes entre las razones de los poderes de frenado agua - aire y entre los factores de perturbación en las calidades de haz Q y Q o. Los únicos factores específicos de la cámara involucrados son los factores de corrección por perturbación p Q y p Qo. Sin embargo debería enfatizarse, que cuando se comparan determinaciones experimentales y teóricas de k Q,Qo es la Ec.(4) completa la que es aplicable, en vez de la Ec.(5) que es aproximada. La posible variación de energía de W air, como ha sido sugerido de alguna evidencia experimental (ver Ref.[55]), hace necesario usar el símbolo ( ) en la expresión anterior. En el Anexo II se muestran los valores del producto (s w,air ) Qo p Qo, denominador de la Ec.(4), para las cámaras de ionización cilíndricas enumeradas en este Código de Práctica, cuando la calidad de referencia Q o es la radiación gamma de 60 Co. Estos valores han sido usados en el cálculo de todos los factores k Q,Qo dados en las diferentes secciones de este Código de Práctica cuando estos son normalizados a 60 Co; el símbolo k Q es usado en esos casos. En los casos de haces de rayos X de baja y media energías, las condiciones Bragg- Gray no se aplican y por lo tanto la Ec. (4) no puede ser usada. Adicionalmente la variación en la respuesta cámara a cámara es generalmente un poco mayor (ver Secciones 8 y 9). Para estas calidades de radiación el formalismo está basado exclusivamente en el uso de N D,w,Q medido directamente o en los factores k Q,Qo para cámaras individuales del usuario. 9 Debe notarse que W air así como s w,air deben ser promediados en todo el espectro de partículas presentes. Esto es una limitación importante en el caso de partículas pesadas cargadas, donde la determinación de todo el espectro posible de la partícula es una empresa considerable. 10 Observe que esta es la misma consideración que para la no dependencia de N D,air de la calidad del haz (ver Ref.[17]). 25

38 Un k Q,Qo modificado para calibraciones cruzadas de haces de electrones Para los dosímetros usados en haces de electrones, cuando la calidad de calibración Q o es un haz de 60 Co, la situación coincide con la discutida anteriormente. Para una calidad Q del haz de electrones del usuario, el factor de corrección de calidad del haz k Q esta dado por la Ec. (4). Una alternativa es la calibración directa de las cámaras en haces de electrones, aunque esta opción tiene poca aplicación actualmente debido a la limitada disponibilidad de tales calibraciones. Sin embargo, el avance en el desarrollo de patrones primarios de haces de electrones permitirá la calibración en una serie de calidades de haces de electrones. De estos factores de calibración puede derivarse una serie de factores k Q,Qo medidos siguiendo el procedimiento dado en la Sección (el mismo procedimiento es usado para cámaras calibradas directamente en haces de fotones de altas energías y en rayos X de baja y media energías). Una tercera posibilidad consiste en la calibración cruzada de una cámara plano - paralela respecto a una cámara cilíndrica calibrada en un haz de electrones de alta energía de calidad Q cross, esta es la opción preferida en ausencia de una calibración directa en haces de electrones. Los factores k Q,Qcross, los cuales permiten el uso subsecuente de esta cámara en un haz de electrones de calidad Q, no son triviales porque la calidad Q cross de calibración cruzada no es única y por tanto para cada tipo de cámara se requiere una tabla de dos dimensiones para los factores k Q,Qcross. Sin embargo, es posible presentar los datos requeridos en una única tabla introduciendo una calidad arbitraria del haz de electrones Q int, la cual actúa como intermediario entre la calidad de calibración cruzada Q cross y la calidad del usuario Q (no se hacen mediciones en Q int, ésta es una herramienta para simplificar la presentación de los datos). El factor k Q,Qcross requerido es evaluado como la razón entre los factores k Q,Qint y k Qcross,Qint : kq, Qint k Q, Q = cross (6) k Qcross, Qint El factor (k Qcross,Qint ) -1 corrige el factor de calibración real de la cámara N D,w,Qcross a un factor de calibración que se aplica en la calidad intermedia Q int. El factor k Q,Qint corrige este último a otro factor de calibración el cual se aplica en Q por lo que puede ser aplicada la Ec. (2) general para D w,q. 26

39 Las expresiones para k Q,Qint y k Qcross,Qint se derivan de la Ec. (5), de la cual queda claro que las razones de los poderes de frenado y los factores de perturbación en Q int serán canceladas en la Ec. (6). Por esto el valor seleccionado para Q int es arbitrario y en este Código de Práctica es seleccionado como R 50 =7.5g/cm 2, donde R 50 es el indicador de la calidad del haz en haces de electrones (ver Sección 7). Los valores para k Q,Qint y k Qcross,Qint calculados sobre esta base para una serie de tipos de cámaras se muestran en la Tabla 19 de la Sección Los datos de la Tabla 19 resaltan otra ventaja de esta metodología. Para unos Q y Q cross dados, el valor de k Qcross,Qint es el mismo para todos los tipos de cámaras plano - paralelas con buen anillo de guarda. Para los tipos de cámaras cilíndricas esto depende solamente del radio de la cámara r cyl. El valor seleccionado para Q int minimiza las diferencias para cámaras cilíndricas de diferente r cyl en el rango de calidades del haz para los cuales las cámaras cilíndricas son usadas. Este valor para Q int (R 50 =7.5g/cm 2 ) es también compatible con la Ref. [51], por lo que pueden ser usados en la Ec. (6) los mismos valores calculados o medidos para k Q,Qint y k Qcross,Qint Observe que el método anterior también puede ser usado para cámaras cilíndricas o plano - paralelas calibradas en laboratorios de calibración en una única calidad del haz de electrones Q o. 3.3 RELACIÓN CON LOS CÓDIGOS DE PRÁCTICA BASADOS EN N K La conexión entre el formalismo N K -N D,air (usado por ejemplo en las Refs. [17, 21]) y el presente formalismo basado en N D,w está establecido para haces de alta energía por la relación ( sw air) p 0 N = N (7) D, w, Q0 D, air, Q Q 0 donde Q o es la calidad de referencia (rayos gamma de 60 Co en Códigos de Práctica anteriores) y p Qo el factor de perturbación total dado por p = [ pdis pwall pcav pcel ] 0 Q0 Q (8) El significado de los diferentes factores de perturbación ha sido descrito en la Sección 1.6, donde se enfatiza que p cel se refiere exclusivamente a mediciones dentro del maniquí y no debe ser confundido con el símbolo usado en la Ref. [17] para explicar el efecto combinado del electrodo central en mediciones en aire y en maniquí. Una relación similar puede ser establecida para rayos X de baja y media energías. Detalles en la comparación entre los dos formalismos son dados en el Anexo I. 27

40 Aunque no se recomienda el uso de un factor de calibración N D,w,Qo calculado empleando las calibraciones existentes de kerma en aire, esta opción podría ser usada durante un período intermedio que esté dirigido a la implantación de este Código de Práctica. Este será el procedimiento más usual para rayos X de kilovoltaje hasta que los patrones de dosis absorbida en agua estén más ampliamente diseminados. Se enfatiza, sin embargo, que los factores de calibración N D,w,Qo no son trazables a patrones primarios de dosis absorbidas en agua. Un N D,w,Qo calculado puede ser también usado para verificar que las calibraciones de los haces de terapia basadas en los dos formalismos, N D,w y N K, conducen aproximadamente a la misma dosis absorbida en agua bajo las condiciones de referencia (ver detalles en el Anexo I). De no ser así,, las causas de las discrepancias deben ser cuidadosamente investigadas antes de cambiar al método N D,w. 28

41 4. IMPLEMENTACIÓN 4.1. GENERALIDADES Los esfuerzos en los LPCDs se han concentrado en realizar calibraciones, en términos de dosis absorbida en agua, de cámaras de ionización en haces de radiación gamma de 60 Co y en menor grado en haces de fotones y electrones de altas energías [46, 56 59]. Dependiendo del laboratorio de calibración, los factores de calibración N D,w,Qo pueden proporcionarse a los usuarios según diferentes enfoques. Dichos enfoques son esclarecidos aquí con el objetivo de evitar el uso incorrecto del presente Código de Práctica. a) Un primer enfoque consiste en proporcionar a los usuarios un factor de calibración para una calidad de referencia del haz Q o, usualmente 60 Co. Para calidades adicionales, la calibración a la calidad de referencia es proporcionada junto con factores de corrección de calidad del haz k Q,Qo, directamente medidos para la cámara en particular y a las calidades específicas del haz Q. Sólo los laboratorios que cuenten con fuentes de radiaciones y patrones para diferentes calidades del haz podrán proporcionar valores de k Q,Qo directamente medidos para esas calidades. La ventaja principal de este proceder es que se considera de forma implícita la respuesta individual de la cámara en un maniquí de agua irradiado con haces de diferentes tipos y calidades. Una limitación posible, común con la opción (b), debajo, reside en la diferencia entre las calidades del haz empleado en el laboratorio de calibración y en la instalación del usuario, la cual es de especial relevancia para los haces de alta energía (ver Ref. [53]) y cuya influencia es aún el tema de estudios en algunos LPCDs. b) Un enfoque alternativo, el cual es en términos prácticos idéntico al descrito anteriormente y que difiere sólo en la presentación de los datos, es suministrar una serie de factores de calibración N D,w,Q de la cámara de ionización del usuario en las calidades del haz Q. Existe, sin embargo, una ventaja en presentar los datos mediante la normalización de todos los factores de calibración a un factor de calibración único N D,w,Qo, junto con los valores directamente medidos de los factores k Q,Qo. Una vez que han sido obtenidos los valores de k Q,Qo para una cámara en particular, puede que no sea necesario para el usuario recalibrar la cámara para todas las calidades Q, excepto solamente para la calidad de referencia Q 0. La dependencia de la respuesta con la calidad del haz para una cámara en particular puede ser verificada de forma menos frecuente mediante la calibración en todas las calidades. 11 Además, esta calibración individual para 11 Vea la sección 4.3 para las recomendaciones en relación con la frecuencia de calibración de los dosímetros. 29

42 una calidad de referencia no necesita ser realizada en el mismo laboratorio donde fueron medidos los factores k Q,Qo (usualmente un LPCD). c) En la tercera posibilidad los usuarios pueden recibir los factores de calibración N D,w,Qo para la cámara de ionización, más comúnmente para la calidad de referencia de 60 Co, y los factores de corrección de calidades del haz k Q,Qo, obtenidos de forma teórica para el tipo de cámara en cuestión, que deberán ser aplicados para otras calidades del haz. Este método ignora las variaciones cámara a cámara de la respuesta con la energía para un tipo de cámara dado, y los cálculos se apoyan en las especificaciones de la cámara, suministradas por los fabricantes. d) Un cuarto enfoque, ofrecido por algunos laboratorios de calibración, consiste en proporcionar un único valor medido del factor de calibración N D,w,Qo para un tipo de cámara dado, obtenido en una calidad de referencia seleccionada, conjuntamente con valores experimentales genéricos 12 de k Q,Qo para el tipo de cámara de ionización en cuestión. Esta opción no toma en consideración las posibles variaciones cámara a cámara dentro de un tipo de cámara dado. Además, comúnmente existen sólo datos experimentales limitados de factores k Q,Qo para la mayoría de las cámaras comercializadas. Este procedimiento tiene mucho en común con la opción (c) indicada anteriormente y si, para un tipo de cámara dado, los valores teóricos de k Q,Qo son verificados de forma experimental en un laboratorio de calibración para una muestra amplia de cámaras, entonces puede asumirse que los valores teóricos de k Q,Qo corresponden a valores medios. Sobre la base de estas descripciones, se dan las siguientes recomendaciones para el cumplimiento con el presente Código de Práctica. (1) El enfoque (a), o su equivalente (b), constituyen las alternativas preferidas, aunque se reconoce que para calidades del haz diferentes a las del 60 Co tales posibilidades están en la actualidad restringidas a un número reducido de LPCDs. (2) El enfoque (c) es recomendado para aquellos usuarios que no tengan acceso a valores de k Q o k Q,Qo directamente medidos en un laboratorio de calibración, en diferentes calidades del haz. El empleo de 60 Co como la calidad de referencia para la determinación de N D,w es particularmente apropiada para los LSCDs, donde es remota la posibilidad de contar con un acelerador. Esta variante es la práctica más común en la actualidad y favorece el uso de los factores k Q teóricos 12 En el presente contexto el término genérico se refiere a factores comunes a un tipo específico de cámara de ionización, suministrados por un fabricante dado. 30

43 (es decir k Q,Qo con 60 Co empleado como Q 0 ) determinados acorde con las ecuaciones (4) ó (5). (3) El enfoque (d) es una opción alternativa a la (c) sólo cuando los valores de k Q o k Q,Qo han sido obtenidos por un laboratorio de calibración a partir de una muestra grande de cámaras de ionización y es pequeña la desviación estándar de las diferencias cámara a cámara. Este es usualmente el caso de las cámaras patrones secundarios (ver la referencia [7]) tales como las evaluadas por el Laboratorio Nacional de Física (NPL) del Reino Unido (Ver la Figura 5) [60]. (4) No se recomiendan los valores genéricos experimentales de k Q o k Q,Qo que no han sido determinados por un laboratorio de calibración. (5) La dosimetría de rayos X de baja y media energías debe estar basada en los procedimientos (a) o (b) con el rango de valores de Q seleccionado de forma tal que sea lo más similar posible a las calidades de los haces a emplear clínicamente. (6) Mientras existan posibilidades limitadas para el establecimiento de factores N D,w,Q experimentales por laboratorios de calibración, en haces de protones e iones pesados, el método teórico (c) es la única recomendación a considerar para tales haces EQUIPAMIENTO En este Código de Practica sólo son consideradas las mediciones ionométricas para la dosimetría de referencia. Los requisitos de los equipos siguen muy de cerca los indicados en las referencias [17,21], así como en la norma de la IEC [7] para dosímetros a base de cámaras de ionización. El uso de estos documentos, aunque desarrollados para la radiación fotónica y de electrones, puede ser extendido a los otros tipos de campos de radiaciones incluidos en el presente Código de Práctica. La presente sección proporciona sólo requisitos generales en relación con los equipos; los detalles específicos de los instrumentos aplicables a cada tipo de radiación serán discutidos en la sección pertinente. Un sistema dosimétrico ionométrico para radioterapia contiene los siguientes componentes: (a) Una o más cámaras de ionización; las que incluyen los conectores eléctricos y algún cable permanentemente acoplado, destinadas para propósitos diferentes (es decir, para diferentes calidades de radiación); (b) Un dispositivo de medición (electrómetro), frecuentemente calibrado de forma independiente en términos de carga eléctrica o de corriente por división de la escala; (c) Uno o más maniquíes con fundas protectoras estancas (camisas) impermeables para la cámara; 31

44 (d) El sistema dosimétrico debería incluir además uno o más dispositivos de chequeo de estabilidad. k Q Calidad del haz de fotones, Fig. 5. Valores medios de k Q en varias calidades del haz de fotones, medidos en el Laboratorio Nacional de Física (NPL) del Reino Unido, para cámaras de ionización patrones secundarios del tipo NE 2561 (círculos vacíos) y NE 2611(círculos llenos) [60]. La línea sólida es un ajuste suavizado de los datos experimentales. Las barras de incertidumbre representan las variaciones cámara a cámara, determinadas como las desviaciones estándar de las pruebas a 13 cámaras NE 2561 (mitad superior) y a 11 cámaras NE 2611 (mitad inferior). Los valores de k Q están normalizados a una TPR 20,10 de (haz de 60 Co en el NPL). Los valores calculados de k Q para las cámaras recogidas en la Tabla 14 son incluidos a modo de comparación (triángulos); note que los valores calculados no distinguen entre los dos tipos de cámara Cámaras de ionización Para la calibración de haces de radioterapia de rayos X con energía media superior a 80 kv y HVL de 2mm de aluminio, radiación gamma de 60 Co, haces de fotones de altas energías, haces de electrones con energía superior a los 10 MeV aproximadamente y haces terapéuticos de protones e iones pesados, puede ser utilizada una cámara de ionización de tipo cilíndrico. Este tipo de cámara es muy conveniente para las 32

45 mediciones en esas calidades de radiación, siendo robustas y simples de usar durante las mediciones en un maniquí de agua. El volumen de la cavidad de la cámara debe estar entre 0.1 y 1.0 cm 3 aproximadamente. Este rango de dimensiones constituye un compromiso entre la necesidad de contar con suficiente sensibilidad y la capacidad de medir la dosis en un punto. Estos requisitos se cumplen en las cámaras cilíndricas con una cavidad de aire de diámetro interior no superior a 7 mm aproximadamente y una longitud interna de no más de unos 25 mm. Durante el uso, la cámara debe alinearse de forma tal que la fluencia de la radiación sea aproximadamente uniforme en toda la sección transversal de la cámara. Por lo tanto, la longitud de la cavidad de la cámara impone un umbral para el tamaño del campo en el que pueden ser realizadas las mediciones. La construcción de la cámara debe ser lo más homogénea posible; pero hay que reconocer que por razones de orden técnico, lo más probable es que el electrodo central sea de un material distinto al de las paredes. En realidad, la elección de los materiales puede desempeñar un papel importante en lo que respecta a asegurar que la respuesta energética de la cámara no varíe considerablemente. También es necesario que la cavidad de aire no esté herméticamente cerrada; debe ser diseñada de manera tal que se equilibre rápidamente con la temperatura y presión del ambiente exterior. Durante la selección de una cámara de ionización cilíndrica el usuario deberá prestar atención en relación con el uso al que se destinará, si será utilizada como un instrumento de referencia (calibrada en un laboratorio de calibración y empleada para la calibración de haces en el haz del usuario) o como un instrumento de campo (calibrada de forma cruzada respecto a una cámara de referencia y normalmente utilizada para mediciones de rutina). Las cámaras de ionización con paredes de grafito usualmente tienen mejor estabilidad a largo plazo y una respuesta más uniforme que las cámaras con paredes de plástico; sin embargo, estas últimas son más robustas y por consiguiente más adecuadas para las mediciones de rutina. La humedad del aire, por otra parte, puede afectar la respuesta de la cámara, especialmente para las cámaras con paredes de Nylon o de A Debido a que una cámara de ionización es un instrumento de alta precisión, debe prestarse atención para adquirir un tipo de cámara cuyo desempeño haya sido suficientemente probado en haces de radioterapia. Las características de algunas cámaras de ionización cilíndricas son mostradas en la Tabla 3. La utilización de cámaras de ionización plano - paralelas en haces de electrones y fotones de altas energías ha sido descrita en detalle en la referencia [21]. Se recomienda el empleo de las cámaras de ionización plano - paralelas para todas las energías de los electrones, siendo su utilización obligatoria para energías inferiores a 10 MeV. En haces de fotones, éstas son adecuadas para las mediciones dosimétricas de referencia sólo cuando se dispone de su calibración en términos de dosis absorbida en agua para la calidad del usuario. Las cámaras plano - paralelas son además apropiadas para la dosimetría de referencia en haces de protones e iones pesados, especialmente en haces 33

46 con un SOBP angosto. Preferiblemente la cámara debe estar diseñada para su empleo en agua y su estructura debe ser lo más homogénea y equivalente posible al agua. Es especialmente importante tener en cuenta los efectos por retrodispersión en la pared posterior de la cámara. Las cámaras diseñadas para las mediciones en maniquíes sólidos deben ser, en correspondencia, tan equivalentes al maniquí como sea posible. Sin embargo, algunas cámaras son diseñadas con varios materiales, implicando esto una desviación significativa de la respuesta homogénea. En estos casos no existe una regla sencilla para la selección del tipo de cámara y el material del maniquí. Una de las principales ventajas de las cámaras plano - paralelas para la dosimetría en haces de electrones es la posibilidad de minimizar los efectos perturbadores por dispersión. Las cámaras de ionización plano - paralelas pueden estar diseñadas de forma tal que registren la fluencia de electrones incidentes a través de la ventana frontal, siendo despreciable la contribución de los electrones que entran a través de las paredes laterales. Este diseño justifica la adopción del punto efectivo de la medición de la cámara, P eff, en la superficie interior de la ventana de entrada (superficie frontal de la cavidad de aire), en el centro de la ventana para todas las profundidades y calidades del haz. Desde el punto de vista práctico es conveniente entonces seleccionar el punto de referencia de la cámara en la misma posición. Con el objetivo de satisfacer, dentro de una aproximación razonable, los requerimientos relacionados con los efectos perturbadores por dispersión y el P eff, las cámaras plano - paralelas deben tener una cavidad en forma de disco pancake, en la cual la razón del diámetro de la cavidad entre su altura sea grande (preferiblemente cinco o más). Además, el diámetro del electrodo colector no debe exceder los 20 mm con vistas a reducir la influencia de las no uniformidades radiales del perfil del haz. La altura de la cámara no debe exceder los 2 mm y el electrodo colector debe estar rodeado por un electrodo de protección cuyo ancho no sea inferior a 1.5 veces la altura de la cavidad. Adicionalmente, el espesor de la ventana de entrada (frontal) debe ser restringido a 0.1 g/cm 2 (o 1 mm de PMMA) como máximo, para hacer posibles las mediciones a pequeñas profundidades. Es necesario además que la cavidad de aire sea ventilada de forma tal que se alcance rápidamente el equilibrio con la temperatura ambiente y la presión atmosférica. Las características de algunas cámaras de ionización plano - paralelas para la dosimetría en haces de electrones se muestran en la Tabla 4. Estas cámaras también pueden utilizarse para dosimetría relativa en haces de fotones (Véase la Ref. [21]), en haces terapéuticos de protones y en haces de iones pesados. Las cámaras de ionización para mediciones de rayos X de baja energía también deben ser de tipo plano - paralela. Dicha cámara debe tener una ventana de entrada consistente en una membrana delgada de un espesor en el rango de 2 3 mg/cm 2. Para haces de más de 50 kv la cámara pudiera necesitar una lámina plástica adicional, suplementaria a la ventana, de manera que permita el equilibrio total para el haz primario al mismo tiempo que filtre los electrones secundarios generados en los elementos 34

47 TABLA 3. CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE CÁMARA DE IONIZACIÓN CILÍNDRICA (según se establece por los fabricantes) Tipo de cámara de Volumen Longud Radio Material Espesor Material de Espesor de Material Impermeable ionización a de la de la de la de las de las caperuza caperuza de del cavidad (cm 3 ) cavidad (mm) cavidad (mm) paredes paredes (g/cm 2 ) de equilibrio b,c equilibrio b,c (g/cm 2 ) electrodo central Capintec PR-05P mini C Poliestiren C- 552 N o Capintec PR-05 mini C Poliestiren C-552 N o Capintec PR-06C/G Farmer C C C-552 N Capintec PR-06C/G Farmer C Poliestiren C-552 N o Capintec PR-06C/G Farmer C PMMA d C-552 N Exradin A2 Spokas C C C-552 S (caperuza 2 mm) Exradin T2 Spokas A A A-150 S (caperuza 4 mm) Exradin A1 mini Shonka C C C-552 S (caperuza 2 mm) Exradin T1 mini Shonka A A A-150 S (caperuza 4 mm) Exradin A12 Farmer C C C-552 S Far West Tech IC A A A-150 N FZH TK Delrin Delrin S Nuclear Assoc C C-552 S Nuclear Assoc C C-552 S 35

48 TABLA 3. (cont.) Nuclear Assoc C C-552 S Nuclear Assoc C C-552 S Nuclear Assoc C Delrin C-552 S Farmer shortened Nuclear Assoc Delrin Delrin Aluminio S Farmer Nuclear Assoc Grafito Delrin Aluminio S Farmer NE Tufnol PMMA Aluminio N NE 2515/ Grafito PMMA Aluminio N NE Grafito Delrin Aluminio N NE 2505 Farmer Tufnol PMMA Aluminio N NE 2505/A Farmer Nylon PMMA Aluminio N 66 NE 2505/3, 3A Farmer Grafito PMMA Aluminio N NE 2505/3, 3B Farmer Nylon PMMA Aluminio N 66 NE 2571 Farmer Grafito Delrin Aluminio N NE 2581 Farmer A PMMA A-150 N (caperuza PMMA) NE 2581 Farmer A Poliestiren A-150 N (caperuza poliestireno) o NE 2561/ 2611 Sec. Std Grafito Delrin Aluminio N (hu eco) PTW micro PMMA e PMMA Aluminio Y PTW rigid PMMA e PMMA Aluminio N PTW rigid PMMA e PMMA Aluminio N PTW (caperuza PMMA e PMMA Aluminio N mm) PTW (caperuza PMMA e PMMA Aluminio N mm) PTW Farmer PMMA e PMMA Aluminio N PTW Farmer PMMA e PMMA Aluminio N 36

49 TABLA 3. (cont.) PTW 30002/30011 Farmer Grafito PMMA Grafito N PTW 30004/30012 Farmer Grafito PMMA Aluminio N PTW 30006/30013 Farmer PMMA e PMMA Aluminio S PTW flexible PMMA e PMMA Aluminio S PTW flexible PMMA e PMMA Aluminio S SNC Farmer PMMA PMMA Aluminio N SNC Farmer Grafito PMMA Aluminio N Victoreen Radocon III Delrin N Victoreen Radocon II Poliestir PMMA N eno Victoreen PMMA PMMA N Victoreen PMMA PMMA N Victoreen PMMA PMMA N Victoreen PMMA PMMA N Scdx-Wellhöfer IC C C-552 S Scdx-Wellhöfer IC C C-552 S Scdx-Wellhöfer IC C C-552 S Scdx-Wellhöfer IC C C-552 S Scdx-Wellhöfer IC C C-552 S Scdx-Wellhöfer IC C POM f C-552 S Farmer shortened Scdx-Wellhöfer IC Delrin POM Aluminio S Farmer Scdx-Wellhöfer IC 70 Farmer Grafito POM Aluminio S a Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen con todos los requisitos mínimos descritos en la sección Sin embargo, han sido incluidas debido a su uso clínico actual. 37

50 b Para las determinaciones de dosis, basadas en patrones de dosis absorbida en agua, no es relevante la información relacionada con la caperuza de equilibrio de la cámara de ionización. La misma aparece aquí para facilitar las comparaciones con formalismos anteriores, basados en patrones de kerma en aire c Los espacios en blanco indican que la información no está disponible. d Metacrilato de polimetilo (C 5 H 8 O 2 ), también conocido como acrílico. Los nombres comerciales son: Lucita, Plexiglas o Perspex. e Como la mayoría de los tipos de cámara con paredes de plástico aislante, la pared de la cámara tiene una capa interior conductora hecha de grafito. Para este tipo de cámaras, el espesor y la densidad de la capa de grafito es suministrada con las especificaciones de la cámara. f Polioximetileno (CH 2O). El nombre comercial es Delrin. 38

51 TABLA 4. CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS TIPOS DE CÁMARAS PLANO PARALELAS (adaptado de la Referencia [21]) Tipo de cámara Materiales Espesor de de ionización a ventana NACP01 (Scanditronix) Calcam- 1 (Dosetek) NACP02 (Scanditronix) Calcam- 2 (Dosetek) Ventana de grafito, electrodo de rexolita grafitado, cuerpo de grafito (pared trasera), alojamiento de rexolita Ventana de grafito y lámina mylar, electrodo de rexolita grafitado, cuerpo de grafito (pared t rasera), alojamiento de rexolita 90 mg/cm mm 104 mg/cm mm Distancia entre electrodos Diámetro del electrodo colector Ancho del anillo de protección Material recomendado del maniquí 2 mm 10 mm 3 mm Poliestireno Grafito Agua (con alojamiento impermeable) 2 mm 10 mm 3 mm Agua, PMMA Cámara Markus PTW NA NE 2534 Scdx- Wellhöfer PPC 05 Ventana de lámina de polietileno grafitado, colector de poliestireno grafitado, cuerpo de PMMA, caperuza de PMMA Ventana y cuerpo de C-552, electrodo grafitado (PEEK b ) 102 mg/cm mm (incl. la caperuza) 176 mg/cm 2 1 mm 2 mm 0.5 mm 5.3 mm 10 mm 0.2 mm 3.5 mm Agua PMMA Agua Holt chamber (Memorial) NA Pared y electrodo de poliestireno grafitado, cuerpo de poliestireno 416 mg/cm 2 4 mm 2 mm 25 mm 5 mm Poliestireno (maniquí integr.) Capintec PS- 033 Ventana con lámina de mylar aluminizado, electrodo de plástico equivalente al aire con carbón impregnado, cuerpo de poliestireno 0.5 mg/cm mm 2.4 mm 16.2 mm 2.5 mm Poliestireno 39

52 TABLA 4. (continuación) Exradin 11 Pared y electrodo de plástico conductor Modelo P11: poliestireno equivalente Modelo A11: C- 552, aire equivalente Modelo T11: A- 150, tejido equivalente P11: 104 mg/cm 2 1 m m Roos chamber PMMA, electrodos grafitados 118 mg/cm 2 PTB FK6 1 mm PTW Scdx- Wellhöfer PPC 35 Scdx- Wellhöfer PPC 40 Attix chamber Ventana de película conductora de 4.8 mg/cm 2 RMI 449 Kapton, colector de poliestireno grafitado, cuerpo de agua sólida a b 2 mm 20 mm 5.1 mm P11: Poliestireno, Agua 2 mm 16 mm 4 mm Agua, PMMA 1 mm (0.7 mm reportado) 12.7 mm 13.5 mm Agua sólida Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas por su uso clínico actual. Polietereter cetona (C 19H 18O 3) g/cm 3. 40

53 conformadores del haz (ver Tabla 24). Durante su uso, la cámara se coloca con la ventana a ras con la superficie del maniquí. El maniquí y las láminas de equilibrio debe suministrarse junto con la cámara cuando ésta se envía para ser calibrada. Con vistas a minimizar la dependencia de la respuesta de la cámara con la forma del espectro de rayos X, la respuesta debe variar en menos del 5 % en el rango de energías utilizado. En la Tabla 5 son mostradas las características de algunas cámaras de ionización plano - paralelas utilizadas para dosimetría de rayos X de baja energía Sistema de medición El sistema para la medición de la corriente (o carga) está conformado por un electrómetro y una fuente de alimentación que suministra la tensión de polarización a la cámara de ionización. El electrómetro debe tener preferentemente una escala digital y una resolución de cuatro dígitos (es decir, 0.1 % de resolución en la lectura). La variación en la respuesta debido a la falta de estabilidad a largo plazo no debe ser superior a ± 0.5 % en un año. El electrómetro y la cámara de ionización pueden calibrarse por separado. Esto es particularmente útil en centros que poseen varios electrómetros y/o cámaras. En algunos casos; sin embargo, el electrómetro forma parte integrante del sistema dosimétrico y la cámara de ionización y el electrómetro son calibrados como una sola unidad. Debería ser posible invertir la polaridad de la tensión de polarización, de manera que pueda determinarse el efecto de la polaridad, y variar el valor de la tensión para determinar la eficiencia de colección de cargas, tal como se describe en la Sección TABLA 5. CARACTERISTICAS DE ALGUNAS CAMARAS DE IONIZACION PLANO - PARALELAS UTILIZADAS PARA DOSIMETRIA DE RAYOS X DE BAJA ENERGIA. Tipo de cámara de ionización Volumen de la cavidad (cm 3 ) Diámetro colector (mm) Material de la ventana Espesor de la ventana (mg/cm 2 ) PTW M Polietileno 2.5 PTW M Polietileno 2.5 NE 2532/3A Polietileno 2.3 NE 2536/3A Polietileno

54 Maniquíes En los Códigos de Práctica del OIEA [17, 21], así como en el presente documento se recomienda el agua como medio de referencia para la medición de dosis absorbida, tanto para haces de fotones como de electrones. Las dimensiones del maniquí deben ser tales que, con el mayor tamaño de campo utilizable, se cuente con un margen de 5 cm en cada uno de los cuatro lados a la profundidad de la medición. También debe existir un margen de al menos 5 g/cm 2 más allá de la máxima profundidad de medición, excepto para rayos X de energías intermedias, en cuyo caso el margen debe ser de al menos 10 g/cm 2. Para la dosimetría en haces de electrones de baja energía (aproximadamente por debajo de 10 MeV, ver la Sección 7.8) se pueden utilizar maniquíes sólidos en forma de planchas o placas, tales como los de poliestireno, PMMA y algunos de plásticos aguaequivalente como: agua sólida, agua plástica, agua virtual, etc. (ver Referencias [62, 63]). Para la dosimetría de rayos X de baja energía son generalmente imprescindibles estos tipos de maniquíes. No obstante, la determinación de la dosis debe referirse siempre a la dosis absorbida en agua, a la profundidad de referencia en un maniquí homogéneo de agua. En condiciones ideales, el material del maniquí debe ser agua-equivalente; esto significa que debe tener las mismas propiedades de absorción y dispersión que el agua. En la Tabla 6 se recoge la composición química (en fracciones en peso), la densidad y el número atómico promedio de algunos materiales utilizados comúnmente en maniquíes, en sustitución del agua. A pesar de su creciente popularidad, se recomienda encarecidamente no usar maniquíes plásticos para mediciones de referencia (excepto para rayos X de baja energía), debido a que, en general, su uso es la causa fundamental de las grandes diferencias en la determinación de la dosis absorbida en la mayoría de los tipos de haces de radiación. Esto se debe principalmente a las variaciones en la densidad entre los diferentes lotes producidos y a que los procedimientos para el ajuste a escala de la profundidad y la dosis absorbida (o la fluencia) del plástico al agua, son de naturaleza aproximada. La densidad del plástico debe medirse preferentemente para el lote en uso en vez de utilizar un valor nominal para el tipo de plástico suministrado por el fabricante, ya que se han reportado diferencias de densidad de hasta un 4 % (ver, por ejemplo la Referencia [65]). Las pruebas de aceptación de maniquíes plásticos en forma de placas debe incluir la determinación del espesor medio, la densidad de cada placa, así como sus variaciones de espesor y una investigación radiográfica para determinar posibles burbujas o vacíos en el plástico. Aunque no es recomendado el uso de maniquíes plásticos en dosimetría de referencia, podrían utilizarse en mediciones rutinarias de aseguramiento de calidad. Esto puede hacerse siempre que se haya establecido la relación entre las lecturas del dosímetro en agua y en el plástico, para el haz del usuario en el momento de la calibración. Lo anterior demandará una comparación cuidadosa con mediciones en agua, las cuales deberán realizarse de forma previa al uso rutinario del maniquí, 42

55 además pudieran ser necesarios chequeos periódicos, a intervalos razonables, de manera que se asegure la validez y consistencia de los resultados de la comparación original [65]. Cuando son utilizados maniquíes fabricados con materiales aislantes, los usuarios deben estar conscientes de los problemas que se podrían presentar debido a la acumulación de cargas. Esto es de interés particular si se utiliza una cámara de tipo dedal dentro de un maniquí plástico para mediciones en haces de electrones, lo cual no se recomienda en este Código de Práctica. Sin embargo, la acumulación de cargas podría tener también un efecto significativo durante la calibración en haces de electrones si se utilizan cámaras plano - paralelas. El efecto puede provocar un campo eléctrico muy intenso alrededor de la cámara, actuando directamente sobre la distribución de la fluencia de electrones y por tanto, afectando la lectura de la cámara. Con vistas a minimizar este efecto, el maniquí debe estar construido utilizando placas finas de plástico de espesor no mayor de 2 cm [17, 66]. Como fue mencionado anteriormente, debe medirse el espesor real de cada placa y la variación de dicho espesor en el área de la placa, especialmente en el caso de planchas delgadas. Debe determinarse igualmente la densidad promedio de cada placa, así como asegurarse que no existen capas de aire entre las placas de plástico. TABLA 6. COMPOSICION QUIMICA (FRACCION EN PESO), DENSIDAD NOMINAL Y NUMERO ATOMICO PROMEDIO DE ALGUNOS MATERIALES COMUNMENTE UTILIZADOS EN MANIQUIES COMO SUSTITUTOS DEL AGUA (se incluye además el agua líquida como elemento de comparación) Agua líquida a Agua sólida WT1 a Agua sólida RMI- 457 Agua virtual PMMA a,b Agua plástica Poliestireno a Plástico tejido equival. A-150 a H C N O F Cl Ca Br Densidad (g/cm 3 ) Z c prom a Ver referencias [62, 64]. b Metacrilato de Polimetilo, también conocido como acrílico. Los nombres comerciales son Lucita, Plexiglass y Perspex. c Para definir el número atómico promedio, ver, por ejemplo, las referencias [11] ó [21]. 43

56 Camisa impermeable para la cámara La cámara de ionización debe utilizarse con camisa impermeable, a menos que esté diseñada para trabajar directamente dentro del agua. Las siguientes recomendaciones se han adaptado de las que fueron emitidas en la Referencia [33]. La camisa de la cámara debe estar hecha de PMMA con un espesor de pared lo suficientemente fino (preferiblemente no mayor que 1 mm) de forma que permita que la cámara alcance el equilibrio térmico con el agua en menos de 10 minutos. La camisa de la cámara debe diseñarse de forma tal que permita que la presión dentro de la cámara alcance rápidamente el valor de la presión atmosférica, para esto es suficiente con una abertura de aire de mm entre la cámara y la camisa. La camisa impermeable para la cámara no debe permanecer en el agua más tiempo que el necesario para realizar las mediciones, esto se hace con el objetivo de evitar la acumulación de vapor de agua alrededor de la cámara. Con vistas a aumentar la exactitud de las mediciones, es recomendable usar en mediciones posteriores la misma camisa de la cámara que se utilizó para la calibración de la cámara en el laboratorio. En el caso de cámaras de ionización impermeables, el uso de una camisa impermeable de PMMA puede ser aún una opción deseable para ubicar la cámara con exactitud a una profundidad determinada, aunque es to depende del equipo utilizado para el posicionamiento. Las mediciones realizadas en el Laboratorio de Dosimetría del OIEA con una cámara impermeable tipo Farmer, PTW W no han mostrado diferencias significativas en N D,w cuando la cámara se ha calibrado con y sin camisa de PMMA de hasta 1 mm de espesor. Por tanto, este tipo de cámara puede ser calibrada con o sin camisa y utilizarse de la forma que mejor se ajuste a las condiciones del hospital. Previo a la adopción de tales procedimientos en cámaras impermeables de otro tipo, se deben realizar mediciones similares en un laboratorio de calibración. No se recomienda el uso de una funda fina de goma, especialmente para una cámara de referencia, ya que existe un mayor riesgo de fuga y una funda de ese tipo limitaría el equilibrio de presión del aire en la cámara. Además, los fabricantes aplican usualmente un recubrimiento con un polvo fino a la superficie interna de la goma, el cual puede penetrar en la cavidad de la cámara y afectar su respuesta, especialmente para rayos X de baja y media energías [67] Posicionamiento de las cámaras de ionización a la profundidad de referencia Los efectos perturbadores de la cavidad y de la pared de la cámara, así como de la camisa impermeable o de la cubierta, deben ser considerados durante el posicionamiento de la cámara a la profundidad de referencia z ref (expresada en g/cm 2 ). Cuando la calidad de radiación del usuario Q es igual a la calidad de radiación utilizada en la calibración Q o o cuando se utilizan los valores medidos de k Q,Qo, estos efectos se tienen en cuenta en la calibración de la cámara, por lo que normalmente es suficiente colocarla a la misma 44

57 profundidad a la que fue calibrada (se exceptúa el caso en que durante la calibración en el laboratorio se utilice una camisa impermeable para la cámara o cubierta impermeable de un espesor significativamente diferente a la empleada en las instalaciones del usuario). Esta es una de las ventajas importantes de la calibración en términos de dosis absorbida en agua. Se deben utilizar los valores calculados de k Q,Qo cuando no es posible realizar una calibración directa para la calidad del usuario. En este caso, algunos efectos perturbadores se tienen en cuenta en los valores de k Q,Qo y otros deberán considerarse durante el posicionamiento de la cámara. También debe tenerse en cuenta el efecto provocado por cualquier ventana del maniquí. Estas consideraciones se discuten más adelante. El término espesor equivalente de agua (en g/cm 2 ) expresa el producto del espesor real (en cm) y la densidad del material (en g/cm 3 ). Para usos clínicos puede que sea más práctico, en lugar de intentar colocar la cámara dentro de un rango de fracciones de milímetro, posicionar la cámara a una profundidad conocida de forma precisa, la cual esté dentro del rango de un milímetro más o menos de la profundidad de referencia y corregir el resultado a z ref utilizando la distribución de dosis en profundidad para el haz del usuario. Observe que el término punto de referencia de la cámara se utiliza más adelante y en la especificación de las condiciones de referencia, en cada sección. Para cámaras cilíndricas, este término se refiere al centro del volumen de la cavidad de la cámara, en el eje de la cámara 13 y para cámaras de tipo plano paralelas (excepto para rayos X de baja energía) se refiere a la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha ventana. Para cámaras plano paralelas utilizadas en rayos X de baja energía, se refiere al centro de la superficie externa de la ventana de la cámara (o de cualquier lámina de equilibrio empleada) Efectos de la cavidad de la cámara La cavidad de la cámara provoca dos efectos. La perturbación por la propia cavidad, de la fluencia de electrones que entra a ella, se tiene en cuenta en el factor p cav incluido en los factores calculados k Q,Qo. Sin embargo, una cámara que se encuentre ubicada con el centro de su cavidad en z ref no registra la fluencia de electrones presente en z ref en el maniquí no disturbado. Esto puede tenerse en cuenta tanto mediante la aplicación de un factor de corrección por desplazamiento p dis, en el cálculo de k Q,Qo, como mediante el desplazamiento de la cámara una distancia que compense este efecto (frecuentemente se plantea como el uso del punto efectivo de medición [17]). Para cámaras de tipo plano 13 El centro del volumen de la cavidad de la cámara debe considerarse aquel punto ubicado en el eje de la cámara, a una distancia establecida por el fabricante desde el extremo de la cámara (medida sin la caperuza de equilibrio). Por ejemplo, para las cámaras tipo NE 2561 y la NE 2611A esta distancia es de 5 mm desde el extremo y para la cámara tipo Farmer NE 2571, esta distancia es de 13 mm desde el extremo. 45

58 paralelas, el punto de referencia de la cámara se define que está ubicado en el punto efectivo de medición; cuando este punto se ubica en z ref, no se necesita utilizar el factor de corrección por desplazamiento p dis. Para cámaras cilíndricas el método utilizado depende del tipo de radiación y esto se especifica en las condiciones de referencia, en cada sección. En 60 Co, en haces de fotones de altas energías y en haces de protones, el centro de la cámara se ubica en z ref y los valores de p dis se utilizan en el cálculo de k Q,Qo. En haces de electrones e iones pesados no se recomienda este método de posicionamiento debido a lo abrupto de los gradientes de dosis que se manifiestan y las cámaras cilíndricas se ubican con el centro desplazado de z ref. En haces de electrones el centro de la cámara se coloca a 0.5r cyl más profundo que z ref, donde r cyl es el radio interno de la cavidad de la cámara. En haces de iones pesados se recomienda un desplazamiento de 0.75r cyl Efectos de las paredes de la cámara El factor p wall, incluido en los factores k Q,Qo calculados, corrige las diferentes respuestas que el material de la pared de la cámara, en relación con el material del maniquí, provoca para cada tipo de radiación. Sin embargo, p wall no incluye el efecto de la atenuación diferente de la fluencia primaria por la pared de la cámara, en relación con la atenuación producida por el mismo espesor del material del maniquí. Cuando la calidad de radiación utilizada en la calibración Q o es igual a la calidad de radiación del usuario Q, esta atenuación se tiene en cuenta en la calibración de la cámara. Inclusive cuando Q o es diferente de Q, la atenuación de la pared en haces de fotones es lo suficientemente pequeña como para poder despreciarse (cancelación de los factores de corrección). Por otra parte, en haces de partículas cargadas, la atenuación provocada por la pared de la cámara puede ser muy diferente de la provocada por el mismo espesor de material del maniquí, y siempre, el espesor equivalente en agua de la pared cámara debe tenerse en cuenta cuando se calcula el lugar donde ubicar la cámara. En la práctica, el ajuste requerido para los espesores de pared que se utilizan normalmente es pequeño y puede ser despreciado Impermeabilización de las cámaras Las camisas de la cámara o cubiertas impermeables se tratan de igual forma que las paredes de la cámara; de hecho, si se utiliza la misma (o muy similar) camisa de la cámara o cubierta impermeable en la calib ración y en el haz del usuario, entonces puede ser considerado como parte de la pared de la cámara y recibir un tratamiento en correspondencia con este criterio. Este es el enfoque recomendado en el presente Código de Práctica. Sin embargo, si se utiliza una camisa de la cámara o cubierta significativamente diferente, durante el posicionamiento de la cámara en z ref debe 46

59 tenerse en cuenta la diferencia en el espesor equivalente de agua, para todas las modalidades Ventana del maniquí Para todas las modalidades, cuando se emplea un haz horizontal, debe tenerse en cuenta el espesor equivalente en agua de la ventana del maniquí. Note también que las ventanas finas pueden arquearse hacia afuera debido a la presión de agua en su superficie interna. Este efecto puede ocurrir tan pronto como el maniquí se llena de agua y puede incrementarse gradualmente con el paso de algunas horas. Todo efecto de este tipo incrementa la cantidad de agua delante de la cámara y también debe ser tenido en cuenta durante el posicionamiento de la misma en z ref, especialmente para rayos X de energías intermedias y haces de electrones de bajas energías CALIBRACION DE CAMARAS DE IONIZACION Cuando se envía una cámara de ionización o un dosímetro para su calibración en un laboratorio de calibración, el usuario debe realizarle mediciones de chequeo de estabilidad (utilizando un dispositivo adecuado) antes y después de la calibración. Esto permitirá confirmar que la respuesta de la cámara no ha sido afectada por la transportación. Una cámara de ionización de referencia debe calibrarse en la calidad de referencia Q o a intervalos no superiores a dos o tres años, o cada vez que el usuario sospeche que la cámara ha sufrido daños. Si los valores de k Q,Qo (o N D, w,q ) medidos directamente para la cámara se han obtenido previamente, debe hacerse una recalibración cada tercera vez que se calibre la cámara para verificar la dependencia de la cámara con la calidad de la radiación. Este procedimiento no debe ser repetido más de dos veces seguidas; la cámara debe ser recalibrada en todas las calidades al menos cada seis años. Sin embargo, debido a la particular susceptibilidad de las cámaras de ionización para variar su respuesta energética para los rayos X de baja y media energías, es preferible que las cámaras que se utilizan en este tipo de haz se recalibren cada vez en todas las calidades pertinentes. Es responsabilidad del usuario incrementar la frecuencia de calibración de las cámaras cuya estabilidad a largo plazo no se haya verificado para un período mayor de cinco años. 47

60 Calibración en un haz de 60 Co Las calibraciones pueden realizarse directamente contra un patrón primario de dosis absorbida en agua en un LPCD o más comúnmente, contra un patrón secundario en un LSCD. En este documento se trata solamente el último caso 14. Se asume que se conoce la dosis absorbida en agua, D w, a la profundidad de 5 g/cm 2 en un maniquí de agua para la radiación gamma de 60 Co. Esto es ejecutado en el LSCD realizando mediciones en un maniquí de agua con una cámara de ionización calibrada. La cámara del usuario es colocada con su punto de referencia a la profundidad de 5 g/cm 2 en un maniquí de agua y su factor de calibración N D,w se obtiene de: N D w = D w, (9) M donde M es la lectura del dosímetro corregida por las magnitudes de influencia, con vistas a que se corresponda con las condiciones de referencia para las cuales es válido el factor de calibración. Las condiciones de referencia recomendadas para la calibración de cámaras de ionización en haces de 60 Co son mostradas en la Tabla Las recomendaciones generales sobre la calibración de dosímetros para radioterapia en laboratorios de calibración aparecen en numerosas publicaciones; entre ellas se recomienda principalmente la Referencia [33] como una fuente valiosa de información. 48

61 TABLA 7. CONDICIONES DE REFERENCIA RECOMENDADAS PARA LA CALIBRACION DE CAMARAS DE IONIZACION EN LA RADIACION GAMMA DE 60 Co, EN LABORATORIOS DE CALIBRACION Magnitud de influencia Valor o característica de referencia Material del maniquí Dimensiones del maniquí Distancia fuente cámara a (SCD) Temperatura ambiente b Presión atmosférica Punto de referencia de la cámara de ionización Profundidad del punto de referencia de la cámara en el maniquí Tamaño del campo en la posición del punto de referencia de la cámara Agua 30 x 30 x 30 cm (aproximadamente) 100 cm 20 C c kpa Para cámaras cilíndricas, en el eje de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad; para cámaras plano paralelas, en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de la ventana. 5 g/cm 2 Humedad relativa 50 % 10 cm x 10 cm Tensión de polarización y polaridad No se recomiendan valores de referencia pero los valores que se utilicen deben aparecer en el certificado de calibración. Tasa de dosis No se recomiendan valores de referencia pero la tasa de dosis utilizada debe aparecer siempre en el certificado de calibración. También debe aparecer si se ha aplicado o no algún factor de corrección y, si fuera el caso, poner el valor. a Las dimensiones de un maniquí de agua con ventana plástica, luego de ser llenado de agua, pueden sufrir ligeras variaciones con el paso del tiempo. Por tanto, durante el uso de un haz horizontal, puede que sea necesario comprobar la distancia fuente superficie y la profundidad de la cámara cada algunas horas. b Debe considerarse que la temperatura del aire de la cavidad de la cámara es la misma que la del maniquí, la cual deberá medirse; no necesariamente tiene que coincidir con la temperatura ambiente. c En algunos países la temperatura de referencia del aire es de 22 C. 49

62 Calibración en haces de rayos X de kilovoltaje Como se apunta en la sección 4.1, una cámara empleada en las mediciones de rayos X de baja y media energías debe ser calibrada en haces de calidades similares a las de los haces a medir. En el momento de escribir este Código de Práctica, sólo un LPCD tiene patrones primarios de dosis absorbida en agua para calidades de rayos X de kilovoltaje [45]. Sin embargo, es posible obtener los factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua a partir de los factores de calibración para kerma en aire, empleando alguno de los protocolos o Códigos de Práctica aceptados para la dosimetría de haces de rayos X (ver el Anexo I.2). De esta forma, cualquier laboratorio de calibración con patrones de kerma en aire puede proporcionar factores de calibración derivados en términos de dosis absorb ida en agua. Aún cuando lo anterior es formalmente equivalente a la obtención, por parte del usuario, de un factor de calibración de kerma en aire y la aplicación del mismo Código de Práctica para la kerma en aire, tiene la ventaja de permitir el uso extendido de la metodología unificada, presentada aquí, en un campo de la dosimetría donde existe una carencia notable de métodos estándar. Existe la posibilidad de que surjan algunas inconsistencias de un laboratorio de calibración a otro, dependiendo del Código de Práctica empleado para derivar los factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua. Pero esto claramente no incrementa la inconsistencia que ya existe en la dosimetría clínica, en el rango de kilovoltaje, debido al uso de diferentes protocolos dosimétricos y códigos de práctica. Cualquier laboratorio que proporcione calibraciones derivadas debe documentar de forma completa cómo fue obtenida dicha derivación o deducción para que las diferencias puedan ser resueltas, en caso necesario, y para mantener la trazabilidad a los patrones primarios de la kerma en aire original. Debido a la variedad de equipos auxiliares de dosimetría, como maniquíes, camisas impermeables para la cámara, láminas de equilibrio, así como a la variedad de tamaños de campos y distancias fuente superficie de interés clínico, es importante que las condiciones de las mediciones clínicas sean reproducidas, tanto como sea posible, durante el proceso de calibración. Cuando una cámara es enviada para la calibración, debe suministrarse también todo el equipo auxiliar pertinente, así momo las especificaciones claras sobre los detalles de los haces clínicos en los cuales dicha cámara será empleada. En la Tabla 8 se recogen condiciones de referencia típicas para la calibración de cámaras de ionización en haces de rayos X de kilovoltaje. 50

63 TABLA 8. CONDICIONES DE REFERENCIA RECOMENDADAS PARA LA CALIBRACION DE LAS CAMARAS DE IONIZACION EN HACES DE RAYOS X DE BAJA Y MEDIA ENERGIAS, EN LABORATORIOS DE CALIBRACION Magnitud de Influencia Rayos X de baja energía Material del maniquí PMMA o plástico agua equivalente Dimensiones del maniquí Distancia fuente superficie (SSD) 12cm x 12cm x 6cm Valor o característica de referencia Distancia de tratamiento según lo especificado por el usuario a Rayos X de media energía agua Temperatura del aire b 20 o C c 20 o C c Presión del aire kpa kpa Punto de referencia de la cámara de ionización Profundidad, en el maniquí, del punto de referencia de la cámara Tamaño del campo en la posición del punto de referencia de la cámara Para cámaras de ionización plano paralelas, el centro del lado exterior de la ventana frontal ( o el lado exterior de cualquier lámina de equilibrio adicional) Superficie 2g/cm 2 3 cm x 3 cm ó 3cm de diámetro Humedad relativa 50% 50% Tensión de polarización 30 cm x 30 cm x 30 cm (aproximadamente) Distancia de tratamiento según lo especificado por el usuario a Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad 10 cm x 10 cm No son recomendados valores de referencia; pero los valores utilizados deben quedar registrados en el certificado de calibración 51

64 Tasa de dosis a b c d No son recomendados valores de referencia; pero la tasa de dosis empleada debe siempre quedar registrada en el certificado de calibración. Debe indicarse además si ha sido aplicada o no alguna corrección para la recombinación y en caso afirmativo el valor debe estar registrado. Si se utiliza más de una SSD, la mayor deberá ser seleccionada para la calibración. La temperatura del aire en la cavidad de la cámara debe ser adoptada como la del maniquí, la cual deberá ser medida; ésta no será necesariamente igual a la temperatura del aire circundante. En algunos países la temperatura de referencia del aire es 22 0 C. Si estas dimensiones de campo no se corresponden con ninguno de los haces del usuario, entonces deberá emplearse el tamaño de campo más cercano al que será clínicamente utilizado Calibración en otras calidades Sólo los laboratorios de calibración que posean un acelerador pueden realizar calibraciones en haces de fotones y electrones de altas energías. El usuario obtendrá, o bien una serie de factores de calibración N D,w,Q en varias calidades del haz, o un factor de calibración N D,w,Qo, con los valores medidos de k Q,Qo. Los detalles sobre los procedimientos de calibración en los LPCDs están más allá del alcance de este documento. Debe indicarse que aún no existen patrones disponibles para la medición de dosis absorbida en agua en haces de protones y de iones pesados. Sin embargo, en la instalación del usuario puede ser obtenido un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua cuando el laboratorio de calibración está preparado para realizar mediciones de calibración (por ejemplo, con un calorímetro de agua) en el centro de terapia DOSIMETRIA DE REFERENCIA EN EL HAZ DEL USUARIO Determinación de la dosis absorbida en agua Se asume que el usuario tiene una cámara de ionización o un dosímetro con un factor de calibración N D,w,Qo en términos de dosis absorbida en agua en la calidad de referencia Q o. Siguiendo el formalismo dado en la Sección 3, la cámara es posicionada de acuerdo con las condiciones de referencia y la dosis absorbida en agua está dada por: 52

65 D = M N k (10) w, Q Q D, w, Q0 Q, Q0 donde M Q es la lectura del dosímetro, incluyendo el producto Πk i de factores de corrección para las magnitudes de influencia, y k Q,Qo es el factor para la corrección de la diferencia entre la calidad del haz de referencia Q o y la calidad real que está siendo utilizada Q. Esta ecuación es válida para todos los campos de radiaciones para los que se aplica el presente Código de Práctica. Los detalles sobre las condiciones de referencia a utilizar para las calibraciones de haces de radioterapia y los valores del factor k Q,Qo serán dados en las secciones específicas que tienen que ver con los diferentes tipos de radiación. Las recomendaciones sobre la dosimetría relativa, es decir, la determinación de las distribuciones de la dosis absorbida, serán también brindadas en las secciones respectivas. A pesar que el factor de corrección k Q,Qo no difiere en género de todos los demás factores de corrección para las magnitudes influyentes, el mismo es tratado de manera independiente debido a su papel dominante Consideraciones prácticas para las mediciones en el haz del usuario En la Sección se indican las precauciones a tener en cuenta en relación con la camisa impermeable para la cámara durante las mediciones en un maniquí de agua. Antes de comenzar las mediciones debe verificarse la estabilidad del sistema dosimétrico, empleando una fuente de control. Deberá esperarse el tiempo suficiente para que el dosímetro alcance el equilibrio térmico. Algunos electrómetros alimentados de la red eléctrica deberán ser encendidos preferiblemente al menos 2h antes del uso, para facilitar su estabilización. Siempre es aconsejable pre-irradiar la cámara de ionización con 2 5 Gy para alcanzar el equilibrio de cargas en los diferentes materiales. Es especialmente importante operar el sistema de medición en condiciones estables siempre que la polaridad y la tensión de polarización sean modificados, lo cual, dependiendo de la cámara y algunas veces de la polaridad, puede requerir algunos (hasta 20) minutos. De hecho, el no proceder de esta forma puede conducir a errores mayores que el efecto para el cual se aplican las correcciones. La corriente de fuga es aquella generada por todo el sistema de medición en ausencia de radiación. Las fugas pueden ser también inducidas por la radiación y las cámaras pueden no mostrar fugas antes de la irradiación, pero presentar fugas significativas después de ésta. La corriente de fuga debe ser medida siempre antes y después de la irradiación, y deberá ser pequeña en comparación con la corriente obtenida durante la irradiación (aproximadamente menor que 0.1% de la corriente medida y normalmente del mismo signo). En algunos casos, por ejemplo en cámaras de volumen pequeño utilizadas a bajas tasas de dosis, la contribución relativa de la corriente de fuga 53

66 puede ser mayor. Si este fuera el caso, entonces la corriente de medición deberá ser corregida en relación con las fugas; prestando atención al signo de dicha corriente de fuga. No deberán utilizarse cámaras con elevados valores de corriente de fuga (aproximadamente superiores al 1% de la corriente de medición) o con corrientes de fuga variables en el tiempo. Cuando se llevan a cabo mediciones relativas en haces de aceleradores y de equipos de rayos X de kilovoltaje, es muy recomendable que sea utilizado un sistema dosimétrico adicional como monitor durante el procedimiento experimental para tomar en cuenta las fluctuaciones en el rendimiento. Esto es especialmente importante cuando son utilizados los cocientes de las lecturas de los dosímetros (calibraciones cruzadas, mediciones con polarizaciones diferentes o variando voltajes, etc.). El monitor externo deberá ser posicionado preferiblemente dentro del maniquí, a lo largo del eje principal del plano transversal, a la misma profundidad de la cámara y a una distancia de aproximadamente 3 ó 4 cm del eje central del haz. Si el monitor es posicionado en aire deberán tomarse en cuenta las posibles fluctuaciones de temperatura Corrección por magnitudes de influencia El factor de calibración de una cámara de ionización es válido sólo para las condiciones de referencia que se cumplen durante la calibración. Cualquier desviación de las condiciones de referencia, cuando la cámara de ionización es utilizada en el haz del usuario, debe ser corregida empleando factores adecuados. En lo adelante sólo serán analizados factores de corrección generales, k i, dejándose los detalles específicos a cada tipo de haz de radiación para las secciones pertinentes Presión, temperatura y humedad Como todas las cámaras recomendadas en este informe son abiertas al aire del ambiente, la masa de aire en el volumen de la cavidad está sujeta a variaciones atmosféricas. El factor de corrección ( T ) P ( T ) P k TP 0 = (11) 0 deberá ser aplicado para convertir la masa de aire de la cavidad a las condiciones de referencia. P y T son la presión del aire de la cavidad y su temperatura respectivamente durante la medición, y P 0 y T 0 son los valores de referencia (generalmente kpa y 20 o C) 15. La temperatura del aire en la cavidad de la cámara debe ser tomada como la que existe en el maniquí, la cual ha de ser medida; ésta no será necesariamente igual a la En algunos países la temperatura de referencia es 22 o C.

67 temperatura del aire circundante 16. Para las mediciones en un maniquí de agua, la camisa impermeable de la cámara debe ser ventilada a la atmósfera con vistas a obtener un equilibrio rápido entre el aire ambiente y el aire en la cavidad de la cámara. No se necesitarán correcciones para la humedad si el factor de calibración ha sido referido a una humedad relativa del 50% y es utilizado en una humedad relativa entre el 20% y el 80%. Si el factor de calibración está referido al aire seco, entonces deberá aplicarse un factor de corrección [68]; para las calibraciones en haces de 60 Co el factor de corrección recomendado es k h = Calibración del electrómetro Cuando la cámara de ionización y el electrómetro son calibrados de forma separada, el laboratorio de calibración suministra un factor de calibración para cada uno. En este Código de Práctica, el factor de calibración del electrómetro k elec es tratado como una magnitud de influencia y es incluido en el producto Πk i de factores de corrección. Típicamente, el factor de calibración N D,w para la cámara de ionización será dado en unidades de Gy/nC y aquel para el electrómetro k elec ya bien en nc/div o, si la lectura del electrómetro es en términos de carga, como un factor adimensional cercano a la unidad (en la práctica es una calibración en las unidades nc/nc). Si la cámara de ionización y el electrómetro son calibrados de manera conjunta, entonces el factor de calibración combinado N D,w será típicamente dado en unidades de Gy/div o Gy/nC (dependiendo de la lectura del electrómetro) y no se requerirá un factor de calibración k elec separado para el electrómetro. En este caso, en la hoja de trabajo deberá ser registrado un valor de k elec igual a uno (adimensional) Efecto de polaridad El efecto en la lectura de la cámara, dado por la utilización de tensiones de polarización de polaridades diferentes deberá ser comprobado siempre durante la aceptación. Para la mayoría de los tipos de cámaras el efecto será despreciable en haces de fotones, con la notable excepción de las cámaras de ionización de ventanas muy finas empleadas en haces de rayos X de baja energía. En haces de partículas cargadas, especialmente electrones 17, el efecto puede ser significativo. 16 La temperatura de equilibrio en un maniquí de agua que ha sido llenado algunas horas antes será usualmente alrededor de un grado inferior a la temperatura ambiente debido a la evaporación desde la superficie del agua. 17 Para cámaras plano- paralelas el efecto de polaridad es generalmente más pronunciado en haces de electrones de baja energía [21]. Sin embargo, para ciertos tipos de cámaras ha sido publicado que el efecto de polaridad aumenta con la energía [69]. Por esta razón, el efecto de polaridad debe ser siempre investigado para todas las energías de los electrones. 55

68 Cuando una cámara es utilizada en un haz que produce un efecto de polarización cuantificable, la lectura real es tomada como el valor medio de los valores absolutos de las lecturas tomadas con ambas polaridades. Para el uso rutinario de una determinada cámara de ionización normalmente es adoptada una tensión de polarización única y una polaridad determinada. Sin embargo, el efecto en la lectura de la cámara debido a la utilización de tensiones de polarización de polaridad opuesta, para cada calidad Q del haz del usuario, puede ser considerado mediante el uso del factor de corrección M + + M k pol = (12) 2 M donde M + y M - son las lecturas del electrómetro, obtenidas con polaridad positiva y negativa respectivamente, y M es la lectura del electrómetro obtenida con la polaridad utilizada de forma rutinaria (positiva o negativa). Las lecturas M + y M - deben ser realizadas con cuidado, asegurando que la lectura de la cámara sea estable tras cualquier cambio de polaridad (algunas cámaras pueden tardar hasta 20 minutos para estabilizarse). Para minimizar la influencia de las fluctuaciones en el rendimiento de los generadores de radiación (aceleradores clínicos, unidades de rayos X de terapia) es preferible que todas las lecturas sean normalizadas en relación con la de un monitor externo. Idealmente ese monitor externo debe ser posicionado aproximadamente a la profundidad de la medición; pero a una distancia de 3 4 cm del centro de la cámara, a lo largo del eje principal en el plano transversal del haz. Cuando la cámara es enviada para la calibración normalmente se toma la decisión, ya bien por el usuario o por el laboratorio de calibración, sobre la tensión de polarización y la polaridad a adoptar para el uso rutinario de la cámara. La calibración deberá ser realizada con esta tensión de polarización (y polaridad, si sólo se utiliza una polaridad para la calibración), o si no, estos datos deberán quedar claramente registrados. El laboratorio de calibración puede o no realizar las correcciones al efecto de polaridad para la calidad de calibración Q 0. Esto deberá quedar registrado en el certificado de calibración. Cuando el laboratorio de calibración ha realizado la corrección al efecto de polaridad, entonces el usuario tiene que aplicar el factor de corrección k pol, obtenido con la ecuación (12), a todas las mediciones realizadas utilizando la polaridad de rutina. Cuando el laboratorio de calibración no realiza la corrección al efecto de polaridad, el tratamiento siguiente al efecto de polaridad dependerá de las instalaciones disponibles para el usuario y de las calidades del haz a medir: (a) si la calidad del haz del usuario es igual a la calidad de calibración y la cámara es utilizada con la misma tensión de polarización y polaridad, entonces k pol será igual en ambos casos y el usuario no necesita aplicar una corrección para ese haz en particular (o un factor k pol igual a 1 se registra en la hoja de trabajo). Si no es posible utilizar la misma tensión de polarización, entonces el efecto de 56

69 polaridad no será exactamente el mismo en ambos casos. La diferencia deberá ser pequeña y debe ser estimada e incluida como una incertidumbre. (b) Si la calidad del haz de usuario no es igual a la calidad de calibración; pero es posible reproducir la calidad de calibración, entonces la corrección de polaridad [k pol ] Qo que no fue aplicada durante la calibración deberá ser estimada mediante la ecuación (12), utilizando la misma tensión de polarización y la polaridad empleados en el laboratorio de calibración. El efecto de polaridad en la calidad del haz del usuario, k pol, debe ser determinado además con la ecuación (12) utilizando la tensión de polarización y la polaridad adoptadas para el uso de rutina. La corrección modificada a la polaridad es evaluada entonces como sigue: pol k pol = (13) [ k pol ] Q0 Esta será utilizada para corregir, por polaridad, las lecturas del dosímetro para cada calidad Q del haz. Observe que si la calidad del haz del usuario no es igual a la calidad de calibración y si no es posible reproducir la calidad de calibración para estimar la corrección [k pol ] Qo, entonces ésta debe ser estimada a partir del conocimiento de la respuesta de la cámara para diferentes polaridades y calidades del haz. Si lo anterior no es posible con una incertidumbre estándar relativa (vea el Anexo IV.3) inferior a 0.5%, entonces ya bien la cámara no debe ser utilizada o deberá ser enviada a un laboratorio de calibración que pueda realizar la corrección de polaridad requerida Recombinación de iones k La colección incompleta de cargas en la cavidad de una cámara de ionización, debido a la recombinación de iones, demanda el uso de un factor de corrección k s. Tienen lugar dos efectos independientes: (i) la recombinación de iones formados por partículas ionizantes diferentes, o sea, en diferentes huellas de partículas, que es denominada ionización general (o volumétrica) y que depende de la densidad de las partículas ionizantes y por consiguiente de la tasa de dosis; y (ii) la recombinación de iones formados por una sola partícula ionizante, referida como recombinación inicial, la cual es independiente de la tasa de dosis. Ambos efectos dependen de la geometría de la cámara y de la tensión de polarización aplicada. Para haces distintos a los de iones pesados, la recombinación inicial es generalmente inferior a 0.2%. En el caso de radiación pulsada y especialmente en haces barridos, la tasa de dosis durante un pulso es relativamente elevada y la recombinación general es a menudo significativa. Es posible deducir un factor de corrección, utilizando la teoría de Boag [70]; pero éste no tiene en cuenta las variaciones cámara a cámara dentro de un tipo de 57

70 cámara dado. Además, un ligero desplazamiento del electrodo central en las cámaras cilíndricas 18 pudiera invalidar la aplicación de la teoría de Boag. Para haces pulsados se recomienda, en este Código de Práctica, que el factor de corrección k s sea deducido empleando el método de los dos voltajes [72], según fue recomendado en la referencia [17]. Este método supone una dependencia lineal de 1/M con 1/V y utiliza los valores medidos de las cargas colectadas M 1 y M 2 con las tensiones V 1 y V 2 respectivamente. En ambas mediciones se emplean las mismas condiciones de irradiación. V 1 es la tensión normal de polarización de trabajo 19 y V 2 es una tensión inferior. De forma ideal, la razón V 1 /V 2 debe ser igual o mayor que 3. De manera estricta, el efecto de polarización cambiará con la tensión por lo que tanto M 1 como M 2 deberán ser corregidas para este efecto empleando la ecuación (12). El factor de corrección por recombinación k s, a la tensión de polarización normal de trabajo V 1 es obtenido a partir de 2 M1 M a + a M 2 M 2 k s = a (14) donde las constantes a i son dadas en la Tabla 9 [73] para la radiación pulsada y para la radiación pulsada y barrida. Para minimizar la influencia de las fluctuaciones en el rendimiento de los aceleradores clínicos, todas las lecturas deberán estar preferiblemente normalizadas a las de un monitor externo. El monitor externo deberá posicionarse preferiblemente dentro del maniquí, aproximadamente a la profundidad de la medición; pero a una distancia de 3 4cm del centro de la cámara, a lo largo del eje principal en el plano transversal del haz. Para k s < 1.03, la corrección puede ser aproximada dentro del 0.1% utilizando la relación M1 / M 2 1 k s 1 (15) V / V Esto es, la corrección porcentual es el cambio porcentual de las lecturas dividido por un número que es una unidad inferior a la relación de voltajes [49]. Tiene la ventaja de funcionar para valores no prefijados (tabulados) de V 1 /V 2 y sirve además como comprobación a la evaluación hecha con la ecuación (14). Observe que el factor de corrección k s, evaluado mediante el método de las dos tensiones en haces pulsados, corrige tanto la recombinación general como la inicial [74]. 18 Esto pudiera ser observado con una radiografía de la cámara. La radiografía debe ser hecha durante las pruebas de aceptación y cuando se realicen controles de calidad al equipamiento dosimétrico. 19 Debe observarse que el voltaje de polarización máximo está limitado por el diseño de la cámara y deben seguirse las recomendaciones del fabricante en este sentido. 58

71 TABLA 9. COEFICIENTES DE AJUSTE CUADRATICO PARA EL CALCULO DE k s MEDIANTE LA TECNICA DE LOS DOS VOLTAJES, EN HACES PULSADOS Y PULSADOS BARRIDOS, COMO FUNCION DEL COCIENTE DE VOLTAJES V 1 /V 2 [73]. Pulsados Pulsados y barridos V 1 /V 2 a 0 a 1 a 2 a 0 a 1 a Debe alertarse en relación con el empleo del método de los dos voltajes en el caso de cámaras plano paralelas en haces pulsados. Ha sido demostrado [72-76] que para algunas cámaras plano paralelas la esperada dependencia lineal de 1/M con 1/V no se cumple en el intervalo de tensión utilizado en el método de los dos voltajes (vea la referencia [21]). Este efecto puede ser compensado utilizando las mismas tensiones de polarización, en la determinación de la dosis en el haz del usuario y en la calibración de la cámara en el laboratorio de calibración, o por el usuario en el caso de la calibración cruzada. De forma alternativa, el rango de linealidad de una cámara puede ser establecido en un haz pulsado mediante la medición de la respuesta de la cámara en todo un rango de tensiones de polarización, hasta el valor máximo recomendado por el fabricante. Esto constituye una comprobación útil del desempeño de la cámara, la cual deberá ser realizada siempre durante las pruebas de aceptación de una nueva cámara. En lo adelante, si es posible, la cámara debería ser utilizada sólo para tensiones dentro del rango lineal, en cuyo caso es válido el empleo del método de los dos voltajes. En haces de radiación continua, como la radiación gamma de 60 Co, el método de los dos voltajes puede ser utilizado también, deduciéndose un factor de corrección mediante la relación 20 ( ) k s 2 ( V / V ) ( M / M ) V1 / V2 1 = (16) Esta relación está basada en una dependencia lineal de 1/M con 1/V 2 que describe el efecto de la recombinación general en haces continuos. La presencia de la recombinación inicial distorsiona esta linealidad y debe utilizarse, en consecuencia, una versión modificada de la ecuación (16); pero dicho efecto normalmente es pequeño y puede ser despreciado. 59

72 No se recomienda medir el efecto de la recombinación de iones en una cámara de ionización plano paralela mediante el cambio de la tensión de polarización. La recombinación es normalmente despreciable y la variación de la tensión de polarización usualmente deforma la ventana, produciendo un cambio en la respuesta que excede cualquier efecto de recombinación. Observe que para el propósito de realizar las correcciones por recombinación, los haces de protones de sincrotrones con pulsos de larga duración y baja frecuencia de repetición pueden ser considerados como continuos. Para mediciones relativas, por ejemplo la determinación de las distribuciones de dosis en profundidad y las medidas de rendimiento, la corrección por recombinación debe ser determinada en un subconjunto suficiente de condiciones para que las correcciones pertinentes puedan ser derivadas. En haces pulsados, donde la recombinación general es predominante, la corrección por recombinación para una cámara dada aumentará aproximadamente de forma lineal con la tasa de dosis. En haces continuos la corrección por recombinación es pequeña y aproximadamente constante. La recombinación en haces de partículas cargadas pesadas es más compleja y es tratada de forma separada en la Sección 11. En haces barridos y en otros haces especiales de intensidad muy alta, los efectos de la distribución espacial de cargas no pueden ser despreciados, por lo que la eficiencia de colección de cargas debe ser evaluada mediante la calibración contra un sistema cuya respuesta no dependa de la tasa de dosis, como un calorímetro. Debe observarse que las condiciones de referencia para la calibración de cámaras de ionización en laboratorios de calibración (ver las Tablas 7 y 8) recomiendan que se indique, en los certificados de calibración, si ha sido aplicada o no alguna corrección por recombinación. La discusión anterior y la hoja de trabajo en cada sección de este Código de Práctica están basadas en la suposición que el laboratorio de calibración ha aplicado una corrección por recombinación, y por consiguiente, el procedimiento dado para la determinación de k s se refiere sólo a la recombinación en el haz del usuario. Si el laboratorio de calibración no ha aplicado una corrección por recombinación, el factor de corrección, determinado para la calidad del haz del usuario Q, debe ser dividido por el factor correspondiente a la calidad de calibración Q 0, esto es ks, Q k s = (17) ks, Q 60 0 Cuando Q 0 es un haz continuo, k s,qo será normalmente aproximadamente igual a la unidad, por lo que el efecto de no aplicar k s,qo, tanto en la calibración como empleando la ecuación (17), será insignificante en la mayoría de los casos. Sin embargo, cuando Q 0 es un haz pulsado, la no aplicación del factor de corrección k s,qo por parte del laboratorio de calibración, en el momento de realizar la calibración, constituye una fuente potencial de error, especialmente en el caso donde la dosis por pulso en el haz del usuario sea muy diferente de aquella utilizada durante la calibración. Si este fuera el caso, el usuario

73 deberá determinar k s,qo en la clínica, para una dosis por pulso similar a aquella utilizada durante la calibración (puede que ésta no se corresponda con la dosis por pulso normalmente utilizada en la clínica). La determinación no necesita ser realizada a la calidad Q 0, lo importante es la coincidencia con la dosis de calibración por pulso. Para eliminar la recurrencia de este problema, el usuario debe solicitar que sea aplicada la corrección por recombinación, o al menos medida, durante la próxima calibración en un laboratorio de calibración, especialmente para la calibración en haces pulsados. 61

74 5. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RADIACION GAMMA DE 60 Co 5.1. GENERALIDADES Esta Sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) en haces de radiación gamma de 60 Co de los usuarios y recomendaciones para dosimetría relativa. Esta está basada en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w,Qo para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q o, donde Q o es 60 Co. En este caso D w,q se denota por D w, k Q,Qo se denota por k Q cuyo valor es la unidad, y N D,w,Qo se denota por N D,w EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámar as de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización que se muestran en la Sección deben ser seguidas. Ambas cámaras, la cilíndrica y la plano - paralela 21, son recomendadas como instrumentos de referencia para la calibración de haces de radiación gamma de 60 Co. El punto de referencia de una cámara cilíndrica para propósitos de calibración en el laboratorio y para mediciones en condiciones de referencia en el haz de radiación del usuario se toma en el eje de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad. Para las cámaras plano - paralelas, este se toma en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha ventana. Este punto debe ubicarse en la profundidad de referencia en un maniquí de agua. Si se usa un instrumento de campo, este debe ser calibrado de forma cruzada respecto a una cámara de referencia (ver la Sección 5.5) Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones respecto a los maniquíes y las camisas de las cámaras dadas en las Secciones y deben ser seguidas. El agua se recomienda como medio de 21 Las cámaras plano - paralelas pueden ser usadas para mediciones en condiciones de referencia en el haz de radiación gamma de 60 Co del usuario cuando son calibradas en la misma calidad. 62

75 referencia para mediciones de dosis absorbida en haces de 60 Co. 22 Las dimensiones del maniquí deben sobrepasar, al menos en 5 cm, las dimensiones del campo por sus cuatro lados a la profundidad de medición y además debe ser superior al menos en 5 g/cm 2 respecto a la profundidad máxima de medición. En haces horizontales, la ventana del maniquí debe ser de plástico, de un espesor t win entre 0.2 y 0.5 cm. El espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la ventana del maniquí debe ser considerado cuando se evalúa la profundidad a la cual se colocará la cámara; el espesor se calculará como el producto t win ρ pl, donde ρ pl es la densidad másica del plástico (en g/cm 3 ). Para los plásticos usados comúnmente, PMMA y poliestireno claro, pueden ser usados los valores nominales ρ PMMA =1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno =1.06 g/cm 3 [64] para el cálculo del espesor equivalente a agua de la ventana. Para cámaras no sumergibles en agua, debe ser usada una camisa impermeable, hecha de PMMA y preferiblemente de espesor no mayor de 1.0 mm. La separación entre la pared de la cámara y la camisa debe ser suficiente ( mm) para permitir el equilibrio de la presión en la cámara. La misma camisa que sea usada para la calibración de las cámaras de ionización del usuario debe ser usada para la dosimetría de referencia. En caso que no sea posible usar la misma camisa de la cámara utilizada durante la calibración en el laboratorio, entonces debe ser usada otra del mismo material y de espesor similar. Las cámaras plano - paralelas, si no son sumergibles en agua o no están cubiertas con una cubierta impermeable, deben ser usadas en una protección impermeable, preferiblemente de PMMA o de un material casi igual al de las paredes de la cámara; idealmente no debe haber más de 1 mm de material adicionado por delante y por detrás del volumen de la cavidad IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ El espectro de radiación gamma proveniente de fuentes de 60 Co usadas en los hospitales o en los LSCDs tiene un componente importante de fotones dispersados de bajas energías, originados dentro de la misma fuente, o en el cabezal de tratamiento, pero se espera que las mediciones de la cámara de ionización no se vean influenciadas por las diferencias del espectro de 60 Co en más que algunas décimas de porciento [29]. Es por ello que la radiación gamma de 60 Co para dosimetría en radioterapia no requiere de otro identificador de la calidad del haz que el propio radionúclido. 22 Los maniquíes plásticos no deben ser usados para la dosimetría de referencia. Sin embargo, pueden ser utilizados para mediciones de rutina de control de la calidad siempre que haya sido establecido un factor de transferencia entre el plástico y el agua. 63

76 5.4. DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de radiación gamma de 60 Co se muestran en la Tabla 10. TABLA 10. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN HACES DE RADIACION GAMMA DE 60 Co. Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Profundidad de medición, z ref Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD o SCD Tamaño de campo a b c Valor o características de referencia Agua Cilíndrica o plano - paralela 5 g/cm 2 (ó 10 g/cm 2 ) a Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas y plano - paralelas, en la profundidad de medición z ref 80 cm ó 100 cm b 10 cm x 10 cm c En un reporte SERTO-OIEA en cálculos de unidades de monitor [77], se recomienda el uso de una profundidad de referencia z ref =10 g/cm 2 para todas las energías de fotones. La constancia de N D,w con la profundidad, reportada por el BIPM [30] valida esta opción. Sin embargo, algunos usuarios pueden preferir el uso de la misma profundidad de referencia que la usada para la calibración de las cámaras de ionización en haces de 60 Co, o sea, z ref =5 g/cm 2. Por tanto, ambas opciones son permitidas en este Código de Práctica. La SSD o SCD (para geometría SAD) de referencia debe ser la usada para los tratamientos clínicos. El tamaño del campo se define en la superficie del maniquí para geometría de tipo SSD, mientras que para una geometría de tipo SAD este se define en el plano del detector, colocado a la profundidad de referencia en el maniquí de agua en el isocentro del equipo. 64

77 Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia El formalismo general se muestra en la Sección 3. La dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref de agua, en el haz de 60 Co del usuario y en ausencia de la cámara está dada por: D w = MN D,w (18) donde M es la lectura del dosímetro con el punto de referencia del dosímetro colocado en z ref, de acuerdo con las condiciones de referencia dadas en la Tabla 10 y corregidas por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, la calibración del electrómetro, el efecto de polaridad y de recombinación de iones como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). Para unidades de 60 Co, el error del temporizador puede influir significativamente en la lectura de M. Un método para el cálculo del error del temporizador se muestra en el formulario. N D,w es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia, 60 Co Dosis absorbida en z max La Sección proporciona una metodología para la determinación de dosis absorbida en z ref. Sin embargo, los cálculos de dosimetría clínica son frecuentemente referidos a la profundidad de máximo de dosis, z max. Para determinar la dosis absorbida en z max el usuario debe, para el haz dado, usar el dato de porcientos de dosis en profundidad (PDD) sobre el eje central para geometrías SSD y las razones tejido-máximo (TMR) para geometrías SAD CALIBRACION CRUZADA DE CAMARAS DE IONIZACION DE CAMPO Como se puede notar en la Sección 5.2.1, una cámara de campo (cilíndrica o plano - paralela) puede ser calibrada en un haz de 60 Co en las condiciones del usuario, de forma cruzada respecto a una cámara de referencia calibrada. Las cámaras son comparadas colocando alternativamente cada una en el maniquí de agua con su punto de referencia en z ref en concordancia con las condiciones de referencia dadas en la Tabla 10. Una configuración alternativa puede ser la intercomparación simultánea de las cáma ras. El factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para una cámara de ionización de campo está dado por M field ref ref N D, w = ND, w M field (19) 65

78 donde M ref y M field son las lecturas del equipo por unidad de tiempo para las cámaras de referencia y la de campo respectivamente, corregidas por las magnitudes de influencia como se describe en la Sección y N D,w ref es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para la cámara de referencia. La cámara de campo con el factor de calibración N D,w field puede ser usada en lo sucesivo para la determinación de dosis absorbida en agua en el haz de 60 Co del usuario, empleando el procedimiento de la Sección 5.4.2, donde N D,w es sustituido por N D,w field MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA La dosimetría clínica requiere de mediciones de la distribución sobre el eje central del Porciento de Dosis en Profundidad (PDD), de la Razón Tejido-Maniquí (TPR) o de la Razón Tejido-Máximo (TMR), de la distribución de isodosis, de los perfiles transversales del haz y de factores de campo en función del tamaño y la forma del campo para condiciones de referencia y de no-referencia. Tales mediciones deben ser hechas para todas las combinaciones posibles de tamaño de campo y SSD o SAD usadas en el tratamiento de radioterapia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Todas las mediciones deben seguir las recomendaciones dadas en la Sección 4.2 con respecto a la elección de los maniquíes y dosímetros, aunque también pueden ser usados otros tipos de detectores. Para mediciones de curvas de ionización en profundidad, se recomiendan las cámaras plano - paralelas. Si en su lugar se usa una cámara cilíndrica, entonces debe tenerse en cuenta el punto efectivo de medición de la cámara. Esto requiere que la distribución completa de la ionización en profundidad se corra hacia la superficie en una distancia igual a 0.6r cyl [17, 21], donde r cyl es el radio de la cavidad de la cámara de ionización cilíndrica. Para realizar mediciones precisas en la región de equilibrio, deben usarse cámaras de extrapolación o cámaras plano paralelas con buen anillo de guarda. Se debe tener cuidado con el uso de ciertos detectores sólidos (algunos tipos de detectores de diodos y diamante) para la medición de distribución de dosis en profundidad (ver, por ejemplo, Ref. [21]); sólo se debe elegir para estas mediciones un detector de estado sólido cuya respuesta haya sido verificada regularmente con respecto al detector de referencia (cámara de ionización). Puesto que las razones de poderes de frenado y de efectos de perturbación pueden ser asumidas, con precisión razonable, como independientes de la profundidad y del tamaño del campo [78], las distribuciones relativas de ionización 66

79 pueden ser usadas como distribuciones relativas de dosis absorbidas, al menos para profundidades en la zona y más allá del máximo de dosis Factores de campo El factor de campo puede ser determinado como el cociente de las lecturas corregidas del dosímetro medidas en condiciones de no-referencia y las medidas en condiciones de referencia. Estas mediciones son hechas generalmente a la profundidad del máximo de dosis o a la profundidad de referencia [77] y corregidas a la profundidad del máximo de dosis usando los datos de porcientos de dosis en profundidad (o de TMR). Cuando son medidos los factores de campo tanto en haces abiertos como en haces con filtros en cuña, se debe prestar especial atención a la uniformidad de la fluencia de la radiación sobre la cavidad de la cámara. Esto es especialmente importante para tamaños de campo menores de 5 cm x 5 cm. En haces con filtros en cuña, la intensidad de la radiación varía marcadamente en la dirección de la cuña. Para medidas de rendimiento en tales campos, la dimensión del detector en la dirección de la cuña debe ser lo más pequeña posible. Se recomiendan cámaras de dedal pequeñas, alineadas con su eje orientado perpendicular a la dirección de la cuña. La coincidencia de los ejes centrales del haz, el colimador y la cuña debe ser asegurada previo a realizar las medidas del rendimiento INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA. Cuando es usado un dosímetro de referencia para la determinación de dosis absorbida en agua en el haz del usuario, las incertidumbres en las diferentes magnitudes físicas o procedimientos que contribuyen a la determinación de la dosis pueden ser dividida en dos pasos. El Paso 1 considera las incertidumbres en la calibración del dosímetro de referencia del usuario en términos de N D,w en el laboratorio de calibración. El Paso 2 tiene que ver con la calibración del haz del usuario e incluye las incertidumbres asociadas con la medición en el punto de referencia en el maniquí de agua. Combinando las incertidumbres cuadráticamente en los diferentes pasos obtenemos la incertidumbre combinada para la determinación de la dosis absorbida en agua en el punto de referencia. 67

80 TABLA 11. INCERTIDUMBRE a ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA DE D w A LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA PARA UN HAZ DE 60 Co. Magnitud física o procedimiento Paso 1: Laboratorios de calibración b Factor de calibración N D,w del patrón secundario en el LPCD. Incertidumbre estándar relativa (%) Estabilidad a largo plazo del patrón secundario. 0.1 Factor de calibración N D,w del dosímetro del usuario en el laboratorio secundario. Incertidumbre combinada del paso Paso 2: Haz de 60 Co del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario. Establecimiento de las condiciones de refe rencia. 0.5 Lectura M Q del dosímetro relativa al temporizador o monitor del haz. Corrección por magnitudes de influencia k i. 0.3 Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre combinada de D w (pasos 1 + 2) 0.9 a Ver la Guía ISO para la expresión de incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados mostrados en la Tabla deben ser considerados como valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre en los factores de calibración aportada por el laboratorio y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. b Si la calibración del dosímetro del usuario es realizada en un LPCD, entonces la incertidumbre estándar combinada en el paso 1 es menor. La incertidumbre estándar combinada de D w debe ser ajustada en consecuencia Un estimado de las incertidumbres en la calibración de un haz de 60 Co se muestra en la Tabla 11. Cuando la calibración del dosímetro de referencia es 68

81 llevada a cabo en un LSCD, la incertidumbre estándar combinada de D w es estimada típicamente alrededor de 0.9%. Este estimado puede variar dependiendo de la incertidumbre aportada por el laboratorio de calibración. Si es usado un instrumento de campo, la incertidumbre en la determinación de la dosis aumenta (aproximadamente en un 0.2%) ya que es necesario un paso adicional por la calibración cruzada del dosímetro de campo con respecto al dosímetro de referencia calibrado. 69

82 5.8. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de radiación g de 60 Co. Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento con radiaciones y condiciones de referencia para la determinación de D w Unidad de terapia con 60 Co: Maniquí de referencia: agua Geometría: SSD SAD Tamaño de campo de referencia: 10 x 10 cm x cm Profundidad de referencia z ref : g/cm 2 Distancia de referencia: cm 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo de la CI: No. Serie: Tipo: cil pp Pared/ventana de la cámara: material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara/cubierta impermeable: material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí: material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración en dosis absorbida en agua N D,w = Gy/nC Gy/div Cond. de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel.: % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calibración: +ve -ve corregido por Polaridad usuario: +ve -ve efecto de polaridad Laboratorio de calibración: Fecha: Electrómetro Modelo: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango: Si es afirmativo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Lectura del dosímetro a y corrección por magnitudes de influencia Lectura no corregida del dosímetro con V 1 y polaridad del usuario: nc div Tiempo correspondiente: min Cociente de la lectura del dosímetro y el tiempo b : M l = nc/min div/min Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum. Relat.(si se conoce): % 70

83 k TP = (.2 + T ) ( T ) 273 P0 P 0 = (i) Factor de calibración del electrómetro c k elec : nc/div adimensional k elec = (ii) Corrección por polaridad d lect en + V 1 : M + = lect en V l : M - = (iii) M + + M k pol = 2M Corrección por recombinación (método de dos voltajes) = Voltajes de polarización: V 1 (normal) = V V 2 (reducido) = V Lecturas e con cada voltaje: M 1 = M 2 = Cociente de voltajes V 1 /V 2 = Cociente entre las lecturas: M 1 /M 2 = 2 ( V ) 1 V 2 1 k ( ) ( ) s = = 2 V 1 V 2 M 1 M 2 Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V 1 : M = M 1 /k TP k elec k pol k s = nc/min div/min f 4. Tasa de dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref D w (z ref ) = M N D,w = Gy/min 5. Tasa de dosis absorbida en agua a la profundidad de máximo de dosis z max Profundidad de máximo de dosis: z max = 0.5 g/cm 2 (i) (ii) Geometría SSD Porciento de dosis en profundidad en z ref para un tamaño de campo de 10cmx10cm: Calibración de la tasa de dosis absorbida en z max : Geometría SAD PDD (z ref = g/cm 2 )= % D w (z max ) = 100 D w (z ref )/PDD(z ref ) = Gy/min TMR en z ref para un tamaño de campo de 10cmx10cm: TMR (z ref = g/cm 2 )= Calibración de la tasa de dosis absorbida en z max : D w (z max ) = D w (z ref )/TMR(z ref ) = Gy/min 71

84 a Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y ser corregidas en caso que sea necesario. b El error del temporizador debe ser tomado en cuenta. La corrección para el voltaje V 1 debe ser determinada de acuerdo con: M A es la lectura integrada en el tiempo t A M A = t A = min M B es la lectura integrada en n exposiciones cortas de tiempo t B /n cada una (2 n 5) M B = t B = min n = El error temporizador: M B ta M At B τ = = min (el signo de τ debe ser tomado en nm M cuenta) A B M A M = t + τ A nc/min div/min c Si el electrómetro no está calibrado independientemente, k elec =1. d M en el denominador de k pol denota la lectura con la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (M + o M - ) y la lectura en un monitor externo, M em. e Rigurosamente, las lecturas deben ser corregidas por el efecto de polaridad (promedio de ambas polaridades). Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M 1 o M 2 y la lectura de un monitor externo, M em. f Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado una corrección por recombinación. De lo contrario el factor k s = k s /k s,qo o debe ser usado en lugar de k,s. Cuando Q o es 60 Co, k s,qo (en el laboratorio de calibración) será normalmente cercano a la unidad y el efecto de no usar esta ecuación será despreciable en la mayoría de los casos. 72

85 6. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE FOTONES DE ALTAS ENERGIAS 6.1. GENERALIDADES Esta Sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) en haces clínicos de fotones de altas energías, y las recomendaciones para la dosimetría relativa. Esta está basada en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w,Qo para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q o. El Código de Práctica se aplica a haces de fotones generados por electrones con energías en el rango desde 1 hasta 50 MeV. Para haces de fotones, la calidad Q o del haz de referencia más común es la radiación gamma de 60 Co. Algunos LPCDs pueden proporcionar factores de calibración N D,w,Q en otras calidades Q de haces de fotones, pero el 60 Co es la única calidad disponible en la mayor parte de los laboratorios de calibración. Es por ello que todos los datos dados en esta sección tienen a la radiación gamma de 60 Co como calidad de referencia. Los usuarios con acceso a otras calidades de calibración pueden también usar este Código de Práctica renormalizando los diferentes N D,w,Q al N D,w,Qo del 60 Co. Los cocientes de los N D,w,Q y el del 60 Co proporcionan una determinación experimental de los factores k Q (ver secciones 4.1 y 6.5.2). Nótese que cuando la calidad de referencia Q o es el 60 Co, k Q,Qo es denotada como k Q y N D,w,Qo es denotada como N D,w. De ser posible, es preferible la opción de medir directamente los valores de k Q,Qo y k Q para una cámara en particular, de no serlo, entonces deben ser usados lo valores de k Q calculados que se dan en este Código de Práctica según el tipo apropiado de cámara EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización dadas en la Sección deben ser seguidas. Para la dosimetría de referencia de haces de fotones de altas energías se recomienda solamente el uso de cámaras de ionización cilíndricas. Los tipos de cámaras para los cuales se dan los datos en este Código de Práctica, se presentan en la Tabla 14 de la Sección Las cámaras plano - paralelas podrán ser usadas sólo para la dosimetría relativa 23. Para haces de fotones de altas energías 23 Sólo cuando la cámara plano - paralela haya sido calibrada en la misma calidad de haz que la del usuario, puede ser usada para mediciones en condiciones de referencia. Cuando se usan los 73

86 el punto de referencia de la cámara cilíndrica usada para calibración en el laboratorio y para mediciones en condiciones de referencia en el haz usuario se toma en el eje de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas, este se toma en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha ventana. Este punto debe ser colocado a la profundidad de referencia en el maniquí de agua. Si se usa un instrumento de campo, este debe ser calibrado de forma cruzada respecto a la cámara de referencia calibrada en la calidad Q 0 de referencia (ver Sección 6.6) Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones respecto a los maniquíes y camisas de las cámaras dadas en las Secciones y deben ser seguidas. Como medio de referencia para mediciones de dosis absorbida y de calidad del haz se recomienda el agua. 24 Las dimensiones del maniquí deben sobrepasar, al menos en 5 cm, las dimensiones del campo por sus cuatro lados a la profundidad de medición y además debe ser superior al menos en 5 g/cm 2 respecto a la profundidad máxima de medición. En haces horizontales, la ventana del maniquí debe ser de plástico, de un espesor t win entre 0.2 y 0.5 cm. El espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la ventana del maniquí debe ser considerado cuando se evalúa la profundidad a la cual se colocará la cámara; el espesor se calculará como el producto t win ρ pl, donde ρ pl es la densidad másica del plástico (en g/cm 3 ). Para los plásticos usados comúnmente, PMMA y poliestireno claro, pueden ser usados los valores nominales ρ PMMA =1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno =1.06 g/cm 3 [64] para el cálculo del espesor equivalente a agua de la ventana. Para cámaras no sumergibles en agua, debe ser usada una camisa impermeable, hecha de PMMA y preferiblemente de espesor no mayor de 1.0 mm. La separación entre la pared de la cámara y la camisa debe ser suficiente ( mm) para permitir el equilibrio de la presión en la cámara. La misma camisa que sea usada para la calibración de las cámaras de ionización del usuario debe ser usada para la dosimetría de referencia. En caso que no sea posible usar la misma camisa de la cámara utilizada durante la calibración en el laboratorio, entonces debe ser usada otra del mismo material y de espesor similar. valores de k Q calculados, la falta de datos respecto al factor de corrección por la pared p wall para cámaras plano - paralelas en haces de fotones de altas energías (Ref. [21]) hace que estas cámaras sean inapropiadas. 24 Los maniquíes plásticos no deben ser usados para dosimetría de referencia. Sin embargo, pueden ser utilizados para mediciones de rutina de control de la calidad, siempre que haya sido establecido un factor de transferencia entre el plástico y el agua. 74

87 6.3. IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Selección del indicador de calidad del haz Para fotones de altas energías producidos por aceleradores de uso clínico la calidad Q del haz es identificada por la razón tejido maniquí TPR 20,10. Esta es la relación entre la dosis absorbida a la profundidad de 20 y 10 cm en el maniquí de agua, medidas con una SCD constante de 100 cm y un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm en el plano de la cámara. 25 La característica más importante del indicador de calidad del haz TPR 20,10 es su independencia de la contaminación electrónica en el haz incidente. El es también una medida del coeficiente de atenuación efectiva que describe el decrecimiento exponencial aproximado de una curva de dosis fotónica en profundidad más allá de la profundidad del máximo de dosis [82 84]. Como el TPR 20,10 se obtiene como el cociente de las dosis, no requiere del uso de factor de corrección por desplazamiento en dos profundidades cuando se usan cámaras cilíndricas. Además, el TPR 20,10 en la mayor parte de las geometrías clínicas no se ve afectado por los pequeños errores sistemáticos en el posicionamiento de la cámara en cada profundidad, debido a que la colocación en las dos posiciones se verá afectado de la misma manera. En la literatura han sido propuestos otros identificadores de la calidad del haz tales como el porciento de dosis en profundidad a 10 cm y la profundidad del 80% 25 El TPR 20,10 también puede ser obtenido de una sencilla relación [79]: TPR 20,10 = PDD 20, donde PDD 20,10 es la razón de los porcientos de dosis en profundidad a la profundidad de 20 y 10 cm para un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm definido en la superficie del maniquí con una SSD de 100 cm. Esta ecuación empírica fue obtenida de una muestra de alrededor de 700 aceleradores y ha confirmado una primera aproximación [80] usada en la Ref. [17]. De forma alternativa, el TPR 20,10 puede ser estimado por un ajuste de los datos del porciento de dosis en profundidad a 10 cm, PDD(10), medido para un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm a una SSD de 100 cm. Por los datos publicados en la Ref. [81] se obtiene: TPR 20,10 = PDD(10) PDD(10) 2 Excepto para la energía más alta de 50 MeV (correspondiente al valor de PDD(10) de 91%), la máxima desviación de los datos con respecto al ajuste es de alrededor del 0.6% y ocurre para PDD(10) = 75%. En el PDD(10) = 91%, la desviación de los datos respecto al ajuste es alrededor del 1%. Debido a que la contaminación electrónica en la profundidad de máximo de dosis absorbida afecta grandemente el porciento de dosis en profundidad a 10 cm, el ajuste debe ser usado sólo como una estimación de la relación entre el TPR 20,10 y el PDD(10), pero no para la calibración del haz. Nótese que sobre los 10 MV, el PDD(10) en el ajuste no coincide con el PDD(10) x usado en la Ref. [51], el cual se refiere exclusivamente a haces puros de fotones, que están sin contaminación electrónica. 75

88 de la dosis en profundidad. Una revisión de los identificadores de la calidad del haz de fotones se muestra en el Anexo III (ver además la Ref. [85]), basada en una descripción proporcionada por la ICRU [29]. Se debe hacer énfasis, sin embargo, que no hay un indicador de calidad del haz que satisfaga todos los posibles requerimientos de un indicador único para todo el rango de energías de este Código de Práctica, ni para todos los posibles aceleradores usados en hospitales y laboratorios de calibración. Esto es muy importante ya que los haces producidos en aceleradores no clínicos de algunos laboratorios de calibración en general no serán idénticos a los de los aceleradores de uso clínico Medición de la calidad del haz SCD FIG. 6. Configuración experimental para la determinación del indicador de calidad del haz Q(TPR 20,10 ). La distancia fuente-cámara (SCD) es mantenida constante a 100 cm y las mediciones se harán con 10 g/cm 2 y 20 g/cm 2 de agua sobre la cámara. El tamaño del campo en la posición del punto de referencia de la cámara es de 10 cm x 10 cm. Puede ser usada una cámara cilíndrica o una plano - paralela. La geometría experimental para la medición del TPR 20,10 se muestra en la Fig. 6. Las condiciones de referencia para las mediciones se presentan en la Tabla 12. Aunque la definición de TPR 20,10 está basada estrictamente en términos de cocientes de dosis absorbidas, el uso de cocientes de ionización brinda una 76

89 precisión aceptable debido a la pequeña variación con la profundidad de las razones de poderes de frenado agua - aire y a la constancia de los factores de perturbación más allá de la profundidad de máximo de dosis. La influencia de los efectos de recombinación en dos profundidades debe ser investigada y tomada en cuenta si hay variación con la profundidad. TABLA 12. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA CALIDAD DEL HAZ DE FOTONES (TPR 20,10 ) Magnitud de influencia Material del maniquí Valor o características de referencia Agua Tipo de cámara Cilíndrica o plano - paralela Profundidades de medición 20 g/cm 2 y 10 g/cm 2 Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SCD Tamaño del campo en la SCD a Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas y plano - paralelas, en las profundidades de medición. 100 cm 10 cm x 10 cm a El tamaño del campo se define en el plano del punto de referencia del detector, colocado a las profundidades recomendadas en el maniquí de agua DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua se muestran en la Tabla

90 TABLA 13. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN HACES DE FOTONES DE ALTAS ENERGIAS Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Profundidad de medición z ref Valor o características de referencia Agua Cilíndrica Para TPR 20,10 < 0.7, 10 g/cm 2 (ó 5 g/cm 2 ) a Para TPR 20,10 0.7, 10 g/cm 2 Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD/SCD Tamaño de campo a b c En el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. En la profundidad de medición z ref. 100 cm b 10 cm x 10 cm c En un reporte ESTRO-OIEA en cálculos de unidades de monitor [77], se recomienda el uso de una profundidad de referencia z ref =10 g/cm 2 para todas las energías de fotones. La constancia de N D,w con la profundidad, reportada por el BIPM [30] valida esta opción. Sin embargo, algunos usuarios pueden preferir el uso de la misma profundidad de referencia que la usada para haces de 60 Co, o sea, z ref =5 g/cm 2, por tanto, ambas opciones son permitidas en este Código de Práctica. Si la dosis de refe rencia ha sido determinada en una geometría isocéntrica, debe ser usada la distancia fuente-eje (SAD) del acelerador incluso si esta no es 100 cm. El tamaño del campo se define en la superficie del maniquí para una geometría de tipo SSD, mientras que para una geometría de tipo SAD se define en el plano del detector, colocado a la profundidad de referencia en el maniquí de agua en el isocentro del equipo. 78

91 Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia. El formalismo general se presenta en la Sección 3. La dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref en agua, en un haz de fotones de calidad Q y en ausencia de la cámara, está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (20) donde M Q es la lectura del dosímetro con el punto de referencia de la cámara ubicado en z ref de acuerdo con las condiciones de referencia dadas en la Sección y corregida por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, calibración del electrómetro, efecto de polaridad y de recombinación de iones como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q 0, y k Q,Qo es el factor específico de la cámara el cual corrige por las diferencias entre la calidad Q o del haz de referencia y la calidad Q que está siendo usada Dosis absorbida en z max La Sección proporciona una metodología para la determinación de dosis absorbida en z ref. Sin embargo, los cálculos de dosimetría clínica frecuentemente son referidos a la profundidad del máximo de dosis z max (o a alguna otra profundidad). Para determinar la dosis absorbida a una determinada profundidad el usuario debe, para el haz dado, usar el PDD del eje central para geometrías de SSD y TPR o TMR para geometrías SAD. En la Sección se describe como generar los datos de PDD del eje central VALORES PARA k Q,Qo La cámara calibrada en 60 Co Cuando la calidad de referencia Q o es 60 Co, k Q,Qo se denota como k Q y N D,w,Qo se denota como N D,w. Los valores calculados para el factor k Q se muestran en la Tabla 14 para un conjunto de calidades Q del usuario (o sea TPR 20,10 ) y un conjunto de tipos de cámaras. Estos valores han sido extraídos de los cálculos de Andreo [20] y pueden ser usados en las profundidades de referencia dadas en la Tabla 13. Una camisa de la cámara de 0.5 mm de espesor de PMMA ha sido usada en el cálculo de todas las cámaras no impermeable; para espesores de la camisa de la cámara menores de 1 mm el cambio del k Q no es mayor de 0.1%. Los valores de k Q para las calidades no 79

92 tabuladas pueden obtenerse por interpolación. A modo de ilustración se muestra en la Fig. 7 un gráfico de los valores calculados de k Q para algunos tipos de cámaras seleccionadas de uso común. En el Anexo II se describen las razones de los poderes de frenado y de los factores de perturbación usados para calcular k Q. Se enfatiza que los valores de k Q calculados no pueden distinguir las variaciones de cámara a cámara cuando estas son de un mismo tipo y el uso de los mismos introduce incertidumbres mayores que en el caso de que sean medidos directamente (ver Sección 6.8). Nótese que no existe una calidad Q que corresponda al 60 Co, para la cual todos los valores del k Q son iguales a Mientras que en principio existe un valor de TPR 20,10 que correspondería a un espectro puro de 60 Co, la respuesta de una cámara en particular en un haz de un acelerador con igual TPR 20,10 depende de su respuesta energética en todo el espectro, y no necesariamente será el mismo que para el 60 Co. Además existe un considerable desacuerdo en la literatura acerca de cuál es el TPR 20,10 de un haz de 60 Co (0.568 para el haz en la Ref. [86]; en la Ref. [81, 87, 88]; en la Ref. [89]; en la Ref. [90], etc.), así que no puede usarse un solo valor de referencia. 80

93 TABLA 14. VALORES CALCULADOS DE k Q PARA HACES DE FOTONES DE ALTAS ENERGIAS PARA VARIAS CAMARAS DE IONIZACION CILINDRICAS EN FUNCION DE LA CALIDAD DEL HAZ TPR 20;10 (adaptado de Andreo [20]) Calidad del haz TPR 20 j, Tipo cámara ionización a Capintec PR-05P mini Capintec PR-05 mini Capintec PR-06C/G Farmer Exradin A2 Spokas Exradin T2 Spokas Exradin A 1 mini Shonka Exradin Tl mini Shonka Exradin A 12 Farmer Far West Tech. 1C FZHTK Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Farmer shortened Nuclear Assoc Farmer Nuclear Assoc Farmer

94 TABLA 14. (cont.) NE NE 25 15/ NE NE 2505 Farmer NE 2505/A Farmer NE 2505/3, 3A Farmer NE 2505/3, 3B Farmer NE2571 Farmer NE2581 Farmer NE 2561/2611 Sec. Std PTW micro PTW rigid PTW rigid PTW PTW /30010 Farmer PTW 30002/ Farmer PTW 30004/30012 Farmer PTW 30006/30013 Farmer PTW flexible PTW flexible SNC Farmer SNC Farmer Victoreen Radocon III

95 TABLA 14. (cont.) Victoreen Radocon II 555 Victoreen Victoreen Victoreen Victoreen Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Farmer shortened Scdx-Wellhofer 1C 69 Farmer Scdx-Wellhofer 1C 70 Farmer a Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen con todos los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas por su uso clínico actual. 83

96 FIG. 7. Ajustes sigmoidales de valores calculados de k Q para varias cámaras de ionización cilíndricas usadas comúnmente para dosimetría de referencia en función de la calidad del haz de fotones, Q(TPR 20,10 ). Los símbolos claros corresponden a cámaras de ionización con pared de grafito y los oscuros a las de pared de plástico. Datos de la Tabla La cámara calibrada en un conjunto de calidades de haces de fotones Para una cámara calibrada en un conjunto de calidades de haces de fotones, el resultado del laboratorio de calibración será presentado en forma de un factor de calibración N D,w,Qo y un grupo de factores k Q,Qo medidos. Posteriormente, el valor para k Q,Qo en la calidad Q del usuario puede ser obtenida por interpolación. El factor N D,w, y el k Q,Qo resultante son usados directamente en la ecuación (20). Cuando el laboratorio de calibración proporciona una serie de factores de calibración N D,w,Q, los datos pueden ser primeramente convertidos al formato anterior seleccionando una de las calidades de haces de fotones usadas por el laboratorio de calibración como calidad de referencia Q o. Los factores k Q,Qo se evalúan usando: 84 N Calidad del haz de fotones, Q (TPR ) D, w, Q k Q, Q = (21) 0 ND, w, Q 0

97 La interpolación para determinar k Q,Qo en la calidad Q del usuario procede según lo anterior. Nótese que cuando la calidad Q de referencia es 60 Co, k Q,Qo se denota por k Q y N D,w,Qo se denota por N D,w. Una vez que los valores experimentales para N D,w,Qo y k Q,Qo han sido obtenidos para una cámara en particular, puede no ser necesario que el usuario calibre esta cámara cada vez en todas las calidades Q, sino sólo en la calidad de referencia Q o. En este caso el nuevo factor de calibración N D,w,Qo puede ser usado en conjunto con los valores existentes de k Q,Qo y la dependencia de la calidad de esta cámara (valores de k Q,Qo ) necesita ser verificada cada tercer ciclo de calibración de la cámara o si el usuario sospecha que la cámara haya sufrido algún daño. No es necesario que la calibración a la calidad de referencia sea realizada en el mismo laboratorio donde fueron medidos los valores experimentales de k Q,Qo. Nótese, sin embargo, que este procedimiento no debe ser repetido más de dos veces sucesivas; la cámara debe ser recalibrada para todas las calidades al menos cada 6 años La cámara calibrada en Q o con valores genéricos experimentales de k Q,Qo En ocasiones los laboratorios de calibración proporcionan valores experimentales genéricos de k Q,Qo medidos para un tipo de cámara en particular, junto a un valor experimental de N D,w,Qo para la cámara del usuario donde la calidad de referencia Q o es usualmente 60 Co. Sólo se recomiendan para el uso en este Código de Práctica aquellos valores genéricos de k Q,Qo que han sido obtenidos por un laboratorio de calibración a partir de una muestra grande de cámaras de ionización y cuya desviación estándar de cámara a cámara es pequeña (ver Sección 4.1). No son recomendados los valores genéricos que no son determinados por un laboratorio de calibración. Se debe hacer énfasis en que los valores de k Q,Qo medidos directamente para una cámara dentro de un grupo del mismo tipo, es la opción que se prefiere en este Código de Práctica, seguido por los valores de k Q,Qo calculados para un tipo dado de cámara que se muestran en la Tabla 14. Nótese que si existen los valores genéricos de k Q,Qo (medidos para un tipo particular de cámara), estos deben ser usados sólo si cumplen los criterios expresados en la Sección CALIBRACION CRUZADA DE CAMARAS DE IONIZACION DE CAMPO Como puede verse en la Sección 6.2.1, una cámara de campo puede ser calibrada de manera cruzada respecto a una cámara de referencia calibrada en la calidad de referencia Q o. Las cámaras son comparadas colocándolas alternativamente en el maniquí de agua con sus puntos de referencia en z ref (es posible una intercomparación simultánea como configuración alternativa). 85

98 El factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para la cámara de ionización de campo está dada por N field D w, Q M ref field N ref D, w, Q, = (22) M o 0 donde M ref y M field son las lecturas por unidad de monitor (UM) para las cámaras de referencia y la de campo respectivamente, corregidas por las magnitudes de influencia como la temperatura y presión, la calibración del electrómetro, el efecto de polaridad y la recombinación de iones como se describe en el formulario (ver también la Sección 4.4.3) y N D,w,Qo ref es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para la cámara de referencia. Preferiblemente, las lecturas M ref y M field deben ser los promedios de (M ref /M em ) y (M field /M em ), donde (M ref /M em ) i y (M field /M em ) i son, respectivamente, los cocientes de las lecturas del detector de referencia y del instrumento de campo con respecto a un monitor externo. El monitor externo debe ser colocado preferiblemente dentro del maniquí aproximadamente a la profundidad z ref pero a una distancia de 3 4 cm del centro de la cámara, a lo largo del eje principal del campo, en el plano transversal del haz. Nótese que en el caso de una medición simultánea, no es necesario un monitor externo, siempre que el perfil del haz sea adecuadamente uniforme. La cámara de campo con el factor de calibración N D,w,Qo field puede ser usada en lo sucesivo para la determinación de dosis absorbida en agua en el haz del usuario usando el procedimiento de la Sección 6.4.2, donde N D,w,Qo es sustituido por N D,w,Qo field MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA La dosimetría clínica requiere de mediciones de PDD, TPR o TMR, distribuciones de isodosis, perfiles transversales del haz y factores de campo en función del tamaño y forma del campo para las condiciones de referencia y de no referencia. Tales mediciones deben ser hechas para todas las posibles combinaciones de energía, tamaños de campo y SSD o SAD usadas para el tratamiento de radioterapia Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Todas las mediciones deben seguir las recomendaciones hechas en la Sección 4.2 con respecto a la elección de maniquíes y dosímetros, aunque pueden ser usados otros tipos de detectores. Para las mediciones de curvas de ionización en profundidad, se recomiendan las cámaras de ionización plano - paralelas. Si en su 86

99 lugar se usa una cámara de ionización cilíndrica, entonces debe tenerse en cuenta el punto efectivo de medición de la cámara. Esto requiere que la distribución completa de la ionización en profundidad se desplace hacia la superficie una distancia igual a 0.6r cyl [17, 21], donde r cyl es el radio de la cavidad de la cámara de ionización cilíndrica. Para realizar mediciones exactas en la región de equilibrio, debe usarse las cámaras de extrapolación o cámaras plano - paralelas con buen anillo de guarda. Se debe prestar cuidadosa atención al uso de ciertos detectores sólidos (algunos tipos de detectores de diodos y diamante) para la medición de distribución de dosis en profundidad (ver, por ejemplo, Ref. [21]), solo se debe elegir para estas mediciones un detector de estado sólido cuya respuesta haya sido verificada regularmente con respecto al detector de referencia (cámara de ionización). Puesto que las razones de poderes de frenado y de efectos de perturbación pueden ser asumidas con exactitud razonable como independientes de la profundidad para una calidad dada del haz y del tamaño de campo, las distribuciones relativas de ionización pueden ser usadas como distribuciones relativas de dosis absorbidas, al menos en la profundidad de máximo de dosis y más allá de ella Factores de campo El factor de campo puede ser determinado como el cociente de las lecturas corregidas del dosímetro medidas en un grupo de condiciones de no referencia con respecto a las medidas en condiciones de referencia. Estas mediciones son hechas generalmente en la profundidad de máximo de dosis o en la profundidad de referencia [77] y corregidas a la profundidad de máximo de dosis usando los datos de PDD (o TMR). Cuando los factores de campo son medidos en un haz abierto así como en un haz con filtro en cuña, se debe prestar especial atención a la unifo rmidad de la fluencia dentro de la cavidad de la cámara. Esto es de especial importancia para tamaños de campo menores de 5 cm x 5 cm. Algunos aceleradores tienen perfiles del haz de fotones en forma de V muy pronunciada, los cuales usualmente varían con la profundidad y el tamaño del campo. Para detectores grandes puede hacerse difícil corregir el efecto de esta variación con exactitud. Las cámaras tipo dedal con una cavidad grande y las plano - paralelas con grandes electrodos de colección (ver Sección 4.21 para requerimientos de las cámaras) deben ser por consiguiente evitadas en situaciones donde los haces tengan perfiles de forma de V pronunciada. En haces de fotones con filtros en cuña la intensidad de la radiación varía marcadamente en la dirección de la cuña. Para las medidas de rendimiento en tales haces la dimensión del detector en la dirección de la cuña debe ser la menor posible. Se recomienda una cámara tipo dedal pequeña, alineada con su eje orientado perpendicularmente a la dirección de la cuña. La coincidencia del eje 87

100 central del haz, el colimador y la cuña debe ser garantizada previo a hacer las medidas de rendimiento INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA Cuando es usado un dosímetro de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua en el haz del usuario, las incertidumbres de las diferentes magnitudes físicas o procedimientos que contribuyen a la determinación de la dosis pueden ser divididas en dos pasos. El Paso 1 considera las incertidumbres en la calibración del dosímetro de referencia del usuario en términos de N D,w en el laboratorio. El Paso 2 tiene que ver con la calibración del haz del usuario e incluye las incertidumbres asociadas con las mediciones en el punto de referencia en el maniquí de agua. El Paso 2 también incluye la incertidumbre en el valor de k Q. Las incertidumbres de los factores que contribuyen a la incertidumbre de los valores k Q calculados pueden encontrarse en el Anexo II. Combinando cuadráticamente las incertidumbres en los diferentes pasos obtenemos la incertidumbre estándar combinada para la determinación de la dosis absorbida en agua en el punto de referencia. Un estimado de las incertidumbres en la calibración de un haz de fotones de altas energías se muestra en la Tabla 15. Cuando la calibración del dosímetro de referencia se lleva a cabo en un haz de 60 Co de un LSCD, la incertidumbre estándar combinada en D w es comúnmente estimada alrededor del 1.5%, y basada en valores calculados de k Q. Este estimado puede variar dependiendo de la incertidumbre aportada por el laboratorio de calibración. Si la calibración del dosímetro de referencia se lleva a cabo en un LPCD, pero son usados los valores calculados de k Q, no se espera disminución en la incertidumbre final en D w puesto que está dominada por los valores de k Q. Si estos valores son medidos en un LPCD para la cámara del usuario, la incertidumbre en D w disminuye hasta alrededor del 1.2%. Si es usado un dosímetro de campo, la incertidumbre en la determinación de la dosis aumenta (aproximadamente en un 0.2%) debido al paso adicional de la calibración cruzada del dosímetro de campo respecto al dosímetro de referencia. 88

101 TABLA 15. INCERTIDUMBRE a ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA Y PARA UN HAZ DE FOTONES DE ALTAS ENERGIAS, BASADA EN UNA CAMARA CALIBRADA EN RADIACION GAMMA DE 60 Co. Magnitud física o procedimiento Paso 1: Laboratorios de calibración b Factor de calibración N D,w del patrón secundario en el LPCD. Incertidumbre relativa estándar (%) Estabilidad a largo plazo del patrón secundario. 0.1 Factor de calibración N D,w del dosímetro del usuario en el laboratorio secundario. Incertidumbre combinada del paso Paso 2: Haz de fotones de altas energías del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario. 0.3 Establecimiento de las condiciones de referencia. 0.4 Lectura M Q del dosímetro respecto al monitor del haz. 0.6 Corrección por magnitudes de influencia k i. 0.4 Corrección por la calidad del haz k Q (valores calculados) Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre estándar combinada de D w (pasos ) a Ver la Guía ISO para la expresión de incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados mostrados en la Tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre en los factores de calibración aportada por los laboratorios de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. b Si la calibración del dosímetro del usuario es realizada en un LPCD, entonces la incertidumbre estándar combinada en el paso 1 es menor. La incertidumbre estándar combinada en D w debe ser ajustada en consecuencia. c Si k Q es medida en un LPCD para la cámara del usuario, su incertidumbre es aproximadamente del orden de 0.7% c

102 6.9. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de fotones de altas energías. Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento con radiaciones y condiciones de referencia para la determinación de D w,q Acelerador: Potencial Nominal del Ac.: MV Tasa de dosis nominal: UM/min Calidad del haz, Q(TPR 20,10 ): Maniquí de referencia: agua Geometría: SSD SAD Tamaño de campo de referencia: 10 x 10 cm x cm Distancia de referencia: cm Profundidad de referencia z ref : g/cm 2 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo de la CI: No. Serie: Pared de la cámara: material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara impermeable: material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí: material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua a N D,w,Qo = Gy/nC Gy/div Calidad de calibración Q 60 o Co haz de fotones Profundidad de calibración: g/cm 2 Si Q o es un haz de fotones, dar TPR 20,10 : Condiciones de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel.: % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calibración: +ve -ve corregido por efecto de polaridad Polaridad usuario: +ve -ve Laboratorio de calibración: Fecha: Modelo del Electrómetro: No. Serie: 90

103 Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango: Si es afirmativo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Lectura del dosímetro b y corrección por magnitudes de influencia Lectura no corregida del dosímetro con V 1 y polaridad del usuario: div Unidades de monitor correspondiente: UM Razón de la lectura del dosímetro y las unidades de monitor: M l = nc/um div/um (i) Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum. Relat.(si se conoce): % ( T ) k TP = = T ( ) (ii) Factor de calibración del electrómetro c k elec : nc/div adimensional k elec = (iii) Corrección por polaridad d lectura en + V 1 : M + = lectura en V l : M - = 0 nc (iv) M+ + M k pol = 2M Corrección por recombinación (método de dos voltajes) = Voltajes de polarización: V 1 (normal) = V V 2 (reducido)= V Lecturas e con cada voltaje: M 1 = M 2 = Razón de voltajes V 1 /V 2 = Razón entre las lecturas: M 1 /M 2 = Usar la Tabla 9 para un haz de tipo: pulsado pulsado barrido a o = a 1 = a 2 = M1 M 1 k s = a0 + a1 + = M 2 M 2 Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V 1 : M Q = M 1 /k TP k elec k pol k s = nc/um div/um 2 f,g 91

104 4. Tasa de dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref Factor de corrección por la calidad del haz del usuario Q: k Q,Qo = tomado de Tabla 14 Otra, especificar: D w (z ref ) = M Q N D,w,Qo = Gy/UM 5. Tasa de dosis absorbida en agua a la profundidad de máximo de dosis z max Profundidad de máximo de dosis: z max = g/cm 2 (iii) Geometría SSD Porciento de dosis en profundidad en z ref para un tamaño de campo de 10cmx10cm: PDD (z ref = g/cm 2 )= % Calibración del monitor en dosis absorbida en z max : D w,q (z max ) = 100 D w,q (z ref )/PDD(z ref ) = Gy/UM (iv) Geometría SAD TMR en z ref para un tamaño de campo de 10cmx10cm: TMR (z ref = g/cm 2 ) = Calibración del monitor en dosis absorvida en z max : D w,q (z max ) = D w,q (z ref )/TMR(z ref ) = Gy/UM a b c d e f Nótese que si Q o es 60 Co, N D,w,Qo se denota por N D,w. Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y ser corregidas en caso que sea necesario. Si el electrómetro no está calibrado independientemente, k elec =1. M en el denominador de k pol denota la lectura con la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (M + o M - ) y la lectura en un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado la corrección por polaridad. En caso contrario k pol se determina de acuerdo a: lectura en +V 1 para la calidad Q o : M + = lectura en V 1 para la calidad Q o : M - = k pol = [( M + + M ) M ] [( M + M ) M ] + = Rigurosamente, las lecturas deben ser corregidas por el efecto de polaridad (promedio de ambas polaridades). Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser el promedio de los cocientes de M 1 o M 2 y la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado una corrección por recombinación. De lo contrario el factor k s = k s /k s,qo debe ser usado en lugar de k s. Cuando Q 0 es 60 Co, k s,qo (en el laboratorio de calibración) será normalmente cercano a la unidad y el efecto por no usar esta ecuación será insignificante en la mayor parte de los casos. Q Q0 92

105 g Chequear que k s M 1 V 1 1 M 2 1 V 1 2 h Nótese que si Q 0 es 60 Co, k Q,Qo se denota por k Q, como se muestra en la Tabla

106 7. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE ELECTRONES DE ALTA ENERGIA 7.1 GENERALIDADES Esta Sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) y recomendaciones para la dosimetría relativa en haces clínicos de electrones con energías en el rango de 3 50 MeV. Esta está basada en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w,Qo para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q o. Esta calidad de referencia puede ser la radiación gamma de 60 Co o una calidad de haz de electrones. Para este último caso, el dosímetro puede ser calibrado directamente en un laboratorio de calibración o por calibración cruzada en un haz clínico de electrones. Además de tener su fundamento en patrones de dosis absorbida, el cambio más significativo de la práctica corriente es el uso de una nueva profundidad de referencia. Esta profundidad se ha introducido para reducir significativamente la influencia de las diferencias espectrales entre los diferentes aceleradores así como de la contaminación electrónica y fotónica en los haces clínicos de electrones [21, 91]. Para simplificar, las calidades de haz y todos los factores dependientes de la calidad del haz (incluyendo la nueva profundidad de referencia) se expresan en términos de profundidad de semirreducción, R 50, más bien que de la energía del haz. Este cambio se asemeja a la práctica establecida en dosimetría de fotones, donde las calidades del haz son expresadas en términos de penetración del haz EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización dadas en la Sección deben ser seguidas. Las cámaras plano - paralelas son las recomendadas para todas las calidades de haz y tienen que ser usadas para las calidades de haz R 50 < 4 g/cm 2 (E o 10 MeV). 26 Idealmente, la cámara debe ser calibrada en un haz de electrones, directamente en un laboratorio de calibración o por calibración cruzada en un haz clínico de electrones. El punto de referencia de la cámara plano - paralela es tomado en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha 26 Se asume la relación aproximada E o = 2.33R 50, donde E o es la energía media en MeV en la superficie del maniquí y R 50 se expresa en g/cm 2. El valor formulado para R 50 toma primacía sobre el formulado para E o. 94

107 ventana. Este punto debe ser colocado en el punto de interés en el maniquí. El espesor de la ventana de la cámara (en mm y en mg/cm 2 ) para varios tipos de cámaras plano - paralelas se muestran en la Tabla 4. Para calidades de haz R 50 4 g/cm 2 (E o 10 MeV) pueden ser usadas cámaras cilíndricas. El punto de referencia de la cámara cilíndrica se toma en el eje de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad. Para mediciones en haces de electrones este punto de referencia debe ser colocado a una distancia 0.5r cyl más profunda que el punto de interés en el maniquí, donde r cyl es el radio de la cavidad de aire. 27 Los valores de r cyl para una serie de tipos de cámaras cilíndricas se muestran en la Tabla Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones respecto a los maniquíes y las camisas de las cámaras dadas en las Secciones y deben ser seguidas, tanto para la determinación de la dosis absorbida como para la identificación de la calidad del haz. Para las mediciones en haces de electrones se recomienda como medio de referencia el agua. El maniquí de agua debe sobrepasar al menos en 5 cm, los cuatro lados del tamaño del mayor campo. Debe también tener un margen mínimo de 5 g/cm 2 más allá de la profundidad máxima de medición. En un haz horizontal de electrones, la ventana del maniquí debe ser de plástico y de un espesor t win entre 0.2 cm y 0.5 cm. 28 El espesor equivalente a agua de la ventana del maniquí (en g/cm 2 ) debe ser tenido en cuenta cuando se coloca la cámara a la profundidad de medición deseada. El espesor se calcula como el producto t win ρ pl, donde ρ pl es la densidad del plástico (en g/cm 3 ). Para los plásticos más usados comúnmente, el PMMA y el poliestireno claro, pueden ser usados los valores nominales ρ PMMA = 1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno = 1.06 g/cm 3 [64]. 27 Como con el concepto de punto efectivo de medición (ver Sección 1.6), el posicionamiento de la cámara de esta manera se usa para evitar tener que corregir por el gradiente de fluencia. Esto tiene una particular importancia ya que de acuerdo con las Ref. [17, 21], la profundidad de referencia como se define en este Código de Práctica no siempre coincide con aquella del máximo de dosis. 28 Una ventana de solo unos milímetros de espesor puede inclinarse ligeramente hacia fuera debido a la presión del agua en su superficie interna. Cualquier efecto semejante debe considerarse cuando se coloca la cámara en la profundidad de interés, particularmente en haces de electrones de baja energía. 95

108 Bajo ciertas circunstancias y para calidades del haz R 50 < 4 g/cm 2 (E o 10 MeV), puede ser usado un maniquí de plástico; entonces todas las profundidades deben ser llevadas a escala de forma apropiada (ver Secciones y 7.8). 29 Las cámaras plano - paralelas, si no son intrínsecamente sumergibles en agua ni están dotadas de cubierta impermeable, deben ser usadas con una protección impermeable, preferiblemente de PMMA o de un material equivalente al de la pared de la cámara. Idealmente no debe haber más de 1 mm de material añadido por delante y por detrás de la cavidad de aire. Las cámaras cilíndricas deben ser usadas en una camisa de PMMA, preferiblemente de espesor no mayor que 1.0 mm. El espacio de aire entre la pared de la cámara y la camisa debe ser tal ( mm), que permita que la presión del aire dentro de la cámara se iguale a la presión ambiental. En las condiciones del usuario para ambos tipos de cámara, se debe usar para la determinación de la dosis absorbida en agua, la misma protección impermeable (o una similar) que la usada para la calibración en el laboratorio. Rigurosamente, cuando es usado en conjunto con los valores calculados para k Q,Qo, dados en esta sección, el espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la pared de la cámara y de cualquier material impermeable, debe ser tomado en cuenta cuando se coloca la cámara en el punto de interés. Sin embargo, este es un efecto muy pequeño y puede ser ignorado en la práctica. Para comentarios generales sobre el pocisionamiento de la cámara, ver Sección IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Selección del indicador de calidad del haz Para haces de electrones el indicador de calidad del haz es la profundidad de semirreducción R 50 en agua. Esta es la profundidad en agua (en g/cm 2 ), a la cual la dosis absorbida es el 50% del valor de la dosis absorbida máxima, medida con una distancia fuente-superficie SSD constante de 100 cm y un tamaño de campo en la superficie del maniquí de al menos 10 cm x 10 cm para una R 50 7g/cm 2 (E 0 16 MeV), y de al menos 20 cm x 20 cm para una R 50 > 7g/cm 2 (E 0 16 MeV). Nótese en la Ref. [21], que algunos aceleradores de electrones de alta energía tienen una pobre homogeneidad intrínseca para tamaños de campo grandes, lo cual puede mejorar para tamaños de campo pequeños como resultado de los electrones dispersados desde el colimador (o desde los aplicadores, conos etc.). En tales casos puede usarse un tamaño de campo menor que 20 cm x 20 cm siempre que R 50 no 29 Los maniquíes de plástico pueden ser usados para mediciones de rutina de control de calidad, siempre que haya sido establecido un factor de transferencia entre el plástico y el agua en el momento de la calibración del haz. 96

109 cambie en mucho más que 0.1g/cm 2 con respecto al valor medido para el campo de 20 cm x 20 cm. La elección de R 50 como el indicador de calidad del haz es un cambio de la práctica corriente de identificación de la calidad del haz en términos de la energía media E 0 en la superficie del maniquí. Como E 0 es normalmente derivada de R 50, este cambio en el indicador de la calidad del haz es meramente una simplificación que evita la necesidad de una conversión a energía Medición de la calidad del haz TABLA 16. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA CALIDAD DEL HAZ DE ELECTRONES (R 50 ) Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo en la superficie del maniquí a Valor o características de referencia Para R 50 4 g/cm 2, agua Para R 50 < 4 g/cm 2, agua o plástico Para R 50 4 g/cm 2, plano-paralela o cilíndrica Para R 50 < 4 g/cm 2, plano-paralela Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de dicha ventana. Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas, en el punto de interés. Para cámaras cilíndricas, 0.5r cyl más profundo que el punto de interés. 100 cm Para R 50 7 g/cm 2, al menos 10 cm x 10 cm Para R 50 > 7 g/cm 2, al menos 20 cm x 20 cm a Un tamaño de campo menor de 20 cm x 20 cm puede ser usado siempre que R 50 no cambie en mucho más de 0.1 g/cm 2 con respecto al valor medido para el campo de 20 cm x 20 cm. Las condiciones de referencia para la determinación de R 50 se muestran en la Tabla 16. Para todas las calidades de haz la cámara plano - paralela es la mejor elección como detector para la medición de R 50. Para calidades del haz R 50 4 g/cm 2 (E 0 10 MeV), puede ser usada una cámara cilíndrica, con el punto de referencia 97

110 colocado 0.5r cyl más profundo que el punto de interés del maniquí. Se recomienda usar un maniquí de agua. En un haz vertical la dirección del barrido debe ser hacia la superficie para reducir el efecto de formación de meniscos. Para calidades del haz R 50 < 4 g/cm 2 (E 0 10 MeV), puede ser usado un maniquí de plástico, en cuyo caso todas las profundidades se deben llevar a escala de acuerdo con el procedimiento descrito en la Sección 7.8. Las correcciones por recombinación de iones y por polaridad son requeridas para todas las profundidades (ver Sección 4.4.3). Estas pueden ser derivadas de un grupo reducido de mediciones representativas, por ejemplo cerca de la superficie, el máximo de ionización y las profundidades correspondientes al 90% y 50% del máximo de ionización. Para mediciones hechas en un período corto de tiempo, no será necesario hacer correcciones por presión o temperatura del aire. Cuando se usa una cámara de ionización, la magnitud que se mide es el 50% de la distribución de ionización en profundidad en agua, R 50,ion. Esta es la profundidad en agua (g/cm 2 ), en la cual la corriente de ionización es el 50% de su valor máximo. El valor de la profundidad de semirreducción para la distribución de dosis en profundidaden agua, R 50 se obtiene usando [92]: R 50 = R 50,ion 0.06 g/cm 2 (R 50,ion 10 g/cm 2 ) R 50 = R 50,ion 0.37 g/cm 2 (R 50,ion > 10 g/cm 2 ) (23) Como una alternativa al uso de la cámara de ionización para determinar R 50, pueden ser usados otros detectores (por ejemplo de diodos, diamante, etc.). En este caso el usuario debe verificar que el detector es adecuado para mediciones de dosis en profundidad mediante la comparación con una cámara de ionización en un grupo de calidades de haz representativas DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de electrones se muestran en la Tabla 17. Ya que la selección precisa del tamaño del campo no es crítica [21], lo que se usa para la normalización de los factores de campo es la selección conveniente del tamaño del campo de referencia, sujeto a la restricción de que este no debe ser menor de 10 cm x 10 cm en la superficie del maniquí. La profundidad de referencia z ref está dada por [91] 98 z ref = 0.6 R g/cm 2 (R 50 en g/cm 2 ) (24)

111 Esta profundidad está próxima a la profundidad z max del máximo de dosis absorbida para las calidades del haz R 50 < 4 g/cm 2 (E 0 10 MeV), pero para calidades del haz superiores es más profunda que z max. Está reconocido que esta elección de la profundidad de referencia puede ser menos conveniente que el recomendado en la Ref. [17], ya que para un acelerador dado, dos haces de referencia no tendrán la misma profundidad de referencia. Sin embargo, la nueva profundidad ha mostrado una significativa reducción de las variaciones de los factores de calibración [91] de equipo a equipo y la exactitud ganada justifica su uso, particularmente para los tipos de cámaras plano - paralelas. Debe notarse que al recomendar que la dosimetría de referencia para alta energía se realice a una profundidad más allá de z max, para las cámaras cilíndricas la incertidumbre surgida por los efectos de perturbación de la cavidad puede ser mayor. En el peor de los casos, alrededor de R 50 = 5 g/cm 2 (E 0 alrededor de 12 MeV) el aumento de la incertidumbre es aproximadamente del 0.3%. TABLA 17. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE DOSIS ABSORBIDA EN HACES DE ELECTRONES. Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Valor o características de referencia Para R 50 4 g/cm 2, agua Para R 50 < 4 g/cm 2, agua o plástico Para R 50 4 g/cm 2, plano - paralela o cilíndrica Para R 50 < 4 g/cm 2, plano - paralela Profundidad de medición 0.6 R g/cm 2 z ref Punto d e referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo en la superficie del maniquí Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas, en z ref. Para cámaras cilíndricas, 0.5r cyl más profundo que z ref 100 cm 10 cm x 10 cm o el que se use para la normalización de los factores de campo, siempre que sea el mayor. 99

112 Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia El formalismo general se muestra en la Sección 3. La dosis absorbida en agua a la profundidad de referencia z ref en agua, en un haz de electrones de calidad Q y en ausencia de la cámara, está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (25) donde M Q es la lectura del dosímetro corregida por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, la calibración del electrómetro, efecto de polaridad y recombinación de iones como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). La cámara debe ser colocada de acuerdo con las condiciones de referencia, como se muestra en la Tabla 17. N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q o y k Q,Qo es el factor específico de la cámara que corrige por las diferencias entre la calidad Q o del haz de referencia y la calidad del haz del usuario Q Dosis absorbida en z maz La normalización para uso clínico tiene lugar muy frecuentemente a la profundidad del máximo de dosis z max, la cual en este Código de Práctica no siempre coincide con z ref. Para determinar la dosis absorbida en z max el usuario debe, para un determinado haz, usar la distribución de dosis en profundidad sobre el eje central para convertir la dosis absorbida en z ref a la de z max. La medición de las distribuciones de dosis en profundidad es discutida en la Sección VALORES PARA k Q,Qo El formalismo general se muestra en la Sección 3. El tratamiento modificado de k Q,Qo para cámaras calibradas de forma cruzada en el haz de electrones del usuario, como se describe en la Sección 3.2.1, es discutido en la Sección 7.6, el cual puede ser también aplicado a cámaras calibradas directamente en laboratorios de calibración en una calidad de haz de electrones. Las razones de poderes de frenado y los factores de perturbación usados en el cálculo de k Q,Qo se describen en el Anexo II. 100

113 Cámara calibrada en 60 Co Cuando la calidad de referencia Q o es 60 Co, el factor k Q,Qo se denota por k Q. Los valores calculados para k Q son mostrados en la Tabla 18 para una serie de calidades Q del usuario y para un grupo de tipos de cámara; los valores para las calidades no tabuladas pueden ser obtenidos mediante interpolación. Estos datos también se muestran en las Figuras 8 y 9 para tipos de cámaras plano - paralelas y cilíndricas, respectivamente. Nótese que si existen valores específicos para k Q (medidos para un tipo particular de cámara), estos deben ser usados solamente si cumplen el criterio expresado en la Sección Cámara calibrada en una serie de calidades de haz de electrones Para una cámara calibrada en una serie de calidades de haz de electrones, los datos del laboratorio de calibración id ealmente serán presentados como un factor de calibración N,D,w,Qo determinado en un haz de electrones de referencia de calidad Q o y uno o más factores k Q,Qo medidos, correspondientes a otras calidades de calibración Q. Sin embargo, si los datos de la calibración son en forma de un grupo de factores de calibración N D,w,Q, entonces una de las calidades 30 deberá ser seleccionada como calidad de calibración de referencia Q o. El factor de calibración correspondiente se denota por N D,w,Qo y el resto de los factores N D,w,Q se expresan como una serie de factores k Q,Qo usando la relación N D, w, Q k Q, Q = (26) 0 ND, w, Q 0 Si la calidad del haz del usuario Q no se corresponde con ninguna de las calidades de haz de calibración, el valor de k Q,Qo a usar en la ecuación (25) puede obtenerse por interpolación. Una cámara calibrada en una serie de calidades de haz puede ser recalibrada en lo sucesivo en la calidad de calibración de referencia Q o solamente. En este caso, el nuevo valor para N D,w,Qo debe ser usado junto con los valores para k Q,Qo medidos previamente. Sin embargo, este procedimiento no debe repetirse más de dos veces sucesivas; la cámara 30 La selección aquí no es crítica; la apropiada es la calidad correspondiente al factor N D,w,Q con la menor incertidumbre relativa, de lo contrario será una calidad cercana a la mitad del rango. 101

114 debe ser recalibrada en todas las calidades al menos cada seis años 31, o en caso de que el usuario sospeche que ha sufrido algún daño CALIBRACION CRUZADA DE CAMARAS DE IONIZACION La calibración cruzada se refiere a la calibración de una cámara de usuario por comparación directa en un haz apropiado del usuario respecto a una cámara de referencia que haya sido calibrada previamente. Un ejemplo particular de esto es la calibración cruzada de una cámara plano - paralela para uso en haces de electrones respecto a una cámara cilíndrica de referencia calibrada en radiación gamma de 60 Co. A pesar del paso adicional, tal calibración cruzada generalmente termina en una determinación de dosis absorbida en agua usando una cámara plano - paralela que es más confiable que la que se logra con el uso de una cámara plano - paralela calibrada directamente en 60 Co, fundamentalmente porque son evitados los problemas asociados con la corrección p wall para cámaras plano - paralelas en 60 Co que se introducen durante la determinación de k Q,Qo. Los factores k Q,Qo modificados para ser usados con la cámara calibrada de forma cruzada se describen en la Sección Como es de notar en la Sección 4.3, este procedimiento no debe ser usado para cámaras cuya estabilidad no haya sido demostrada dentro de un período que no exceda los cinco años. 102

115 TABLA 18. VALORES CALCULADOS DE k Q PARA HACES DE ELECTRONES, PARA VARIOS TIPOS DE CAMARAS CALIBRADAS EN RADIACION GAMMA DE 60 Co, EN FUNCION DE LA CALIDAD DEL HAZ R 50 (los datos se obtienen usando valores para las razones de poderes de frenado y los factores de perturbación, como se muestra en el Anexo II) Tipo de cámara Calidad del haz R 50 (g/cm 2 ) de ionización a Cámaras plano - paralelas para Attix RMI Capintec PS Exradin P Holt (Memorial) NACP / Calcam Markus Roos Cámaras cilíndricas cas Capintec PR06C (Farmer) Exradin A (Spokas) Exradin T (Spokas) Exradin A (Farmer) NE2571 (Guarded Farmer) NE2581 (Robust Farmer) 103

116 TABLA 18. (cont.) PTW /30010 (Farmer) PTW 30002/ (Farmer) PTW 30004/ (Farmer) PTW / (flexible) Victoreen Victoreen Victoreen a Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen con todos los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas por su uso clínico actual. 104

117 Indice de calidad del haz, R 50 ( g/cm 2 ) FIG. 8. Valores de k Q calculados para haces de electrones, para varios tipos de cámaras plano - paralelas calibradas en radiación gamma de 60 Co. Indice de calidad del haz, R 50 ( g/cm 2 ) FIG. 9. Valores de k Q calculados para haces de electrones para varios tipos de cámaras cilíndricas calibradas en radiación gamma de 60 Co. 105

118 Procedimiento para la calibración cruzada Debe ser usada la más alta energía de electrones disponible; se recomienda que R 50 > 7 g/cm 2 (E 0 16 MeV). La cámara de referencia y la que va a ser calibrada son comparadas colocándolas alternativamente a la profundidad de referencia z ref en agua en correspondencia con las condiciones de referencia para cada una (ver Tabla 17). El factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para la cámara bajo calibración, en la calidad Q cross de calibración cruzada, está dada por N x D, w, Q = cross M M ref Qcross x Qcross N ref ref k D, w, Q0 Qcross, Q0 (27) donde M ref Qcross y M x Qcross son las lecturas del dosímetro para la cámara de referencia y la cámara bajo calibración, respectivamente, corregidas por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, calibración del electrómetro, efecto de polaridad y la recombinación iónica, como se describe en la Sección N ref D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para la cámara de referencia en la calidad Q 0 y k ref Qcross,Qo es el factor de corrección de la calidad de haz para la cámara de referencia. En la práctica para minimizar el efecto de cualquier variación en la salida del acelerador, las lecturas M ref Qcross y M x Qcross deben ser los promedios M ref Qcross/M em Qcross y M x Qcross/M em Qcross respectivamente, medidos con relación a un monitor externo. Idealmente, el monitor externo debe colocarse dentro del maniquí a la profundidad de referencia z ref, pero desplazado lateralmente a una distancia de 3 ó 4 cm del centro de la cámara. Normalmente, la calidad de calibración Q 0 para la cámara de referencia será el 60 Co y el valor para k ref Qcross,Qo se obtiene de la Tabla 18. En caso de que Q 0 sea un haz de electrones de alta energía, el valor para k ref Qcross,Qo debe ser deducido usando el procedimiento de la Sección 3.2.1: k ref Q cross, Q = 0 k ref Q k cross, Q ref Q, Q 0 int int donde k ref Qcross,Qint y k ref Qo,Qint se toman de la Tabla 19. (28) 106

119 TABLA 19. VALORES CALCULADOS DE k Q PARA VARIOS TIPOS DE CAMARAS CALIBRADAS EN HACES DE ELECTRONES, EN FUNCION DE LA CALIDAD DEL HAZ R50 (los datos se obtienen usando valores para las razones de poderes de frenado y los factores de perturbación como se muestra en el Anexo II y tomando el valor Qint = 7.5 g/cm 2 ) Tipo de Calidad del haz R50 (g/cm 2 ) cámara a de ionización Cámaras plano - paralelas para Attix RMI Capmtec PS ExradmPll Holt (Memorial) NACP/Calcam Markus Roos Cámaras cilíndricas Capmtec PR06C (Farmer) Exradin A (Spokas) Exradin T (Spokas) Exradin Al (Farmer) NE (Guarded Farmer) 107

120 TABLA 19. (cont.) NE (Robust Farmer) PTW /30010 (Farmer) PTW 30002/30011 (Farmer) PTW 30004/30012 (Farmer) PTW / (flexible) Victoreen Victoreen Victoreen a Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen con todos los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas por su uso clínico actual. 108

121 Uso posterior de una cámara calibrada de forma cruzada La cámara calibrada de forma cruzada con el factor de calibración N x D,w,Qcross puede ser usada en lo sucesivo para la determinación de dosis absorbida en agua en un haz del usuario de calidad Q usando la ecuación básica (25): D M x N x k x w Q Q D, w, Qcross Q, Qcross, = (29) Los valores para k x Q,Qcross se derivan usando el procedimiento de la Sección 3.2.1: k x Q Q k k x Q x Q, Q int, = (30) cross cross, Q int donde k x Q,Qint y k x Qcross,Qint se toman de la Tabla 19. Nótese que lo anterior también puede ser usado para cámaras calibradas en un laboratorio de calibración en una calidad única Q cross de haz de electrones MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central La medición de la distribución de dosis en profundidad sobre el eje central debe seguir el procedimiento dado en la Sección para la medición de R 50. Si se usa una cámara de ionización, la distribución de ionización en profundidad medida tiene que ser convertida en distribución de dosis en profundidad. 32 Para un haz de calidad R 50, esto se obtiene por la multiplicación de la corriente de ionización o la carga en cada profundidad z de medición por la razón de poder de frenado s w,air a esta profundidad. Los valores para s w,air se muestran en la Tabla 20 como una función de R 50 y de la profundidad relativa z/r 50. La interpolación lineal entre los datos de la tabla es suficiente. Estos poderes de frenado son calculados usando la Ec. (66) del Anexo II [91]. 33 Nótese que este procedimiento omite cualquier variación con la profundidad del factor de perturbación. Esta es una buena aproximación para los tipos de 32 Esta conversión se requiere en el haz de electrones porque los poderes de frenado s w,air de agua - aire cambian rápidamente con la profundidad. 33 Los valores de s w,air derivados del uso directo de esta ecuación por parte del usuario deben ser verificados por la comparación con los valores dados en la Tabla

122 cámaras plano - parale las con un buen anillo de guarda. Para los tipos de cámaras plano - paralelas que no disponen de un buen anillo de guarda y para las cámaras cilíndricas, los cambios en el factor de perturbación son significativos y deben ser tenidos en cuenta. Desafortunadamente, los datos existentes de los factores de perturbación para estos tipos de cámaras sólo han sido verificados en profundidades cercanas a la de referencia y por lo tanto no es conveniente su uso en otras profundidades, a pesar de su uso común a estas profundidades. El uso de estas cámaras para determinar la distribución de dosis en profundidad es por lo tanto desaprobado Factores de campo Para un haz de electrones dado, los factores de campo deben ser medidos en z max para tamaños de campo de no-referencia y SSDs usadas para el tratamiento de pacientes. Los factores de campo pueden ser determinados como la dosis absorbida en z max para un grupo dado de condiciones de no-referencia con relación a la dosis absorbida en z ref (o z max ) en las condic iones apropiadas de referencia. Los usuarios deben ser concientes de la variación de la profundidad z max del máximo de dosis, particularmente para tamaños de campo pequeños y altas energías. Para detectores tales como diodos, diamante, etc. el factor de campo será aproximado adecuadamente por la lectura del detector en las condiciones de noreferencia con relación a este en las condiciones de referencia. Si es usada una cámara de ionización, el cociente medido de las corrientes de ionización corregidas o cargas debe ser corregido por la variación en s w,air con la profundidad, usando la Tabla 20. Deben aplicarse también aquí las mismas consideraciones hechas en la Sección con respecto a los efectos de perturbación EL USO DE MANIQUIES PLASTICOS Los maniquíes plásticos pueden ser usados solamente en calidades del haz R 50 <4 g/cm 2 (E 0 10 MeV). Su uso se desaprueba marcadamente puesto que en general ellos son los responsables de grandes discrepancias en la determinación de la dosis absorbida en haces de electrones. No obstante se permite su uso cuando no es posible un posicionamiento exacto de la cámara en el agua, o cuando no se dispone de una cámara impermeable. El criterio que determina la elección del plástico se discute en la Sección

123 Ajuste a escala de profundidades TABLA 21. VALORES PARA EL FACTOR DE ESCALA DE PROFUNDIDAD c pl, EL FACTOR DE ESCALA DE FLUENCIA h pl Y LA DENSIDAD NOMINAL ρ pl PARA ALGUNOS PLASTICOS. Maniquí plástico c pl h pl ρ pl Agua sólida (WT1) Agua sólida (RMI-457) a Agua plástica b Agua virtual c PMMA Poliestireno claro Poliestireno blanco d A c a Promedio de los valores dados en la Ref. [95] por debajo de los 10 MeV. b Promedio de los valores dados en la Ref. [65] por debajo de los 10 MeV. c Dato no disponible. d También llamado poliestireno de alto impacto. Las profundidades en los maniquíes plásticos, z pl, expresadas en g/cm 2, son obtenidas por la multiplicación de la profundidad en centímetros por la densidad ρ pl del plástico en g/cm 3. La densidad del plástico, ρ pl, debe ser medida para el lote de plástico en uso en lugar de usando un valor nominal por el tipo de plástico. Las mediciones hechas en un maniquí de plástico a la profundidad z pl se relacionan con la profundidad en agua por: 2 2 z = z c g/cm (z en g/cm ) (31) pw pl pl pl donde c pl es el factor de escala de profundidad. Los valores de c pl para algunos plásticos están dados en la Tabla 21 [93 95] 34. Los valores nominales de la 34 En este Código de Práctica, las profundidades z w y z pl se definen en unidades de g/cm 2, en contraste con su definición en centímetros en la Ref. [21]. El factor de escala de profundidad c pl es el cociente del promedio de la profundidad de la penetración electrónica en agua y el plástico [93, 94], donde estas profundidades son también expresadas en g/cm 2. Como resultado de este cambio de unidades, y en menor grado por la incorporación de nuevos datos, los valores dados para c pl en la Tabla 21 difieren de aquellos para los C pl dados en la Tabla VIII de la Ref. [21]. El uso de la 111

124 densidad ρ pl para cada plástico se muestran también en la tabla. Estos sólo se dan como guía Maniquíes plásticos para identificación de la calidad del haz Si es usado un maniquí de plástico para medir el identificador de la calidad del haz, la magnitud medida es la distribución de semirreducción de la ionización en profundidad en el plástico, R 50,ion,pl. El R 50,ion en agua se obtiene usando la Ec. (31), esta es: R 50,ion = R 50,ion,pl c pl g/cm 2 (R 50,ion,pl en g/cm 2 ) 35 (32) El identificador de la calidad del haz R 50 en agua se obtiene entonces usando la Ec. (23) Maniquíes plásticos para la determinación de la dosis absorbida en z ref Para determinar la dosis absorbida en agua en la z ref de agua usando un maniquí de plástico, la cámara debe ser colocada en la profundidad de referencia z ref,pl llevada a escala en el plástico. Esta se obtiene de la z ref en agua usando la Ec. [31] de forma inversa, o sea z ref,pl = z ref / c pl g/cm 2 (z ref en g/cm 2 ) (33) El resto de las condiciones de referencia están en la Tabla 17. Además en el ajuste a escala de la profundidad, la lectura M Q,pl del dosímetro a la profundidad z ref,pl en el plástico debe ser llevada a escala a la lectura equivalente M Q en z ref en agua usando la relación M Q = M Q, pl h pl (34) minúscula para c pl denota el uso de estos factores solamente con profundidades expresadas en g/cm Los factores c pl se aplican, de manera estricta, sólo para distribución de dosis en profundidad y su uso en la distribución de ionización en profundidades llevadas a escala es una aproximación. 112

125 Los valores para el factor de escala de la fluencia h pl para algunos plásticos se muestran en la Tabla La incertidumbre asociada con el ajuste es la razón principal para evitar el uso de maniquíes plásticos. La dosis absorbida en agua a la z ref de agua proviene del valor M Q dado por la Ec. (34) y del uso de la Ec. (25) Maniquíes plásticos para distribuciones de dosis en profundidad Cuando se usa un maniquí plástico para determinar la distribución de dosis en profundidad, cada profundidad medida en el plástico debe ser llevada a escala usando la Ec. (31) para brindar la profundidad apropiada en agua. La lectura del dosímetro de cada profundidad también debe ser llevada a escala usando la Ec. (34). Para profundidades más allá de z ref,pl (como se muestra en la Ec. (33)), es aceptable el uso del valor de h pl en z ref,pl derivado de la Tabla 21. Para pequeñas profundidades, este valor de h pl debe disminuir linealmente al valor de la unidad en la profundidad cero; esto ignora el efecto de las diferencias de retrodispersión en la superficie. Si es usada una cámara de ionización, la distribución de ionización en profundidad medida debe ser convertida a distribución de dosis en profundidad. Esto se alcanza mediante la multiplicación de la corriente de ionización o carga en cada profundidad por la razón apropiada de poderes de frenado s w,air, como se describe en la Sección En la Ref. [21], los valores de h pl están dados en función de la energía. En este Código de Práctica, los maniquíes plásticos pueden ser usados solamente para R 50 < 4 g/cm 2 (E 0 10 MeV) y en este rango de energía el valor de h pl para un plástico dado puede ser tomado como una constante con una exactitud aceptable. 113

126 TABLA 20. RAZONES DE PODERES DE FRENADO DE SPENCER-ATTIX ( = 10 kev) DE AGUA - AIRE (s w,air ) PARA HACES DE ELECTRONES EN FUNCION DE LA CALIDAD DEL HAZ R 50 Y LA PROFUNDIDAD RELATIVA z/r 50 EN AGUA (los datos se obtienen usando la Ec. (66) en el Anexo II [91]) Calidad del haz R 50 (g/cm 2 ) z ref (g/cm 2 ): s w,air(z ref): Profundidad relativa en agua z/r 5Q

127 TABLA 20. (cont.)

128 TABLA 22. INCERTIDUMBRE ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA a DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA Y PARA UN HAZ DE ELECTRONES, BASADA EN UNA CAMARA CALIBRADA EN RADIACION GAMMA DE 60 Co Magnitud física o procedimiento Paso 1: Laboratorio de calibración Factor N D,w de calibración del patrón secundario en el LPCD Estabilidad a largo plazo del patrón secundario 116 Incertidumbre relativa (%) Tipo de cámara usuario Cilíndrica Plano - paralela Rango de calidad del haz R 50 4 g/cm 2 R 50 1 g/cm 2 Factor N D,w de calibración del dosímetro del usuario en el LSCD Incertidumbre combinada del paso 1 b Paso 2: Haz de electrones del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario Establecimiento de las condiciones de referencia Lectura M Q del dosímetro respecto al monitor del haz Corrección k i para las magnitudes de influencia Corrección k Q para la calidad del haz (valores calculados) Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre combinada de D w,q (pasos 1 + 2) a Ver la Guía ISO para la expresión de la incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados dados en la tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en

129 b los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. Una cámara de usuario calibrada directamente en un LPCD tendrá una incertidumbre ligeramente menor para el paso 1. Sin embargo, esto no tiene un efecto significativo en la incertidumbre combinada de la determinación de la dosis absorbida en agua en el haz de referencia del usuario INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN CONDICIONES DE REFERENCIA Las incertidumbres estimadas se presentan en dos tablas: la Tabla 22 para las determinaciones de dosis absorbida en agua basada en un factor de calibración en 60 Co y la Tabla 23 para las determinaciones de dosis absorbida basada en la calibración en un haz de electrones de alta energía con R g/cm 2 (E 0 23 MeV). En cada tabla, los estimados se muestran para ambos tipos de cámaras, cilíndricas y plano - paralelas, (nótese que R 50 no debe ser menor de 4 g/cm 2 cuando se usa una cámara cilíndrica). La incertidumbre estimada no se muestra para la determinación de dosis absorbida en otras profundidades que no sea z ref, aunque estas pueden ser grandes cuando se usan maniquíes plásticos. La incertidumbre de los factores k Q,Qo se analiza en el Anexo II. Si son usados los valores medidos para k Q,Qo en lugar de los calculados, la incertidumbre combinada en la determinación de la dosis absorbida en agua puede ser reducida considerablemente. Por ejemplo, si para una cámara plano - paralela son medidos los valores de k Q (o sea, los relativos a 60 Co) con una incertidumbre estándar de alrededor de 0.8%, la incertidumbre estimada global en la determinación de dosis absorbida en agua en z ref en un haz de electrones se reduce de 2.1 a 1.5%. 117

130 TABLA 23. INCERTIDUMBRE ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA a DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA Y PARA UN HAZ DE ELECTRONES, BASADA EN UNA CAMARA CALIBRADA EN UN HAZ DE ELECTRONES DE ALTA ENERGIA Incertidumbre relativa (%) Tipo de cámara usuario Cilíndrica Plano - paralela Magnitud física o procedimiento Rango de calidad del haz R 50 4 g/cm 2 R 50 1 g/cm 2 Paso 1: LPCD Factor N D,w de calibración del dosímetro del usuario en el LPCD Incertidumbre combinada del paso Paso 2: Haz de electrones del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario Establecimiento de las condiciones de referencia Lectura M Q del dosímetro respecto al monitor del haz Corrección k i para las magnitudes de influencia Corrección k Q para la calidad del haz (valores calculados) Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre combinada de D w,q (pasos 1 + 2) a Ver la Guía ISO para la expresión de la incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados dados en la tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. La incertidumbre en la determinación de la dosis absorbida en agua basada en una cámara plano - paralela calibrada de forma cruzada en un haz de electrones de alta energía (respecto a una cámara cilíndrica que tiene un factor de calibración en

131 términos de dosis absorbida en agua en un haz de 60 Co) merece una especial atención debido a las simplificaciones que deben tenerse en cuenta. Combinando la Ec. (29) (el uso de una cámara calibrada de forma cruzada), la Ec. (27) (el factor de calibración cruzado) y la Ec. (4) (la ecuación básica para k Q ) la expresión final para la dosis absorbida en agua es D w, Q = M pp Q M M cyl Qcross pp Qcross N cyl D, w, Co 60 ( s ( s w, air ) ) Q w, air Co 60 air Co 60 pp pq pp Qcross cyl Qcross cyl Co 60 donde para mejor claridad, los subíndices denotando la calidad de referencia Co- 60 han sido escrito explícitamente (en lugar de Q 0 ). Nótese aquí que s w,air y W air en Q cross no aparecen por simplificación. Las tres lecturas de la cámara se pondrán en correlación hasta cierto punto, y se considera razonable una incertidumbre combinada de 0.8% para las tres. La incertidumbre de N D,w,Co-60 es de 0.6%. Los cocientes de las razones de poderes de frenado s w,air y de W air son de 0.5% cada una (ver Tabla 40 en el Anexo II). El cociente de los factores de perturbación p para la cámara plano - paralela en dos calidades de electrones es de 0.4% (los cuatro componentes de la Tabla 41 en el Anexo II). El cociente de los factores de perturbación p para la cámara cilíndrica es de 1.0% (los cuatro componentes de la Tabla 40). De este modo, un estimado aproximado y consistente de la incertidumbre combinada de D w,q es 1.6%. ( W ( W air ) ) Q p p p (35) 119

132 7.10. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de electrones Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento radiante y condiciones de referencia para la determinación de D w,q. Acelerador: Energía nominal: MeV Tasa de dosis nominal: UM/min R 50 medido: g/cm 2 obtenido de ionización curvas de dosis Maniquí de referencia: agua plástico Tamaño de campo de referencia: cm x cm Calidad del haz, Q (R 50,w ): g/cm 2 Prof. de ref. z ref,w = 0.6R : g/cm 2 SSD de referencia: 100 cm 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo cámara de ionización: No. Serie: Tipo: pp cil Pared/ventana Cámara material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara/cubierta impermeable material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua a N D,w,Qo = Gy/nc Gy/div Calidad de calibración Q 0 : 60 Co haz de electrones Prof. calibración: g/cm 2 Si en un haz de electrones, R 50 : g/cm 2 Cond. de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel. % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calib.: +ve -ve corr. por Polaridad usuario: +ve -ve efecto de pol. Laboratorio de calibración: Fecha: Modelo electrómetro: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango: 120

133 Si es positivo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Maniquí Maniquí de agua material ventana: espesor: g/cm 2 Maniquí plástico material ventana: densidad: g/cm 3 Factor de escala de profundidad c pl : prof. de ref. z ref,pl = z ref / c pl : g/cm 2 Factor de escala de fluencia b : h pl = 4. Lectura del dosímetro c y correcciones por magnitudes de influencia Lectura del dosímetro no corregida en V 1 y polaridad del usuario: nc div Unidades correspondientes del monitor UM Cociente de la lectura del dosímetro y las unidades del monitor: M 1 = nc/um div/um (i) Presión P: kpa Temp T: o C Hum.Rel.(si se conoce): % T P0 k TP = ( T0 ) P (ii) Factor de calibración del electrómetro d k elec : nc/div adimensional k elec = (iii) (iv) Corrección por polaridad e lectura en + V 1 : M + = lectura en V 1 : M - = M + + M k pol = 2M Corrección por recombinación (método de dos voltajes) Voltajes de polarización: V 1 (normal)= V V 2 (reducido)= V Lecturas f en cada V: M 1 = M 2 = Cociente de voltajes V 1 /V 2 = Cociente de lecturas M 1 /M 2 = Usar Tabla 9 para un haz de tipo: pulsado pulsado - barrido a 0 = a 1 = a 2 = 2 M1 M1 g,h k s = a 0 + a 1 + a2 = M 2 M 2 Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V 1 : ( ) = 121

134 M Q = Q 1 h pl k TP k elec k pol k s = nc/um div/um 5. Dosis Absorbida en agua en la profundidad de referencia, z ref El factor de corrección Q para la calidad del haz del usuario: Si Q 0 es 60 Co, la Tabla 18 muestra k Q,Qo = Si Q 0 en un haz de electrones, la Tabla 19 muestra k Q,Qint = k Qo,Qint = kq, Qint kq, Q = = 0 kq, Q Si k Q,Qo se deriva de series de calibraciones en haces de electrones k Q,Qo = Laboratorio de calibración: Fecha: D w,q (z ref ) = M Q N D,w,Qo k Q,Qo = Gy/UM 0 int 6. Dosis absorbida en agua en la profundidad z max de máximo de dosis Profundidad de máximo de dosis: z max = g/cm 2 Por ciento de dosis en profundidad en z ref para un tamaño de campo cm x cm: Calibración en dosis absorbida del monitor en z máx : PDD (z ref = g/cm 2 ) = % D w,q (z máx ) = 100 D w,q (z ref )/PDD(z ref ) = Gy/UM a b c d e Nótese que si Q 0 es 60 Co, N D,w,Qo se denota por N D,w. Si se usa un maniquí de agua, se fija el factor de escala de la fluencia en h pl =1. Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y corregidas de ser necesario. Si el electrómetro no se ha calibrado separadamente, k elec =1. M en el denominador de k pol denota la lectura en la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (M + o M - ) y la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado corrección por polaridad. En caso contrario k pol se determina de acuerdo a: lectura en +V 1 para la calidad Q 0 : M + = lectura en -V 1 para la calidad Q 0 : M - = 122

135 k pol = ( M M ) + + ( M M ) + + M M Q Q0 = f g h Rigurosamente, las lecturas deben ser corregidas por el efecto de la polaridad (promedio de ambas polaridades). Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M 1 o M 2 y la lectura de un monitor externo, M em. Chequear que M1 M 2 1 k s 1 V1 V2 1 Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado una corrección por recombinación. En caso contrario el factor k s = k s /k s,qo debe ser usado en lugar de k s. Cuando Q 0 es 60 Co, k s,qo (del laboratorio de calibración) será cercano a la unidad y el efecto del no uso de esta ecuación será despreciable en la mayoría de los casos. 123

136 8. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RAYOS X DE KILOVOLTAJE DE BAJA ENERGIA 8.1 GENERALIDADES Esta Sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) y recomendaciones para la dosimetría relativa en haces de rayos X con capas de semirreducción de hasta 3 mm de aluminio y generadores con potenciales de hasta los 100 kv. Está basada en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w,Qo para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q 0. Este rango de calidades de haces es citado aquí como rango de rayos X de baja energía. La división en rangos de baja y media energías (esta última presentada en la Sección 9), tiene la intención de reflejar los dos tipos diferentes de terapia radiante para los cuales son usados los rayos X de kilovoltaje, la superficial y la profunda (de ortovoltaje ). El límite definido entre los dos rangos en esta Sección y en la próxima no es estricto y existe un solapamiento entre los 80 kv, 2 mm Al y los 100 kv, 3 mm Al. En esta región de solapamiento los métodos de ambas secciones son igualmente satisfactorios y debe ser usado aquel que resulte más conveniente. Existe una disponibilidad limitada de patrones de dosis absorbida en agua en el rango de rayos X de kilovoltaje. Sin embargo, es posible obtener factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua a partir de factores de calibración de kerma en aire usando uno de los códigos de prácticas aceptados (ver Anexo I). Así, cualquier laboratorio de calibración con patrones de kerma aire puede de este modo proporcionar calibraciones derivadas en términos de dosis absorbida en agua. Aunque este proceso es formalmente equivalente a que el usuario obtenga una calibración de kerma en aire y aplique de forma individual el mismo código de práctica de kerma en aire, esto tiene la ventaja de permitir el uso extendido de la metodología unificada que se presenta aquí, en un campo de la dosimetría donde los métodos estándares son notablemente escasos. La dosimetría de rayos X de baja energía ha sido basada tradicionalmente en mediciones en aire de exposición o de kerma de aire. La dosis absorbida en la superficie del agua es obtenida de esta medición por la conversión de la exposición o kerma en aire a dosis absorbida en agua y la aplicación de un factor de corrección por el efecto de retrodispersión. Esta es aun la base de la mayor parte de los códigos de práctica corrientes de dosimetría para rayos X de baja energía [17, 96, 97]. El código de práctica de la OIEA [17] también incluye la opción de basar la dosimetría en mediciones hechas en un maniquí de dispersión total, usando una cámara que ha 124

137 sido calibrada directamente en términos de dosis absorbida en agua montada en el maniquí. Esta es la aproximación tomada en el presente Código de Práctica, expresada en los términos del formalismo dado en la Sección 3. TABLA 24. ESPESOR TOTAL DE MATERIAL a EQUILIBRIO REQUERIDO PARA EL kv Poliestireno PMMA b Mylar mg/cm 2 mm mg/cm 2 mm mg/cm 2 mm a El espesor especificado se toma que sea igual al alcance csda de electrones secundarios de máxima energía, como se muestra en la Ref.[66]. b Polymethyl methacrylate, también conocido como acrílico. Los nombres comerciales son Lucite, Plexiglas o Perspex EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones con respecto a las cámaras de ionización dadas en la Sección deben ser seguidas. La cámara debe ser del tipo des ignado para el uso con rayos X de baja energía, como muestra la Tabla 5. El espesor de la ventana de la cámara debe ser suficiente para permitir el equilibrio del espectro de electrones secundarios. Este espesor también prevendrá de los electrones secundarios generados en el espacio entre el blanco y la entrada a la cámara. Si la cámara será usada con rayos X de 50 kv o más, generalmente será necesario adicionar láminas de un material similar a la ventana de la cámara para asegurar el equilibrio. El espesor total requerido (incluido el espesor de la pared de la cámara) para varios tipos de plásticos se muestra en la Tabla 24. Si no se puede igualar el valor exacto de la tabla, entonces debe ser usada una lámina ligeramente más gruesa, ya que siempre que la atenuación de los rayos X para el espesor adicional sea despreciable, se podrá asegurar el equilibrio. 125

138 El punto de referencia de la cámara con propósitos de calibración en el laboratorio y para mediciones en condiciones de referencia en el haz del usuario se toma en el exterior de la ventana de la cámara, en el centro de dicha ventana (o en el exterior de la lámina de equilibrio si esta es usada). Este punto se coloca para que esté al mismo nivel de la superficie frontal del maniquí. La cámara, el maniquí y cualquier lámina de equilibrio deben ser calibradas juntas en el laboratorio, a la misma SSD y tamaño de campo usados para la dosimetría de referencia en la clínica. Debido a las grandes variaciones en la respuesta energética de cámara a cámara no se recomienda el uso de un grupo de valores genéricos de k Q,Qo para un tipo en particular de cámara Maniquíes Las recomendaciones respecto a los maniquíes dadas en las Secciones y deben ser seguidas. El maniquí debe permitir que la cámara sea montada con la cara exterior de su ventana a nivel con la superficie del mismo. Esto normalmente no es posible usando un maniquí de agua, así que debe usarse un maniquí de plástico. Es ideal que se use un material equivalente a agua para trabajar con rayos X de kilovoltaje pero también es aceptable el PMMA (Perspex, Lucite, etc.) 37. Ya que el sistema maniquí/cámara es calibrado en términos de dosis absorbida en agua en la superficie, no son necesarias conversiones ni de dosis ni de profundidad, independientemente del tipo de plástico utilizado. El maniquí debe extenderse al menos en 5 g/cm 2 en la dirección del haz y en la dirección lateral debe ser suficientemente mayor que el tamaño del campo de referencia utilizado de forma que asegure que todo el haz primario emerja a través de la cara posterior del maniquí. 37 El PMMA es aceptable para un maniquí que sea usado sólo para mediciones en la superficie. Esto se debe a que el maniquí necesita reproducir sólo la retrodispersión y no la atenuación o la dispersión en profundidad. La cámara es calibrada en el maniquí en condiciones de referencia del tamaño del campo y la SSD, y cuanto más similares sean a las condiciones de referencia en la clínica, la diferencia entre el PMMA y el agua será más pequeña. En las mediciones de los factores de campo en otros tamaños de campo y SSDs, sólo influye el cociente de la retrodispersión en las diferentes geometrías, el cual debe ser similar al del agua. Aunque el PMMA no es equivalente al agua, la retrodispersión es típicamente un orden menor que la dosis absorbida en la superficie, y la diferencia en la retrodispersión entre el agua y el PMMA es además otro orden menor. Por consiguiente la discrepancia típica global no será mayor de 1% 126

139 8.3. IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Selección del indicador de calidad del haz N K,Q para una cámara PTW M FIG. 10. Factores de calibración de kerma en aire para una cámara PTW M23342 en función del potencial del generador y el HVL en el rango de kv. Datos medidos en el NRL. Es bien conocido lo deseable que es usar más de un parámetro de calidad del haz para caracterizar un espectro de rayos X de kilovoltaje para dosimetría [98, 99]. Las magnitudes usadas habitualmente son el potencial del generador de kilovoltaje (kv) y la capa de semirreducción (HVL). Sin embargo, es frecuente que no sea posible hacer corresponder el kv y el HVL de cada haz clínico con los haces del laboratorio de calibración. Por tanto, el indicador primario de calidad del haz ha sido tradicionalmente el HVL. Este es el indicador de calidad del haz usado en este Código de Práctica para los rayos X de baja energía. A pesar del hecho de que los protocolos anteriores de dosimetría para rayos X de kv han usado sólo el HVL como indicador de calidad, estos protocolos no tienen incluido ningún análisis acerca de la incertidumbre surgida de esta elección. Este es un componente de la incertidumbre que no debe ser pasado por alto. 127

140 Desafortunadamente, no existe suficiente trabajo experimental publicado que indique cómo los factores de calibración en término de dosis absorbida en agua varían independientemente con los kv y HVL. Algunas indicaciones pueden ser adquiridas del factor de calibración de kerma en aire N K,Q para la cámara PTW M23342 en el rango de los haces típicos usados en radioterapia (ver Fig. 10). Para un HVL dado, el factor de calibración varía en un poco más de 2%. Sin embargo, este no es un verdadero indicativo de la variación de N D,w ya que no toma en cuenta la respuesta de la cámara a la dispersión proveniente del maniquí, ni el factor de conversión de kerma en aire a dosis en agua. Sólo se puede presumir que la variación de N D,w,Q será similar a la de N K,Q. Para los tipos de cámaras recomendados en este Código de Práctica se toma un cálculo conservador de 1.5% para una incertidumbre estándar de tipo B (ver Anexo IV.3). Debe notarse que el concepto de HVL se basa en la respuesta del dosímetro a la kerma en aire. El desarrollo de un nuevo indicador de calidad para los rayos X basado en la magnitud dosis absorbida en agua (posiblemente en un cociente de las dosis a diferentes profundidades) que puede ser adoptado por versiones futuras de este Código de Práctica será bienvenido. Es preferible por supuesto, donde sea posible, tener un dosímetro calibrado en las mismas combinaciones de kv y HVL que el de los haces clínicos. En caso de no ser posible, los datos de calibración deben ser obtenidos para haces con los HVL de menor y de mayor valor y obtener el resto de los valores deseados por interpolación (ver el formulario) Medición de calidad del haz El material convencional usado para la determinación del HVL en haces de rayos X de baja energía es el aluminio. El HVL se define como el espesor de un absorbente que reduce la tasa de kerma en aire de un haz estrecho de rayos X en un punto distante respecto a la lámina absorbente a un 50% en comparación con la tasa de kerma en aire para un haz no atenuado. Debido a la absorción en aire de los rayos X de baja energía, el HVL varía con la distancia del blanco emisor de rayos X. Por lo tanto, el HVL de un haz de rayos X de baja energía debe ser, hasta donde sea posible, medido con la cámara a la misma SCD a la que va ser usada para las mediciones de dosis absorbida. Si la distancia desde el blanco emisor a la cámara es menor de 50 cm, la dispersión desde los filtros agregados puede afectar el resultado. Esto puede ser chequeado usando diferentes tamaños de campo y extrapolando el tamaño del campo hasta cero si es necesario. El arreglo ideal es colocar en la mitad de la distancia aproximadamente entre el blanco y la cámara una apertura de colimación que reduzca el tamaño de campo lo suficiente para abarcar justamente el total de la cámara. No debe existir otro 128

141 material dispersor en el haz hasta 1 m por detrás de la cámara. Los filtros adicionales para la medición de HVL se colocan cerca de la apertura en combinaciones de espesores que abarquen el espesor de HVL a ser determinado. El espesor que reduce la tasa de kerma en aire a la mitad se obtiene por interpolación. Realmente, es medida la corriente de ionización o la carga integrada en el tiempo de exposición y no la tasa de kerma en aire. Esta diferencia es particularmente relevante para haces ligeramente filtrados. Debe ser usada una cámara de pared fina con una respuesta a energía que varía menos del 2% en el rango de calidades medidas 38. Si se requiere, debe ser agregada una lámina de equilibrio a la ventana de la cámara como se describe en la Sección Debe ser usada una cámara monitora para prevenir resultados falsos debido a variaciones en la salida de rayos X. Debe tenerse mucho cuidado en que la respuesta de la cámara monitora no se afecte por el aumento de la dispersión debido a la colocación de filtros en el haz. Si no se dispone de una cámara monitora los efectos de variaciones en la salida pueden ser minimizados aleatorizando la secuencia de mediciones de la tasa de kerma en aire sin filtros adicionales al inicio y al final de las mediciones. La pureza del aluminio usado para las mediciones del HVL debe ser del 99.9%. Para una guía adicional en la determinación de HVL ver las Ref. [33, 71, 98, 100] DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua se muestran en la Tabla Pueden obtenerse errores en la medición del HVL de hasta un 10% cuando se usa una cámara Farmer en un haz de 100 kv ligeramente filtrado. Si la respuesta a energía de la cámara varía en más del 2% en el rango de calidades, entonces cada medición debe ser convertida a medición de kerma en aire usando un factor de calibración de kerma en aire apropiado para cada haz filtrado o no filtrado. Este es un proceso interactivo ya que el mismo factor de calibración está determinado por el HVL. 129

142 TABLA 25. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN HACES DE RAYOS X DE BAJA ENERGIA Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Profundidad de medición z ref Punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo a b Valor o características de referencia Plástico equivalente a agua o PMMA Plano - paralelas para rayos X de baja energía Superficie del maniquí En el centro de la superficie exterior de la ventana de la cámara o de la lamina de equilibrio adicional si esta es usada. a Distancia usual de tratamiento determinada por el aplicador de referencia. b 3 cm x 3 cm, ó 3 cm de diámetro, o el determinado por el aplicador de referencia. b El punto de referencia de la cámara es la superficie exterior ya que el factor de calibración N D,w,Q está dado en términos de dosis absorbida en la superficie del agua. Se debe seleccionar como aplicador de re ferencia uno con un tamaño de campo igual (o de lo contrario ligeramente mayor) que el tamaño de campo de referencia Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia. El formalismo general se muestra en la Sección 3. La dosis absorbida en agua en al superficie del agua, en un haz de rayos X de baja energía de calidad Q y en ausencia de la cámara, está dada por 130 D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (36) donde M Q es la lectura del dosímetro con el punto de referencia de la cámara colocado en z ref de acuerdo con las condiciones de referencia dadas en la Tabla 25 y corregida por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, y la calibración del electrómetro, como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). Nótese que las correcciones por polaridad y la recombinación de iones son difíciles de medir en el tipo de cámara recomendado para rayos X de baja energía debido a la distorsión electrostática de la ventana de la cámara. Sin embargo, los efectos serán despreciables si se mantiene la misma polaridad que fue

143 usada para la calibración y la tasa de dosis absorbida sea menor que unos pocos grays por segundo (ver Ref. [101]). N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q 0 y k Q,Qo es un factor específico de la cámara que corrige por las diferencias entre la calidad Q 0 del haz de referencia y la calidad Q del haz que está siendo usada. Nótese también que la corrección por el error del temporizador puede ser significativa. Esta corrección no es multiplicativa por tanto es tratada en el formulario de forma separada VALORES PARA k Q,Qo No es posible calcular los valores de k Q,Qo usando la teoría de Bragg-Gray ya que una cámara de pared fina en la superficie de un maniquí no representa una cavidad de Bragg-Gray. Por lo tanto, los valores para k Q,Qo deben ser obtenidos directamente de mediciones. Los valores genéricos, medidos para un tipo de cámara en particular, no deben ser usados para otras debido a las grandes variaciones en la respuesta energética de cámara a cámara. Idealmente, los datos de la calibración para el dosímetro deben ser presentados como un único factor de calibración N D,w,Qo determinado en un haz de referencia de calidad Q 0 y uno o varios factores k Q,Qo medidos que corresponden a otras calidades de calibración, Q. Sin embargo, si los datos de la calibración están en forma de un grupo de factores de calibración N D,w,Q, entonces una de las calidades debe ser seleccionada como calidad de haz de referencia Q El factor de calibración correspondiente será N D,w,Qo y el resto de los factores de calibración N D,w,Q se expresarán en términos de k Q,Qo usando la relación N D, w, Q k Q, Q = (37) 0 N D, w, Q0 Si la calidad del haz del usuario no se iguala a ninguna de las calidades de calibración, el valor para k Q,Qo a usar en la Ec. (36) puede ser interpolado (ver formulario). Una cámara calibrada en una serie de calidades de haz pudiera ser recalibrada en lo sucesivo sólo en la calidad de referencia Q 0. En este caso el nuevo valor para N D,w,Qo debe ser usado con los valores para k Q,Qo medidos previamente. Sin embargo, debido a la particular sensibilidad de las cámaras de ionización a cambiar la respuesta energética para rayos X de baja energía, es preferible que estas cámaras sean recalibradas cada vez en todas las calidades del haz. En particular, si N D,w,Qo 39 La selección en este sentido no es crítica, la calidad correspondiente al factor N D,w,Q con la menor incertidumbre es la apropiada, en otro caso usar la calidad más cercana a la mitad del rango. 131

144 varía en una cantidad mayor que la incertidumbre reportada para la calibración, o se ha realizado alguna reparación a la cámara, entonces el dosímetro debe ser recalibrado en todas las calidades MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Se puede obtener un estimado de las distribuciones de dosis en profundidad de la literatura [81]. Sin embargo, si se desea, la distribución de dosis en profundidad puede ser medida usando la misma cámara que es usada para la dosimetría de referencia y un maniquí equivalente a agua. Láminas finas del material del maniquí equivalente a agua para el uso con rayos X de kilovoltaje se colocan sobre la cámara en el maniquí y el maniquí se mueve hacia detrás a la misma distancia para mantener la SSD constante. Las especificaciones del fabricante para el material deben citar que es equivalente a agua dentro de un pequeño por ciento en el rango de energía de interés. Esto debe ser verificado comparando con los datos publicados. El PMMA no es adecuado para la medición de distribuciones de dosis en profundidad, aun cuando es usado como material del maniquí para dosimetría de referencia. Rigurosamente, este procedimiento proporciona más bien una distribución de ionización en profundidad que una distribución de dosis en profundidad. Sin embargo, si la respuesta de la cámara es razonablemente constante (dentro del 5%) con la calidad del haz, el error introducido al asumir que la distribución de dosis en profundidad es la misma que la distribución de ionización en profundidad probablemente no sea mayor que un pequeño porciento para cualquier profundidad de interés clínico Factores de campo Para las aplicaciones clínicas, se requieren los factores de campo para todas las combinaciones de SSD y tamaños de campo usados para los tratamientos de radioterapia. El factor de campo es el cociente de la lectura corregida del dosímetro en la superficie para un grupo dado de condiciones de no-referencia y la hecha en condiciones de referencia (las condiciones de referencia se muestran en la Tabla 25). Debido a la significativa contribución de la dispersión proveniente del interior del aplicador, no es lo suficientemente exacta la estimación de los factores de campo para diferentes aplicadores usando el cociente de los factores de retrodispersión correspondientes a los respectivos tamaños de campo. El factor de campo debe ser medido para cada calidad de haz y cada aplicador individual. 132

145 Si se usa un maniquí de PMMA, la respuesta de la cámara para diferentes tamaños de campo no será exactamente la misma como sería con un maniquí de agua, debido a la diferencia en la retrodispersión (ver nota 37 a pie de página). Sin embargo, ya que el factor de campo es un cociente de mediciones, este efecto puede no provocar un error mayor del 1%, particularmente si el tamaño de campo de referencia está en la mitad del rango de los tamaños usados en la clínica INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA Existe actualmente una experiencia práctica muy pequeña en patrones primarios de dosis absorbida para rayos X de baja energía. La incertidumbre en la determinación de N D,w,Q directamente de un patrón primario se asume será de 1%. Alternativamente, si el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua se obtiene de un patrón de kerma en aire, la incertidumbre en la determinación de N D,w,Q se estima de un 3%. En el último caso, la incertidumbre de N D,w,Q domina la incertidumbre global. La estabilidad de un buen dosímetro en una serie de lecturas es típicamente mejor que un 0.1%, pero la temperatura de la cámara puede tener una incertidumbre de al menos ±1 o C debido al calentamiento del tubo de rayos X. El rendimiento de rayos X de algunos equipos depende del voltaje de la línea, la temperatura del tubo, y el control del operador de la corriente del tubo y del voltaje. Esta variación se minimiza cuando las exposiciones son controladas por una cámara monitora, pero es raro disponer de estas en equipos dedicados sólo a rayos X de baja energía, donde las fluctuaciones del rendimiento para una serie de tiempos de exposición idénticos pueden ser del orden del 5%. Esta incertidumbre debe ser estimada por separado por el usuario a partir de la desviación estándar de un conjunto de al menos cinco exposiciones de duración similar a los tiempos de tratamiento típicos. Esto no se incluye en el presente análisis. Ya que la SSD es frecuentemente muy corta en los equipos de rayos X de baja energía, es difícil lograr una reproducibilidad en el posicionamiento que resulte en una incertidumbre en la determinación de dosis absorbida en agua mejor que el 1%, así que es esta la incertidumbre que se le asigna al establecimiento de las condiciones de referencia. Para la dosimetría de rayos X de baja energía, los valores para k Q,Qo se obtienen directamente de los factores de calibración N D,w,Q. Si el valor de N D,w,Qo usado en la Ec. (36) es el mismo que el usado en la Ec. (37), entonces la incertidumbre en el producto k Q,Qo N D,w,Qo es precisamente la incertidumbre en N D,w,Q junto con un 1.5% adicional para tener en cuenta la incertidumbre en la realización de la calibración y el establecimiento de los haces del usuario en base al HVL. Sin embargo, si el 133

146 N D,w,Qo usado en la Ec. (36) es diferente porque ha sido obtenido de una calibración subsecuente del dosímetro, entonces la incertidumbre en k Q,Qo se incrementa por la falta de correlación entre el nuevo N D,w,Qo y el usado para calcular k Q,Qo. Esto conlleva a un incremento en la incertidumbre estándar combinada de D w,q de alrededor de 0.2%. Las incertidumbres están resumidas en la Tabla 26. TABLA 26. INCERTIDUMBRE ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA a DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA PARA UN HAZ DE RAYOS X DE BAJA ENERGIA Magnitud física o procedimiento Incertidumbre relativa estándar (%) Paso 1: Laboratorio de calibración LSCD LSCD LPCD LPCD Factores N D,w,Qo y N K del patrón secundario en el LPCD Estabilidad a largo plazo del patrón secundario Factor de calibración del dosímetro del usuario en el laboratorio Patrón de dosis absorbida Derivado del patrón de kerma en aire Incertidumbre combinada en el Paso 1: Paso 2: Haz de rayos X del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario Establecimiento de las condiciones de referencia Lectura M Q del dosímetro respecto al temporizador o al monitor del haz Corrección por las magnitudes de influencia k i Corrección por la calidad del haz k Q,Qo 1.5 Incertidumbre combinada en el Paso Incertidumbre estándar combinada de D w,q (pasos 1 + 2)

147 a Ver la Guía ISO para la expresión de la incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados dados en la tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. 135

148 8.8. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de rayos X de baja energía Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento radiante y condiciones de referencia para la determinación de D w,q. Equipo de rayosx: Corriente nominal del tubo: ma Maniquí de referencia: Potencial nominal del tubo: kv Calidad del haz Q(HVL): mmal Prof. de referencia: superficie del maniquí Material de láminas añadidas: Espesor: mm Tamaño del campo de referencia: cm x cm SSD de referencia: cm 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo cámara de ionización: No. Serie: Material de Pared de Cámara: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua N D,w,Qo = Gy/nc Gy/div Calidad del haz de referencia Q 0 (HVL): mmal Cond. de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel. % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calib.: +ve -ve corr. por efecto Polaridad usuario: +ve -ve de polaridad Laboratorio de calibración: Fecha: Modelo electrómetro: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango fijado: Si es positivo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Lectura del dosímetro a y correcciones por magnitudes de influencia Lectura del dosímetro no corregida en V 1 y polaridad del usuario: nc div Tiempo correspondiente min Cociente de la lectura del dosímetro y el tiempo b : M = nc/min div/min (i) Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum.Rel.(si se conoce): % 136

149 T P0 k TP = ( T0 ) P (ii) Factor de calibración del electrómetro c k elec : nc/div adimensional k elec = Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V: M Q = M k TP k elec = nc/min div/min 4. Tasa de dosis absorbida en agua en la superficie del maniquí Factor de corrección para la calidad Q del haz del usuario: k Q,Qo = ó k en Q 0 (HVL) = mm Al Laboratorio de calibración: Fecha: Factor de corrección de la calidad del haz interpolado: (k Q,Qo ) 1 = en HVL 1 = mm Al Fecha: (k Q,Qo ) 2 = en HVL 2 = mm Al Fecha: ln HVL ln HVL1 [ Q, Q Q, Q ] ( k ) + ( k ) ( k ) Q, Q = 0 Q, Q = ln HVL1 ln HVL Calibración en la tasa de dosis absorbida en la superficie del maniquí: ( ) D w,q (superficie) = M Q N D,w,Qo k Q,Qo = Gy/min a b c Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y corregidas de ser necesario. El error del temporizador debe ser tomado en cuenta. La corrección en el voltaje V puede ser determinada de acuerdo con: M A es la lectura integrada en el tiempo τ A M A = τ A = min M B es la lectura integrada en n exposiciones cortas de tiempo t B/ n cada una (2 n 5) M B = t B = min n = El error del temporizador M Bt τ = nm A A M At M B B = min M A M = t + τ nc/min div/min A Si el electrómetro no se ha calibrado separadamente, k elec =1. (el signo de τ debe ser tomado en cuenta) 137

150 9. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE RAYOS X DE KILOVOLTAJE DE MEDIA ENERGIA 9.1. GENERALIDADES Esta sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) y recomendaciones para la dosimetría relativa para haces de rayos X con capas de semirreducción (HVL) mayores de 2 mm de aluminio y potenciales de generación mayores de 80 kv. El método se basa en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w,Qo para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q 0. Este rango de calidades de haces está referido aquí como rango de rayos X de media energía. La división en rangos de baja y media energías (la primera presentada en la Sección 8), tiene la intención de reflejar los dos tipos diferentes de terapia radiante para los cuales son usados los rayos X de kilovoltaje, la superficial y la profunda (de ortovoltaje ). El límite definido entre los dos rangos en esta Sección y en la anterior no es estricto y existe un solapamiento entre los 80 kv, 2 mm Al y los 100 kv, 3 mm Al. En esta región de solapamiento los métodos de ambas secciones son igualmente satisfactorios y debe ser usado aquel que resulte más conveniente. Existe una disponibilidad limitada de patrones de dosis absorbida en agua en el rango de rayos X de kilovoltaje. Sin embargo, es posible obtener factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua a partir de factores de calibración de kerma en aire usando uno de los códigos de prácticas aceptados (ver Anexo II). De este modo, cualquier laboratorio de calibración con patrones de kerma aire puede proporcionar calibraciones derivadas en términos de dosis absorbida en agua. Aunque este proceso es formalmente equivalente a que el usuario obtenga una calibración en kerma en aire y aplique de forma individual el mismo código de práctica de kerma en aire, esto tiene la ventaja de permitir el uso amplio de la metodología unificada aquí presente, en un campo de la dosimetría donde los métodos estándares son notablemente escasos. La mayoría de los códigos de práctica para la dosimetría de rayos X de kilovoltaje especifican que, para al menos una parte del rango de energía, la dosimetría está basada en la medición de kerma directamente en aire. La dosis absorbida en la superficie de un maniquí de agua se obtiene entonces convirtiendo la kerma en aire a dosis absorbida en agua y por el uso de los factores de retrodispersión calculados por el Método de Monte Carlo [17, 96, 97]. En este Código de Práctica, debido a que la dosis absorbida es medida directamente, todas las mediciones están hechas en un maniquí de agua. Actualmente los rayos X de media energía son usados para entregar una dosis terapéutica en un intervalo de profundidad desde unos pocos milímetros hasta unos 138

151 pocos centímetros de tejido. Esto está en contradicción con el antiguo uso de esta modalidad de terapia radiante, donde los tratamientos eran con frecuencia más profundos. En consecuencia, la profundidad de referencia tradicional de 5 g/cm 2 para la medición en agua se reduce en este Código de Práctica a 2 g/cm EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización dadas en la Sección deben ser seguidas. Para la dosimetría de referencia en haces de rayos X de media energía se recomiendan solamente las cámaras de ionización cilíndricas con un volumen de la cavidad en el intervalo de cm 3. El punto de referencia de una cámara cilíndrica para propósitos de calibración en laboratorios y para mediciones en condiciones de referencia en el haz del usuario se toma en el eje de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad. Este punto se coloca en la profundidad de referencia de 2 g/cm 2 en el maniquí de agua. Fig. 11. Variación de cámara a cámara en k Q para siete cámaras de ionización, todas del tipo M Los valores están normalizados a 60 Co (datos medidos en PTB) 139

152 Para un mismo tipo de cámara, las variaciones de la respuesta energética de cámara a cámara pueden ser significativas y, al igual que para los rayos X de baja energía, cada dosímetro debe ser calibrado individualmente en un intervalo de calidades de haces convenientes para permitir la interpolación a las calidades de haces clínicos (ver Fig. 11). No se recomienda que se utilicen valores genéricos de k Q,Qo para un tipo de cámara particular. La cámara debe ser calibrada en la misma SSD y tamaño de campo en el que va a ser usada para la dosimetría de referencia en la clínica Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones respecto a los maniquíes y camisas de las cámaras dadas en las Secciones y deben ser seguidas. Como medio de referencia para las mediciones de dosis absorbida con haces de rayos X de energía media se recomienda el agua. El maniquí debe sobrepasar al menos en 5 cm las dimensiones de los cuatro lados del mayor tamaño de campo utilizado en la profundidad de medición. Debe también tener un margen de al menos 10 g/cm 2 más allá de la profundidad máxima de medición. En haces horizontales, la ventana del maniquí debe ser de plástico y de un espesor t win entre 0.2 cm y 0.5 cm. El espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la ventana del maniquí debe ser tomado en cuenta cuando se evalúa la profundidad a la cual será colocada la cámara; el espesor se calcula como el producto t win ρ pl donde ρ pl es la densidad másica del plástico (en g/cm 3 ). Para los plásticos usados comúnmente, PMMA y poliestireno claro, pueden usarse los valores nominales ρ PMMA = 1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno = 1.06 g/cm 3 [64] para el cálculo del espesor equivalente a agua de la ventana. Para cámaras no sumergibles en agua debe ser usada una camisa impermeable, hecha de PMMA, y preferiblemente de un espesor no mayor de 1.0 mm. El espacio de aire entre la pared de la cámara y la camisa debe ser suficiente ( mm) para permitir equilibrar la presión del aire en la cámara. La misma camisa de la cámara que fue usada para la calibración de la cámara de ionización del usuario debe ser usada para la dosimetría de referencia. Si no es posible usar la misma camisa de la cámara impermeable que fue usada durante la calibración en el laboratorio, entonces debe ser usada otra del mismo material y de espesor similar IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Selección del indicador de calidad del haz Es perfectamente conocido que es deseable el uso de más de un parámetro de calidad del haz para caracterizar un espectro de rayos X de kilovoltaje para la dosimetría [98, 99]. Las magnitudes usuales empleadas son el potencial del generador de kilovoltaje (kv) y el HVL. Sin embargo, frecuentemente no es posible hacer correponder ambos, el 140

153 kv y el HVL del haz clínico con los haces del laboratorio de calibración. Por tanto, el indicador primario de la calidad del haz ha sido tradicionalmente el HVL, y este es el usado en este Código de Práctica. 40 N D,w,Q para una cámara NE 2571 Fig. 12. Factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para una cámara NE 2571 en función del kv y el HVL. Estos han sido obtenidos a partir de factores de calibración en kerma en aire medidos en el NRL y convertidos a dosis absorbida usando los factores dados en la ref. [99]. 40 Otros identificadores de la calidad del haz son propuestos por la ICRU en las Ref. [98, 99], incluyendo la identificación de dos puntos en términos de lo que se ha llamado razón de descenso ("fall-off"). Una proposición reciente para el uso del cociente de dosis absorbida a los 2 cm y 5 cm de profundidad de agua [102] es prometedora pero necesita más investigación. Este cociente es probablemente para relacionar la energía media de los rayos X en la profundidad de medición en el maniquí, el cual potencialmente es un mejor identificador del haz que el HVL, que se mide en aire. Como puede notarse en la Sección 8, el HVL se basa en mediciones de kerma en aire y requiere un conocimiento de la respuesta del dosímetro a kerma en aire. El desarrollo de un nuevo indicador de calidad para rayos X de kv basado en la magnitud dosis absorbida en agua, más apropiado para este Código de Práctica, sería muy bien acogido. 141

154 Hasta ahora son insuficientes los datos experimentales disponibles para conocer como el N D,w,Qo de una cámara para rayos X de energía media varía con el HVL y el potencial generador evaluados independientemente. Sin embargo, se puede obtener alguna información de la Fig. 12, la cual muestra un gráfico de N D,w,Q para una cámara NE 2571 en función del HVL y el kv en un intervalo típico de calidades de haces de terapia. Estos valores han sido obtenidos de datos de N K,Q (factor de calibración de kerma en aire) usando factores de conversión dados por Seuntjens [99]. Los datos sugieren que la variación en N D,w,Q que surgen por el uso solamente del HVL como indicador de calidad del haz debe ser del orden del 1%. Se toma por tanto, un cálculo conservador del 1.0% como una incertidumbre estándar de tipo B resultante (ver Anexo IV.3). Por supuesto es preferible, donde sea posible, tener el dosímetro calibrado en las mismas combinaciones de kv y HVL que las de los haces clínicos del usuario. Pero, si esto no es posible, los datos de calibración deben ser obtenidos para los haces con HVLs inferiores y superiores, y los valores deseados deben ser obtenidos por interpolación (ver el formulario) Medición de la calidad del haz En haces de rayos X de media energía, son usados el aluminio y el cobre para determinar el HVL. El HVL se define como el espesor de un absorbente que, en un punto de referencia distante de la lámina absorbente, reduce la tasa de kerma en aire de un haz estrecho de rayos X al 50%, comparado con la tasa de kerma en aire para un haz no atenuado. La configuración ideal es colocar aproximadamente en la mitad de la distancia entre el blanco de rayos X y la cámara, una apertura de colimación que reduzca el tamaño del campo lo suficiente para abarcar justamente la cámara completa. No debe haber otro material dispersor en el haz hasta 1 m por detrás de la cámara. Los filtros añadidos para la medición del HVL se colocan cerca de la apertura en combinaciones de espesores que abarquen el espesor de HVL a ser determinado. El espesor que reduce la tasa de kerma en aire a la mitad se obtiene por interpolación. Precisamente, lo que se mide es la corriente de ionización o la carga integrada por tiempo de exposición, no la tasa de kerma en aire. Esta diferencia es particularmente relevante para haces ligeramente filtrados. Debe ser usada una cámara con una respuesta energética que varíe en menos del 2% en el intervalo de calidades medidas Pueden obtenerse errores en la medición del HVL de hasta un 10% cuando se usa una cámara Farmer en un haz de 100 kv ligeramente filtrado. Si la respuesta energética de la cámara varía en más del 2% en el intervalo de calidades, entonces cada medición debe ser convertida a medición de kerma en aire usando un factor de calibración de kerma en aire apropiado para cada haz filtrado o no filtrado. Este es un proceso interactivo ya que el propio factor de calibración se determina a partir del HVL. 142

155 Debe ser usada una cámara monitora para prevenir resultados falsos debido a la variación en la salida de los rayos X. Se debe tener mucho cuidado en que la respuesta del monitor no esté afectada por el incremento de la dispersión debido a la colocación de más filtros en el trayecto del haz. Si no se dispone de una cámara monitora, los efectos de la variación en la salida pueden ser minimizados aleatorizando la secuencia de medición y midiendo la tasa de kerma en aire sin filtros adicionales al inicio y al final de la medición. La pureza del aluminio o del cobre usado para las mediciones del HVL debe ser del 99.9%. Para una guía adicional en la determinación de HVL ver las Ref. [33, 71, 98, 100] DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua se muestran en la Tabla 27. TABLA 27. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN HACES DE RAYOS X DE MEDIA ENERGIA Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Profundidad de medición z ref a Punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo a b c Valor o características de referencia Agua Cilíndrica 2 g/cm 2 En el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Distancia usual de tratamiento. b 10 cm x 10 cm, o como se determine por el aplicador de referencia. c z ref es la profundidad de referencia en el maniquí en la cual se coloca el punto de referencia de la cámara (ver Sección 9.2.1). Si son usados aplicadores de diferente SSD, entonces debe ser seleccionado como de referencia el de mayor SSD. Cuando el equipo de rayos X tiene un colimador rectangular ajustable, entonces debe fijarse un tamaño de campo de 10 cm x 10 cm. De lo contrario si el campo 143

156 se define por aplicadores fijos, debe ser seleccionado un aplicador de referencia de dimensiones comparables Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia El formalismo general se muestra en la Sección 3. La dosis absorbida en agua a la profundidad de referencia z ref en agua, en un haz de calidad Q de rayos X de media energía y en ausencia de la cámara, está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (38) donde M Q es la lectura del dosímetro con el punto de referencia de la cámara colocado a z ref de acuerdo con las condiciones de referencia dadas en la Tabla 27 y corregida por las magnitudes de influencia de temperatura y presión, polaridad y calibración del electrómetro, como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). La corrección por polaridad es probablemente despreciable. Sin embargo, debe ser chequeada al menos una vez y está estipulada en el formulario. Alternativamente, si la misma polaridad que fue usada para la calibración es usada siempre para las mediciones clínicas, el efecto se cancelará. La recombinación de iones es despreciable cuando la tasa de dosis absorbida es menor que unos pocos grays por minuto (ver Ref. [101]). N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q 0, y k Q,Qo es un factor específico de la cámara que corrige por las diferencias entre la calidad de referencia del haz Q 0 y la calidad Q real del haz que está siendo usado. Nótese además que la corrección por el error del temporizador puede ser significativa. Esta no es una corrección multiplicativa y por tanto es tratada de forma separada en el formulario VALORES DE k Q,Qo La teoría de Bragg-Gray no puede ser aplicada a las cámaras de ionización en rayos X de media energía [103] y por tanto los valores de k Q,Qo deben ser obtenidos directamente de las mediciones. Los valores genéricos, medidos para un tipo particular de cámara, no deben ser usados debido a las grandes variaciones de cámara a cámara de k Q,Qo con el HVL (ver Fig. 11). Los datos de calibración para el dosímetro deben ser presentados preferiblemente como un único factor de calibración N D,w,Qo determinado en la calidad Q 0 del haz de referencia y uno o más factores k Q,Qo medidos correspondientes a otras calidades Q de calibración. Sin embargo, si los datos de calibración están en forma de un grupo de factores de calibración N D,w,Q entonces 144

157 una de las calidades debe ser elegida como calidad del haz de referencia Q 0. Si el dosímetro ha sido calibrado también en un haz de 60 Co, este debe ser tomado como la calidad de referencia. Pero si las calibraciones han sido hechas sólo en rayos X de media energía, entonces una de las calidades debe ser seleccionada como calidad del haz de referencia Q El factor de calibración correspondiente se convierte en N D,w,Qo y los otros factores de calibración N D,w,Q se expresan en términos de k Q,Qo usando la relación N D, w, Q k Q, Q = (39) 0 N D, w, Q 0 Si la calidad del haz del usuario no se iguala a ninguna de las calidades de calibración, el valor de k Q,Qo a ser usado en la Ec. (38) puede ser interpolado (ver formulario). Una cámara calibrada en una serie de calidades de haces puede ser recalibrada en lo sucesivo en la calidad de referencia Q 0 solamente. En este caso, el nuevo valor de N D,w,Qo debe ser usado con los valores de k Q,Qo previamente medidos. Sin embargo, debido a la particular sensibilidad de las cámaras de ionización a los cambios de la respuesta con la energía de los rayos X de media energía, es preferible que las cámaras sean recalibradas cada vez en todas las calidades. Particularmente, si N D,w,Qo cambia en una cantidad mayor que la incertidumbre indicada por la calibración, o ha sido necesario hacer alguna reparación a la cámara, entonces el dosímetro debe ser recalibrado en todas las calidades MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central La medición en condiciones de referencia formulada en este Código de Práctica proporciona una dosis absorbida en agua a la profundidad de 2 g/cm 2 en agua. Con el fin de relacionar esta medición con la dosis a otras profundidades es a menudo necesario obtener la distribución de dosis en profundidad sobre el eje central. Un estimado de la distribución de dosis en profundidad puede ser obtenida de la literatura [81]. Sin embargo, es improbable que los datos publicados se igualen exactamente al kv y al HVL del haz clínico. Por lo tanto, se recomienda que las distribuciones de dosis en profundidad sean medidas para cada haz clínico. A pesar de que los rayos X de kilovoltaje han sido usados en radioterapia por algunas décadas, los métodos de dosimetría relativa no han sido extensamente 42 La selección aquí no es crítica; la apropiada es la calidad correspondiente al factor N D,w,Q con la menor incertidumbre, en caso contrario se tomará una calidad cercana a la mitad del rango. 145

158 investigados. De acuerdo con Seuntjens y Verhaegan [104], una cámara cilíndrica de tipo Farmer que es apropiada para dosimetría de referencia, debe tener una respuesta en un maniquí razonablemente independiente de la profundidad y del tamaño de campo. Sin embargo, una cámara de este tipo no puede ser usada de manera confiable en profundidades de menos de 0.5 cm. Dependiendo del tamaño de campo y de la energía del haz, puede existir una significativa variación en la dosis absorbida en los primeros milímetros de profundidad de la distribución de dosis (ver Fig. 13). Es posible medir la distribución de dosis en profundidad usando una cámara de ionización pequeña en un tanque de barrido automático, como el usado para la dosimetría relativa en haces de electrones y fotones de altas energías, o usando una cámara plano - paralela del tipo usado para dosimetría de electrones de alta energía [105]. Esta tiene la ventaja de permitir mediciones a profundidades de menos de 0.5 cm. Sin embargo, estos tipos de cámaras no están designadas para el uso en rayos X de kv y así la relación entre la distribución de ionización en profundidad y la distribución de dosis en profundidad (en profundidades mayores de 0.5 cm) debe ser determinada por comparación con una cámara cilíndrica tipo Farmer en un número adecuado de profundidades. (La profundidad de la medición de una cámara cilíndrica en un maniquí se toma como la profundidad del eje central de la cámara) En la mayoría de los casos, las diferencias entre los dos tipos de cámaras será probablemente no mayor que un pequeño porciento [100, 106]. Se puede ganar una mayor confianza en la exactitud de un tipo de cámara en particular comparándola con los datos publicados [81], al menos para haces para los cuales los datos se encuentran disponibles. Debido a la superposición en los intervalos de baja y media energías de los rayos X, el método de medición de la dosis en profundidad usando un maniquí de plástico como se describe en la Sección puede ser usado por debajo de los 100 kv y un HVL de 3 mm de aluminio. El uso del método puede ser posible para mayores kv o HVL, pero sólo debe ser usado un maniquí plástico que haya dado muestras de obtener mediciones que concuerden dentro de un pequeño porciento con las mediciones en un maniquí de agua. Cuando se hacen mediciones cerca de la superficie, debe haber suficiente espesor de material que garantice el equilibrio de los electrones secundarios. El espesor total requerido puede ser estimado del alcance csda de los electrones de máxima energía en el material usado (ver Tabla 24 para kv o la Ref. [64]). Algunos detectores usados rutinariamente para escanear haces de alta energía (fotones, electrones, etc.) no son adecuados para el uso en rayos X de media energía por la variación excesiva de su respuesta respecto a las calidades de haces de kilovoltaje. La dosimetría fílmica y los diodos semiconductores son, por esta razón, no recomendables. Algunos materiales TLD son convenientes, pero antes de su uso su respuesta energética debe ser chequeada respecto a una cámara de ionización. 146

159 FIG. 13. Datos de dosis en profundidad para rayos X de media energía. Los datos son tomados de la Ref. [81]. Detalles del haz: 2, 4 y 8 mm de Al; 10 cm de diámetro; 20 cm de SSD; 0.5, 1 y 3 mm de Cu, 10 cm x 10 cm, 50 cm de SSD Factores de campo Para las aplicaciones clínicas, se requieren los factores de campo para todas las combinaciones de SSD y tamaños de campo usados en los tratamientos de radioterapia. El factor de campo para rayos X de media energía es el cociente de la dosis absorbida en la superficie de un maniquí de agua para una SSD y un tamaño de campo dados, y la dosis absorbida medida en condiciones de referencia (las condiciones de referencia se muestran en la Tabla 27). Generalmente no es posible realizar mediciones confiables directamente en la superficie de un maniquí puesto que debe haber suficiente profundidad para garantizar el equilibrio de los electrones secundarios. El método recomendado en este Código de Práctica para obtener el factor de campo para cada combinación de SSD y tamaño de campo es la medición de la dosis absorbida en agua a una profundidad de 2 g/cm 2 respecto a la dosis absorbida medida en condiciones de referencia para esa calidad de haz, y entonces obtener la dosis absorbida en la superficie por extrapolación usando la distribución de dosis en profundidad medida como se describe en la Sección

160 9.7. INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA Existe muy poca experiencia práctica en patrones de dosis absorbida para rayos X de media energía. La incertidumbre en N D,w,Qo determinada directamente de un patrón primario se toma aquí igual a 1%. Alternativamente, si la dosis absorbida en agua es obtenida de un patrón de kerma en aire, la incertidumbre en la determinación de N D,w,Qo se estima en un 3%. En el último caso, la incertidumbre de N D,w,Qo prevalece en la incertidumbre global. El rendimiento de rayos X de algunos equipos depende del voltaje de la línea, la temperatura del tubo y del control del operador de la corriente y el voltaje del tubo. Esta incertidumbre debe ser estimada separadamente por el usuario a partir de la desviación estándar de un grupo de al menos cinco exposiciones de duración similar a la de tratamientos típicos. Esta no se incluye en este análisis. Debido a que el gradiente de dosis para los haces en el límite inferior del rango de energía puede llegar a ser de 1% por milímetro, pueden existir dificultades en lograr que la reproducibilidad en el posicionamiento a profundidad sea mejor que 1%, así que esta incertidumbre es asociada al establecimiento de las condiciones de referencia. Para la dosimetría de rayos X de media energía, los valores para k Q,Qo son obtenidos directamente de los factores de calibración N D,w,Q. Si el valor de N D,w,Qo usado en al Ec. (38) es el mismo que el usado en la Ec. (39), entonces la incertidumbre del producto de k Q,Qo N D,w,Qo es precisamente la incertidumbre de N D,w,Q junto con un 1.0% adicional para considerar la incertidumbre de hacer corresponder los haces de la calibración y del usuario en base al HVL. Sin embargo, si el N D,w,Qo usado en al Ec. (38) es diferente porque ha sido obtenido de una calibración ulterior del dosímetro, entonces la incertidumbre en k Q,Qo aumenta debido a la falta de correlación entre el nuevo N D,w,Qo y el usado para calcular los k Q,Qo. Esto resulta en un incremento en la incertidumbre estándar combinada de D w,q de hasta un 0.5%. Las incertidumbres están resumidas en la Tabla

161 TABLA 28. INCERTIDUMBRE ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA a DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA PARA UN HAZ DE RAYOS X DE MEDIA ENERGIA Magnitud física o procedimiento Incertidumbre relativa estándar (%) Paso 1: Laboratorio de calibración LSCD LSCD LPCD LPCD Factor N D,w,Qo o N K del patrón secundario en el LPCD Estabilidad a largo plazo d el patrón secundario Factor de calibración N D,w,Qo del dosímetro del usuario en el laboratorio Patrón de dosis absorbida Derivado del patrón de kerma en aire Incertidumbre combinada en el Paso 1: Paso 2: Haz de rayos X del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario Establecimiento de las condiciones de referencia 1.0 Lectura M Q del dosímetro respecto al temporizador o al monitor del haz Corrección por las magnitudes de influencia k i 0.8 Corrección por la calidad del haz k Q,Qo 1.0 Incertidumbre combinada en el Paso Incertidumbre estándar combinada de D w,q (pasos 1 + 2) a. Ver la Guía ISO para la expresión de la incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados dados en la tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario

162 9.8. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de rayos X de media energía Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento radiante y condiciones de referencia para la determinación de D w,q. Equipo de r-x: Corriente nominal del tubo: ma Potencial nominal del tubo: kv Calidad del haz Q(HVL): mm Maniquí de referencia: agua Profundidad de referencia: 2 g/cm 2 Tamaño del campo de referencia: cm x cm SSD de referencia: cm Al Cu 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo cámara de ionización: No. Serie: Pared Cámara material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara impermeable material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua N D,w,Qo = Gy/nc Gy/lect Calidad del haz de referencia, Q 0 (HVL): mm Al Cu Cond. de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel. % Potencial de polarización V: V Polaridad de calib.: +ve -ve corr. por Polaridad usuario: +ve -ve efecto de polaridad Laboratorio de calibración: Fecha: Modelo del electrómetro: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango: Si es positivo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Lectura del dosímetro a y correcciones por magnitudes de influencia 150 Lectura del dosímetro no corregida en V y polaridad del usuario: nc div

163 Tiempo correspondiente min Cociente de la lectura del dosímetro y el tiempo b : M = nc/um div/um (i) Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum.Rel.(si se conoce): % ( T ) P0 k TP = = ( T0 ) P (ii) Factor de calibración del electrómetro c k elec : nc/lect adimensional k elec = (iii) Corrección por polaridad d lect en +V: M + = lect en V: M - = M + + M k pol = 2M = Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V: M Q = M k TP k elec k pol = nc/min div/min 4. Tasa de dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref Factor de corrección para la calidad del haz del usuario Q: k Q,Qo = en Q 0 (HVL) = mm Al Cu Laboratorio de calibración: Fecha: o Factor de corrección de la calidad del haz interpolado: (k Q,Qo ) 1 = en HVL 1 = mm Al Cu Fecha: (k Q,Qo ) 2 = en HVL 2 = mm Al Cu Fecha: k = ln HVL ln HVL1 [ ] = ( k ) + ( k ) ( k ) Q, Q0 Q, Q0 1 Q, Q0 2 Q, Q0 1 ln HVL Calibración de la tasa de dosis absorbida en la z ref : D w,q (z ref ) = M Q N D,w,Qo k Q,Qo = Gy/min 2 ln HVL1 5. Tasa de dosis absorbida en agua a la profundidad del máximo de dosis Profundidad de máximo de dosis: z max = g/cm 2 Por ciento de dosis en profundidad en z ref para un tamaño de campo de cm x cm: PDD(z ref = 2 g/cm 2 ) = % Calibración de la tasa de dosis absorbida en z max : D w,q (z máx ) = 100 D w,q (z ref )/PDD(z ref ) = Gy/min a Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y corregidas de ser necesario. 151

164 b c d El error del temporizador debe ser tomado en cuenta. La corrección en el voltaje V puede ser determinada de acuerdo con: M A es la lectura integrada en el tiempo τ A M A = τ A = min M B es la lectura integrada en n exposiciones cortas de tiempo t B /n cada una (2 n 5) M B = t B = min n = El error del temporizador M Bt τ = nm A A M At M B B = min (el signo de τ debe ser tomado en cuenta) M A M = nc/min div/min ta + τ Si el electrómetro no se ha calibrado separadamente, k elec =1. M en el denominador de k pol denota la lectura con la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (M + o M - ) y la lectura de un monitor externo M em. 152

165 10. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE PROTONES GENERALIDADES Esta Sección proporciona un Código de Práctica para dosimetría de referencia (calibración de haces) y recomendaciones para dosimetría relativa en haces de protones con energías en el rango desde 50 MeV hasta 250 MeV. Esta está basada en un factor de calibración N D,w,Qo en términos de dosis absorbida en agua para un dosímetro en un haz de referencia de calidad Q o. 43 En el presente, existen dos aplicaciones clínicas fundamentales para haces de protones (ver Ref. [107]). Protones de energías relativamente bajas (menores de 90 MeV) son empleados en el tratamiento de tumores oculares usando tamaños de campo menores de 4 cm x 4 cm y altas tasas de dosis. Protones de energías mayores (por encima de los 150 MeV) son usados para el tratamiento de tumores grandes o profundos. Para estas aplicaciones, los tamaños de campo y las tasas de dosis son similares a las utilizadas cuando se emplean fotones de altas energías. Una distribución típica de dosis en profundidad para un haz terapéutico de protones se muestra en la Fig. 14(a). Esta consiste en una región donde la dosis aumenta suavemente con la profundidad, llamada plateau y una región donde la dosis alcanza el máximo rápidamente, llamada pico de Bragg. Las aplicaciones clínicas requieren que una dosis relativamente uniforme sea aplicada en el volumen a tratar, y con este propósito el haz de protones debe ser abierto o extendido hacia ambos laterales y en profundidad. Esto se obtiene en la profundidad de tratamiento por la superposición de picos de Bragg de diferentes intensidades y energías. La técnica es llamada modulación del haz y crea una región uniforme de alta dosis conocida como pico de Bragg extendido (SOBP: spread-out Bragg peak ) (ver la Fig. 14(b)). El ancho del SOBP se define normalmente por el ancho al 95% de la dosis. La extensión del pico de Bragg puede obtenerse por diferentes técnicas de modulación tales como la modulación de la energía [108] o barrido de rastreo o barrido puntual dinámico [107, 109]; por último, la modulación del haz puede ser parte de una más compleja técnica de rastreo en tres dimensiones. Algunos tratamientos usan la región de plateau para tratar un blanco con el pico de Bragg cayendo por fuera del lado más profundo del paciente [110]. Hasta el momento, la dosimetría clínica de protones ha sido basada en diferentes tipos de dosímetros, tales como calorímetros, cámaras de ionización, copas de Faraday, 43 Debido a que aun no se dispone de un patrón primario de dosis absorbida en agua para haces de protones, la radiación gamma de 60 Co será usada como calidad de referencia Q o para la dosimetría de protones (ver Sección 10.5) 153

166 Región de plateau FIG. 14. (a) Distribución de porcientos de dosis en profundidad para un haz de protones de 235 MeV, ilustrando la región de plateau y el pico de Bragg; (b) distribución de porcientos de dosis en profundidad para un haz de protones modulado. En la figura se indican la profundidad de referencia z ref (a la mitad del SOBP), el alcance residual R res a z ref usado para identificar la calidad del haz y el alcance práctico R p. detectores de trazas, sistemas de activación y diodos [108, 111, 112]. Los protocolos existentes de dosimetría de protones [ ] proporcionan recomendaciones para la 154

167 dosimetría con cámaras de ionización, basados en calibraciones en aire en un haz de 60 Co en términos de exposición o kerma en aire. La referencia [116] aborda además, la determinación de la dosis absorbida en un haz de protones usando cámaras de ionización calibradas en un haz de 60 Co en términos de dosis absorbida en agua, sin embargo, proporciona sólo una descripción general con pocos detalles EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización dadas en la Sección deben ser seguidas. Ambas cámaras, la cilíndrica y la plano - paralela son recomendadas para el uso como instrumentos de referencia para la calibración de haces clínicos de protones. Sin embargo, la incertidumbre estándar combinada en D w para cámaras de ionización plano - paralelas será ligeramente mayor que para las cámaras cilíndricas debido a su elevada incertidumbre para p wall en la calidad de haz de referencia de 60 Co (ver la Tabla 32 y el Anexo II). Es por ello, que se prefiere el uso de las cámaras de ionización cilíndricas para la dosimetría de referencia; su uso es, no obstante, limitado a haces de protones con calidades R res 0.5 g/cm 2 en la profundidad de referencia. Las cámaras cilíndricas con paredes de grafito son preferibles a las de paredes de plástico por tener mejor estabilidad a largo plazo y presentar variaciones de cámara a cámara más pequeñas (ver la Sección y la Fig. 2). El punto de referencia para estas cámaras se toma en el eje central de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad; este punto es colocado a la profundidad de referencia en el maniquí. Las cámaras plano - paralelas pueden ser usadas para dosimetría de referencia en todos los haces de protones, pero deben ser usadas para haces de protones con calidades R res <0.5 g/cm 2 en la profundidad de referencia. Para estas cámaras, el punto de referencia se toma en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha ventana; este punto se coloca en el punto de interés en el maniquí. El diámetro de la cavidad de la cámara de ionización plano - paralela o la longitud de la cavidad de la cámara de ionización cilíndrica no debe ser mayor que la mitad del tamaño de campo de referencia aproximadamente. Aun más, el diámetro externo de las cámaras de ionización cilíndricas no debe ser mayor que la mitad del ancho del SOBP. Para la dosimetría relativa, se recomiendan sólo las cámaras de ionización plano - paralelas. Los tipos de cámaras cuyos datos se muestran en este Código de Práctica se presentan en la Tabla 31 de la Sección

168 Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones con respecto a los maniquíes y camisas de las cámaras dadas en las Secciones y deben ser seguidas. Como medio de referencia para la determinación de la dosis absorbida y para las mediciones de calidad del haz con haces de protones se recomienda el agua. El maniquí debe sobrepasar al menos en 5 cm a las dimensiones del mayor campo utilizable por sus cuatro lados a la profundidad de medición y además debe extenderse también en 5g/cm 2 más allá de la profundidad máxima de medición. En haces horizontales, la ventana del maniquí debe ser de plástico, de un espesor t win entre 0.2 y 0.5 cm. El espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la ventana del maniquí debe ser considerado cuando se evalúa la profundidad a la cual se colocará la cámara; el espesor se calculará como el producto t win ρ pl, donde ρ pl es la densidad másica del plástico (en g/cm 3 ). Para los plásticos usados comúnmente, PMMA y poliestireno claro, pueden ser usados los valores nominales ρ PMMA =1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno =1.06 g/cm 3 [64] para el cálculo del espesor equivalente a agua de la ventana. Para cámaras no sumergibles en agua, debe ser usada una camisa impermeable, hecha de PMMA y preferiblemente de espesor no mayor de 1.0 mm. El espacio entre la pared de la cámara y la camisa debe ser suficiente ( mm) para permitir que se equilibre la presión en la cámara. La misma camisa que sea usada para la calibración de las cámaras de ionización del usuario debe ser usada para la dosimetría de referencia. En caso de no ser posible usar la misma camisa de la cámara que fue usada durante la calibración en el laboratorio, entonces debe ser usada otra del mismo material y de espesor similar. Las cámaras plano - paralelas, en caso de no ser intrínsecamente sumergibles en agua o no poseer una cubierta impermeable, pueden ser usadas en una protección impermeable, preferiblemente de PMMA o un material que sea muy similar al de la pared de la cámara; idealmente, no debe haber más de 1 mm de material añadido por delante y por detrás del volumen de la cavidad. Los maniquíes plásticos no deben ser usados para dosimetría de referencia en haces de protones puesto que no se conocen los factores requeridos de corrección de la fluencia de agua al plástico h pl. La información sobre el uso de maniquíes plásticos para dosimetría relativa se brinda en la Sección

169 10.3. IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Selección del indicador de calidad del haz En protocolos y recomendaciones anteriores de dosimetría de protones [ ], la calidad del haz de protones era identificada por la energía efectiva, la cual se define como la energía de un haz monoenergético de protones que tiene un alcance igual al alcance residual R res del haz clínico de protones (ver definición más adelante). Esta elección ha sido justificada por la pequeña dependencia de la energía con respecto a las razones de poderes de frenado agua - aire (ver Fig. 21) y por el hecho de que la energía efectiva es muy cercana a la energía máxima en el espectro de energía de los protones en la profundidad de referencia (ver condiciones de referencia en las Tablas 29 y 30). En este Código de Práctica se selecciona como el indicador de calidad del haz el alcance residual, R res. Este tiene la ventaja de ser fácilmente medible. Aunque esta elección subestimará ligeramente las razones de poderes de frenado en la mitad del SOBP, este efecto es improbable que exceda el 0.3% [116, 117]. El alcance residual R res (en g/cm 2 ) en una profundidad z medida se define como R res = R p z (40) donde z es la profundidad de medición y R p es el alcance práctico (ambos expresados en g/cm 2 ), la cual se define [116] como la profundidad a la cual la dosis absorbida más allá del pico de Bragg o del SOBP cae al 10% de su valor máximo (ver Fig. 14(b)). Distinto a con otros tipos de radiación cubiertas en este Código de Práctica, en el caso de los protones la calidad Q no es única para un haz particular, pero también está determinada por la profundidad de referencia z ref seleccionada para la medición Medición de la calidad del haz El alcance residual R res debe obtenerse como resultado de una distribución de dosis en profundidad medida, obtenida usando las condiciones dadas en la Tabla 29. Una cámara plano - paralela es el detector preferible para la medición de la distribución de dosis en profundidad sobre el eje central. En la Sección 10.6 se brinda información adicional de la medición de las distribuciones de dosis en profundidad. 157

170 TABLA 29. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA CALIDAD DEL HAZ DE PROTONES (R res ) Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo en la superficie del maniquí Valor o características de referencia Agua Cilíndrica o plano - paralela Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas y cilíndricas, en el punto de interés. Distancia de tratamiento clínico. 10 cm x 10 cm Para aplicaciones con campos pequeños (o sea, tratamientos oculares), 10 cm x 10 cm o el mayor campo clínicamente disponible DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua en haces de protones se muestran en la Tabla Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia El formalismo general para la determinación de dosis absorbida en agua se muestra en la Sección 3. La dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref de agua, en un haz de protones de calidad Q y en ausencia de la cámara, está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (41) donde M Q es la lectura del dosímetro con el punto de referencia de la cámara colocado en z ref de acuerdo con las condiciones de referencia dadas en la Tabla 30, corregida por las magnitudes de influencia de presión y temperatura, calibración del electrómetro, efecto 158

171 de polaridad y recombinación iónica como se describe en el formulario (ver también la Sección 4.4.3). N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q 0 y k Q,Qo es el factor específico de la cámara el cual corrige las diferencias entre la calidad Q 0 del haz de referencia y la calidad Q que está siendo usada. TABLA 30. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN HACES DE PROTONES Magnitud de influencia Material del maniquí Valor o características de referencia Agua Tipo de cámara Para R res 0.5 g/cm 2, cilíndrica o plano - paralela Para R res < 0.5 g/cm 2, plano - paralela Profundidad de medición z ref Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo en la superficie del maniquí a Mitad del SOBP a Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad. Para cámaras plano - paralelas y cilíndricas, en el punto de la profundidad de medición z ref. Distancia de tratamiento clínico. 10 cm x 10 cm, o el usado para la normalización de los factores de campo, siempre que sea mayor. Para aplicaciones con campos pequeños (o sea, tratamientos oculares), 10 cm x 10 cm o el mayor campo clínicamente disponible. La profundidad de referencia puede ser seleccionada en la región de plateau, a una profundidad de 3 g/cm 2, para aplicaciones clínicas con un haz monoenergético de protones (por ejemplo, para irradiaciones en el plateau). 159

172 10.5. VALORES PARA k Q,Qo Idealmente, los valores para k Q,Qo deben ser obtenidos por la medición directa de la dosis absorbida en las calidades Q y Q 0, ver Ec. (3), cada una medida en las condiciones de referencia para la cámara de ionización del usuario usada para la dosimetría de protones. Sin embargo, en este momento no están disponibles patrones primarios de dosis absorbida en agua para haces de protones. De esta manera, todos los valores de k Q,Qo para haces de protones dados en este Código de Práctica son obtenidos como resultados de cálculos y están basados en la radiación gamma de 60 Co como calidad Q 0 de haz de referencia. La notación k Q denota exclusivamente el uso de 60 Co como calidad de referencia. Los valores para k Q son calculados usando la Ec. (4). Los datos para los parámetros físicos en esta ecuación son abordados en al Anexo II. La Fig. 15 muestra los datos calculados para k Q en función del indicador de la calidad del haz R res para algunos tipos comunes de cámaras de ionización cilíndricas y plano - paralelas. La Tabla 31 presenta los valores calculados para k Q en función de R res para cámaras de ionización cilíndricas y plano - paralelas. Los valores de k Q para calidades no tabuladas pueden ser obtenidos por interpolación entre los valores tabulados MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA La dosimetría clínica requiere de mediciones de distribuciones de porcientos de dosis en profundidad sobre el eje central, de perfiles transversales del haz, de factores de campo, etc. Cada medición debe ser hecha para todas las combinaciones posibles de energía, tamaño de campo y SSD usadas para tratamientos de radioterapia. Las recomendaciones dadas en la Sección 10.2 respecto a la elección de cámaras de ionización y maniquíes deben ser seguidas Distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central Para mediciones de distribuciones de dosis en profundidad se recomienda el uso de cámaras plano - paralelas. La distribución de ionización en profundidad medida debe ser convertida a una distribución de dosis en profundidad debido a la dependencia de la profundidad de la razón de poderes de frenado s w,air, particularmente en la región de bajas energías. Esto se logra con la multiplicación de la carga de ionización o la corriente medida en cada profundidad z por la razón de poderes de frenado s w,air y el factor de perturbación en esta profundidad. Los valores para s w,air en función de R res pueden ser calculados de la Ec. (73) dada en el Anexo II. Se asume para los factores de 160

173 TABLA 31. VALORES CALCULADOS DE k Q PARA HACES DE PROTONES, PARA VARIAS CAMARAS DE IONIZACION CILINDRICAS Y PLANO - PARALELAS EN FUNCION DE LA CALIDAD DEL HAZ R res. Tipo Cámara Ionización Calidad del haz R res(g/cm 2 ) Cámaras cilíndricas Capintec PR-05P mini Capintec PR-05 mini Capintec PR-06C/G Fanner Exradin A2 Spokas Exradin T2 Spokas Exradin Al mini Shonka Exradin Tl mini Shonka Exradin Al 2 Farmer Far West Tech. 1C FZH TK Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Farmer shortened Nuclear Assoc Farmer Nuclear Assoc Farmer

174 TABLA 31 (cont.) NE NE 25 15/ NE NE 2505 Fanner NE 2505/A Farmer NE 2505/3, 3A Farmer NE 2505/3, 3B Farmer NE 2571 Farmer NE 2581 Farmer NE 2561/2611 Sec. Std PTW micro PTW rigid PTW rigid PTW PTW 30001/30010 Farmer PTW 30002/30011 Farmer PTW 30004/30012 Farmer PTW 30006/30013 Farmer PTW flexible PTW flexible SNC Farmer SNC Farmer Victoreen Radocon III Victoreen Radocon II

175 TABLA 31. (cont.) Victoreen Victoreen Victoreen Victoreen Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C 28 Farmer shortened Scdx-Wellhofer 1C 69 Farmer Scdx-Wellhofer 1C 70 Farmer Cámaras plano - paralelas Attix RMI Capintec PS ExradinPll Holt (Memorial) NACP/Calcam Markus Roos Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen todos los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas por su uso clínico actual. 163

176 Calidad del haz de protones, Rres (g/cm 2 ) Fig. 15. Valores calculados de k Q para varias cámaras de ionización cilíndricas y plano - paralelas usadas comúnmente para dosimetría de referencia, en función de la calidad del haz de protones Q(R res ) (datos de la Tabla 14). perturbación el valor de la unidad (ver Anexo II). La influencia de la recombinación iónica y los efectos de la polaridad en la distribución de ionización en profundidad debe ser investigada y tomada en cuenta si existe variación con la profundidad. Si el tamaño del campo para el que se han realizado las mediciones es más pequeño que el doble del diámetro de la cavidad de la cámara plano - paralela, entonces se recomienda un detector con una buena resolución espacial (por ejemplo, minicámara, diodo o diamante). La distribución resultante debe ser convertida usando también las razones de poderes de frenado apropiadas (por ejemplo, de agua a aire, de agua a silicio o de agua a grafito). Los valores necesarios de poderes de frenado pueden encontrarse en la Ref. [118]. La aplicabilidad de tales detectores para las mediciones de dosis en profundidad debe ser verificada por pruebas de comparación con una cámara plano - paralela en un tamaño de campo mayor. Para haces clínicos de protones producidos por sistemas de haces dinámicos (por ejemp lo el barrido puntual), los tiempos de medición deben ser suficientemente largos comparados con el ciclo de barrido del campo con el fin de lograr lecturas reproducibles. 164

177 Factores de campo El factor de campo puede ser determinado como el cociente de la lectura corregida del dosímetro en la profundidad de referencia z ref medida en un grupo dado de condiciones de no-referencia en relación con la medida en condiciones de referencia (las condiciones de referencia están dadas en la Tabla 30). Para un haz dado de protones, los factores de campo deben ser medidos para todos los tamaños de campo de no-referencia y las SSD usadas para el tratamiento de pacientes El uso de maniquíes plásticos para dosimetría relativa El uso de maniquíes plásticos es fuertemente desaprobado ya que, en general, ellos son los responsables de las discrepancias en la determinación de la dosis absorbida. Los maniquíes plásticos no deben ser usados para dosimetría de referencia en haces de protones puesto que no son conocidos los factores requeridos para la corrección de fluencia de agua a plástico h pl. No obstante, cuando no es posible un posicionamiento exacto de la cámara en el agua o cuando no se dispone de una cámara impermeable, se permite su uso para la medición de la distribución de dosis en profundidad para haces de protones de bajas energías (aproximadamente por debajo de los 100 MeV). En este caso, la lectura del dosímetro de cada profundidad en el plástico debe ser llevada a escala usando el factor de escala de fluencia h pl. Se asume que h pl tiene un valor constante igual a la unidad para todas las profundidades. Los criterios que determinan la selección de los materiales plásticos se discuten en la Sección La densidad del plástico, ρ pl, debe ser medida para el lote de plástico en uso antes de usar un valor nominal para el tipo de plástico. Cada profundidad z pl medida en el plástico (expresada en g/cm 2 ) debe ser llevada a escala para alcanzar la profundidad en agua z w correspondiente mediante z w = z pl c pl g/cm 2 (z pl en g/cm 2 ) (42) donde c pl es el factor de escala de la profundidad. Para haces de protones, c pl puede ser calculado, con buena aproximación, como el cociente de los alcances csda (en g/cm 2 ) [118] en agua y en el plástico. El factor de escala de profundidad c pl tiene un valor de para PMMA y para el poliestireno claro. Se debe seguir el procedimiento dado en la Sección para generar las distribuciones de dosis en profundidad sobre el eje central a partir de las distribuciones medidas de ionización en profundidad. Si es usado un maniquí de plástico para medir el indicador de calidad del haz, la magnitud medida es el alcance residual en el plástico, R res,pl. El alcance residual, R res, en agua se obtiene igualmente llevando a escala la Ec. (42). 165

178 10.7. INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA Las incertidumbres asociadas con las magnitudes físicas o procedimientos involucrados en la determinación de la dosis absorbida en agua en el haz de protones del usuario pueden ser divididas en dos pasos. El paso 1 considera las incertidumbres hasta la calibración de la cámara del usuario en un laboratorio de calibración en términos de N D,w. El paso 2 tiene que ver con la calibración subsecuente del haz de protones del usuario usando esta cámara e incluye la incertidumbre de k Q así como la asociada con las mediciones en la profundidad de referencia en un maniquí de agua. Las estimaciones de las incertidumbres en estos dos pasos se muestran en la Tabla 32, produciendo una incertidumbre estándar combinada de 2% y 2.3% para la determinación de la dosis absorbida en agua en un haz clínico de protones con una cámara cilíndrica y una plano - paralela, respectivamente. Detalles en las estimaciones de la incertidumbre para varios parámetros físicos que intervienen en el cálculo de k Q se muestran en el Anexo II. 166

179 TABLA 32. INCERTIDUMBRE a ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA DE D w EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA Y PARA UN HAZ CLINICO DE PROTONES, BASADA EN LA CALIBRACION DE UNA CAMARA EN RADIACION GAMMA DE 60 Co. Magnitud física o procedimiento Incertidumbre estándar relativa (%) Tipo de cámara del usuario Cilíndrica Plano - paralela Paso 1: Laboratorios de calibración LSCD b LSCD b Factor de calibración N D,w del patrón secundario en el LPCD Estabilidad a largo plazo del patrón secundario Factor de calibración N D,w del dosímetro del usuario en el laboratorio de calibración Incertidumbre combinada del paso Paso 2: Haz de protones del usuario Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario. Establecimiento de las condiciones de referencia. Lectura M Q del dosímetro respecto al monitor del haz Corrección por magnitudes de influencia k i Corrección por la calidad del haz k Q Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre estándar combinada de D w (pasos 1 + 2) a Ver la Guía ISO para la expresión de incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados mostrados en la Tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. 167

180 b Si la calibración del dosímetro del usuario es realizada en un LPCD, entonces la incertidumbre estándar combinada en el paso 1 es inferior. La incertidumbre estándar combinada en D w debe ser ajustada en consecuencia. 168

181 10.8. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de protones. Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento radiante y condiciones de referencia para la determinación de D w,q Unidad de terapia con protones Energía. Nominal: MeV Tasa de dosis nominal: UM/min Alcance práctico, R p : g/cm 2 Maniquí de referencia: agua Ancho del SOBP: g/cm 2 Tamaño de campo de referencia: cm x cm SSD de referencia: cm Profundidad de referencia z ref : g/cm 2 Calidad del haz, Q(R res ): g/cm 2 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo de la CI: No. Serie: Tipo: cil pp Pared/ventana de la cámara: material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara/cubierta impermeable: material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí: material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua N D,w = Gy/nC Gy/div Condiciones de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Relativa: % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calibración: +ve -ve corregido por Polaridad usuario: +ve -ve efecto de polaridad Laboratorio de calibración: Fecha: Electrómetro Modelo: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango: Si es afirmativo, laboratorio de calibración: Fecha: 3. Lectura del dosímetro a y corrección por magnitudes de influencia Lectura no corregida del dosímetro con V 1 y polaridad del usuario: nc div 169

182 nc div Unidades de monitor correspondientes del acelerador: UM Cociente de la lectura del dosímetro y las unidades de monitor: M 1 = nc/um div/um (i) Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum. Relat.(si se conoce): % ( T ) P0 k TP = = ( T0 ) P (ii) Factor de calibración del electrómetro b k elec : nc/div adimensional k elec = (iii) (iv) Corrección por polaridad c lectura en +V 1 : M + = lectura en V l : M - = M + + M = = 2M Corrección por recombinación (método de dos voltajes) Voltajes de polarización: V 1 (normal) = V V 2 (reducido) = V Lecturas d con cada voltaje: M 1 = M 2 = Cociente de voltajes V 1 /V 2 = k pol Cociente de las lecturas: M 1 /M 2 = Usar la Tabla 9 para un haz de tipo: pulsado pulsado barrido a o = a 1 = a 2 = k s = a 2 M1 M1 e,f 0 + a 1 + a2 = M 2 M 2 Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V 1 : M Q = M 1 k TP k elec k pol k s = nc/um div/um 4. Tasa de dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref Factor de corrección por la calidad Q del haz del usuario: k Q = tomado de Tabla 31 Otra, especificar: Calibración del monitor en dosis absorbida en z ref : D w,q (z ref ) = M Q N D,w k Q = Gy/UM 170

183 a b c d e f Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y ser corregidas en caso que sea necesario. Si el electrómetro no está calibrado independientemente, k elec =1. M en el denominador de k pol denota la lectura con la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (o M + o M - ) con respecto a la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado la corrección por polaridad. En caso contrario k pol se determina de acuerdo a: lectura en +V 1 para la calidad Q o : M + = lectura en V 1 para la calidad Q o : M - = Rigurosamente, las lecturas deben ser corregidas por el efecto de polaridad (promedio de ambas polaridades). Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser el promedio de los cocientes de M 1 o M 2 a la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado una corrección por recombinación. De lo contrario el factor k s = k s /k s,qo debe ser usado en lugar de k s. Cuando Q o es 60 Co, k s,qo (en el laboratorio de calibración) será tomado como la unidad y el efecto por no usar esta ecuación será despreciable en la mayoría de los casos. Chequear que k s k M 1 V pol 1 1 = [( M + + M )/ M ] [( M + M )/ M ] M 2 1 V Q Q 0 = 171

184 11. CODIGO DE PRACTICA PARA HACES DE IONES PESADOS GENERALIDADES Esta sección proporciona un Código de Práctica para la dosimetría de referencia (calibración de haces) y recomendaciones para la dosimetría relativa en haces de iones pesados. Esta está basada en un factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua de una cámara de ionización en un haz de referencia el que, debido a la falta de patrones primarios para iones pesados, será la radiación gamma de 60 Co. El Código de Práctica se aplica a haces de iones pesados con números atómicos entre 2(He) y 18(Ar) los cuales tienen un alcance de 2 30 g/cm 2 en agua. Para un haz de carbono, esto corresponde a un rango de energía de MeV/u. Del mismo modo que para haces de protones (ver Sección 10), la distribución de dosis en profundidad de un haz monoenergético de iones pesados en agua, mostrada en la Fig. 16, tiene un pico de Bragg bien definido cerca de la región donde se frenan las partículas primarias. Para las aplicaciones clínicas de haces de iones pesados, los picos extendidos de Bragg (SOBP) son creados de forma que abarque completamente el volumen blanco en el interior del SOBP. Contrario a la mayoría de los haces terapéuticos de radiación (excepto los neutrones), y debido a la fuerte dependencia de la respuesta biológica a la energía de los iones pesados, en las aplicaciones clínicas es común el uso de la dosis biológica efectiva [119, 120] en lugar de la dosis física (dosis absorbida en agua). La diferencia entre los dos tipos de distribuciones puede observarse en las Fig. 17(a) y 17(b), donde es obvia la ausencia de uniformidad de la distribución de la dosis física en el SOBP. Como es bien conocido, la dosis biológica efectiva se define como la dosis física absorbida multiplicada por la efectividad biológica relativa (RBE) del haz para el tejido en consideración. En el caso de los iones pesados, la RBE varía con la profundidad y con la dosis entregada al tejido. El uso de una dosis biológica efectiva hace posible comparar los resultados obtenidos de la radioterapia convencional con la radioterapia de iones pesados. En este Código de Práctica, sin embargo, la dosimetría de iones pesados está limitada a la determinación de la dosis física usando patrones de dosis absorbida en agua diseminada a través de una cámara de ionización calibrada en términos de dosis absorbida en agua, N D,w,Qo. La razón de esta aproximación limitada está basada en la viabilidad del uso del mismo formalismo y procedimientos para todos los haces de radioterapia usados en todas partes del mundo, para lograr obtener una coherencia internacional en la dosimetría. La fuerza de un procedimiento común para la dosimetría de radioterapia estimulará las comparaciones asociadas de dosis absorbida entregada al paciente, reduciendo el número de grados de libertad en comparación con las 172

185 consecuencias del tratamiento de radioterapia. De esta manera podrán hacerse estudios biológicos en base a procedimientos uniformes de dosimetría. Carbono de 290 MeV/u Dosis relativa Profundidad en agua (mm) FIG. 16. Distribución de dosis en profundidad de un haz monoenergético de carbono de 290 MeV/u en agua. Los haces de iones pesados usados en radioterapia tienen una característica física distintiva para la dosimetría de radiación comparados con otros haces terapéuticos [122]. En el caso de los protones de altas energías, las partículas incidentes interactúan con los núcleos del blanco y producen protones de bajas energías o iones pesados. Cuando los iones pesados pasan a través de los dispositivos moduladores del haz o el tejido humano producen núcleos fragmentados a partir de los núcleos proyectiles y los núcleos blanco. El núcleo producido por la fragmentación tiene aproximadamente la misma velocidad que los iones pesados incidentes, y alcanzan las regiones más profundas donde se frenan las partículas incidentes. Están presentes muchos tipos de núcleos atómicos, todos con diferentes distribuciones de energía. Esta fragmentación de los núcleos proyectiles y blancos afecta considerablemente la respuesta biológica de los haces de iones pesados influyendo en su dosimetría. Comparado con la distribución de dosis en profundidad de un haz de 173

186 FIG. 17. (a) Distribuciones de las dosis biológicas de haces terapéuticos de carbono de energía de 290 MeV/u. Los SOBPs de 20 a 120 mm de ancho son designados para producir un efecto biológico uniforme en los picos. (b) Distribuciones de las dosis físicas del haz mostrado en (a). 174

187 protones (ver Fig. 14), la Fig. 16 muestra una cola en el extremo distal del pico de Bragg el cual es debido a la fragmentación de las partículas incidentes. Hasta ahora, las únicas recomendaciones disponibles sobre la dosimetría eran las del protocolo de la Asociación AAPM TG-20 en 1984 [113]. La falta de un protocolo moderno para haces de iones pesados ha motivado a recientes intercomparaciones en la dosimetría de haces de carbono usando diferentes aproximaciones [123, 124]. De esta manera existe una necesidad de un nuevo protocolo para establecer una coherencia global en la determinación de dosis absorbida en agua para haces de iones pesados, común a los protocolos de dosimetría para otros haces de radioterapia. La dosis absorbida en haces de iones pesados puede ser medida usando una cámara de ionización o un calorímetro. Los métodos de medición de fluencia también pueden ser aplicados para la determinación de dosis absorbida en agua en haces monoenergéticos [113]. En este Código de Práctica se discute solamente el método basado en mediciones ionométricas. Para una determinación precisa de la dosis absorbida de haces de iones pesados usando una cámara de ionización, es provechoso conocer el espectro de energía del haz incidente, de los fragmentos de los núcleos proyectiles y además de los núcleos blancos fragmentados. Se dispone de muy pocos datos experimentales y teóricos de la distribución espectral de haces de iones pesados [ ]. De esta forma, en este Código de Práctica se adoptarán valores simplificados para los parámetros físicos requeridos en la dosimetría de iones pesados con cámara de ionización EQUIPAMIENTO DOSIMETRICO Cámaras de ionización Las recomendaciones respecto a las cámaras de ionización dades en la Sección deben ser seguidas. Para el uso como instrumentos de referencia en haces clínicos de iones pesados se recomiendan cámaras cilíndricas y plano - paralelas. Sin embargo, la incertidumbre combinada estándar en D w,q para cámaras de ionización plano - paralelas será ligeramente mayor debido a su elevada incertidumbre para p wall en la calidad de referencia de 60 Co (ver Tabla 35 y el análisis en el Anexo II). Por esta razón, son preferibles las cámaras cilíndricas para dosimetría de referencia. Sin embargo, su uso está limitado a haces de iones pesados con SOBP de anchos 2.0 g/cm 2. Las cámaras cilíndricas con pared de grafito son preferibles a las cámaras pared de plástico por su mejor estabilidad a largo plazo y sus pequeñas variaciones de cámara a cámara (ver Sección y la Fig. 2). El punto de referencia para estas cámaras se toma en el eje central de la cámara, en el centro del volumen de la cavidad. En el caso de haces de iones pesados, debe ser usado un punto efectivo P eff de medición de la cámara porque la distribución de dosis en profundidad en el SOBP no es pareja y el desnivel depende del 175

188 ancho del SOBP [123]. El punto de referencia de la cámara cilíndrica debe ser colocado a una distancia 0.75r cyl más profundo que el punto de interés del maniquí, donde r cyl es el radio interno de la cámara. Las cámaras plano - paralelas pueden ser usadas para dosimetría de referencia en todos los haces de iones pesados, pero debe ser usado particularmente en haces con SOBP de ancho < 2.0 g/cm 2. Para cámaras de ionización plano - paralelas, el punto de referencia se toma en la superficie interna de la ventana de entrada, en el centro de dicha ventana. Este punto se coloca en el punto de interés en el maniquí. El diámetro de la cavidad de la cámara plano - paralela o la longitud de la cavidad de la cámara cilíndrica no debe ser mayor que la mitad del tamaño de campo de referencia aproximadamente. Para dosimetría relativa, se recomiendan solamente las cámaras de ionización plano - paralelas. Los tipos de cámaras para los cuales se muestran los datos en este Código de Práctica se enumeran en la Tabla 34 de la Sección Maniquíes y camisas de las cámaras Las recomendaciones respecto a los maniquíes y camisas de las cámaras dadas en las secciones y deben ser seguidas. El medio de referencia recomendado para las mediciones de dosis absorbida en haces de iones pesados es el agua. El maniquí debe sobrepasar al menos en 5 cm los cuatro lados del mayor tamaño de campo utilizable a la profundidad de medición y extenderse al menos en 5 g/cm 2 más allá de la profundidad máxima de medición. En haces horizontales, la ventana del maniquí debe estar hecha de plástico, de un espesor t win entre 0.2 y 0.5 cm. El espesor equivalente a agua (en g/cm 2 ) de la ventana del maniquí debe ser tomado en cuenta cuando se evalúa la profundidad a la cual se colocará la cámara; el espesor se calculará como el producto t win ρ pl, donde ρ pl es la densidad másica del plástico (en g/cm 3 ). Se debe tratar de obtener información sobre la densidad del plástico del cual está hecho el maniquí. Para los plásticos usados comúnmente, PMMA y poliestireno claro, pueden ser usados los valo res nominales ρ PMMA =1.19 g/cm 3 y ρ poliestireno =1.06 g/cm 3 [64] para el cálculo del espesor equivalente a agua de la ventana. Para cámaras no sumergibles en agua, debe ser usada una camisa impermeable, hecha de PMMA y preferiblemente de espesor no mayor de 1.0 mm. La capa de aire entre la pared de la cámara y la camisa debe ser suficiente ( mm) para permitir que se equilibre la presión en la cámara. La misma camisa que sea usada para la calibración de las cámaras de ionización del usuario debe ser usada para la dosimetría de referencia. En caso de no ser posible usar la misma camisa de la cámara utilizada durante la calibración en el laboratorio, entonces debe ser usada otra del mismo material y de espesor similar. Las cámaras plano - paralelas, si no son sumergibles en agua o no están protegidas con una cubierta impermeable, deben 176

189 ser usadas en una protección impermeable, preferiblemente de PMMA o de un material casi igual al de las paredes de la cámara; idealmente no debe haber más de 1 mm de material adicionado por delante y por detrás del volumen de la cavidad. Los maniquíes plásticos no deben ser usados para la dosimetría de referencia en haces de iones pesados puesto que no son conocidos los factores de corrección de la fluencia de agua a plástico h pl. Por otra parte, la fluencia de los iones pesados incluyendo partículas fragmentadas, en un maniquí de plástico será diferente a en un maniquí de agua. Sin embargo, los maniquíes de plástico pueden ser usados en mediciones de rutina de aseguramiento de la calidad, siempre que haya sido establecido un factor de transferencia entre el plástico y el agua IDENTIFICACION DE LA CALIDAD DEL HAZ Se encuentran disponibles muy pocos datos experimentales y teóricos de las distribuciones espectrales de los haces de iones pesados. La práctica corriente para la caracterización de un haz de iones pesados es el empleo del número atómico, el índice de masa, la energía de haz de iones pesados incidente, en ancho del SOBP y el alcance DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA Condiciones de referencia Como se muestra en la Fig. 17(b), el SOBP de la distribución de dosis en profundidad de iones pesados no es pareja, y la dosis en el extremo más profundo del SOBP es más pequeña que en el extremo más próximo. El declive cerca del centro de un SOBP ancho es más bien pequeño mientras que el de un SOBP estrecho es pronunciado (cortado a pico). La profundidad de referencia para la calibración debe ser tomada en el centro del SOBP, en el centro del volumen blanco. Las condiciones de referencia para la determinación de la dosis absorbida en agua se muestran en la Tabla

190 TABLA 33. CONDICIONES DE REFERENCIA PARA LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN HACES DE IONES PESADOS. Magnitud de influencia Material del maniquí Tipo de cámara Profundidad de medición, z ref Punto de referencia de la cámara Posición del punto de referencia de la cámara SSD Tamaño del campo en al superficie del maniquí Valor o características de referencia Agua Para un SOBP de ancho 2.0 g/cm 2, cámaras cilíndricas y plano - paralelas. Para un SOBP de ancho < 2.0 g/cm 2, cámaras plano - paralelas. Centro del SOBP Para cámaras plano - paralelas, en la superficie interna de la ventana, en el centro de la misma. Para cámaras cilíndricas, en el eje central, en el centro del volumen de la cavidad Para cámaras plano - paralelas, en la profundidad de medición z ref. Para cámaras cilíndricas, 0.75r cyl más profundo que la z ref. Distancia clínica de tratamiento 10 cm x 10 cm, o el usado para la normalización de los factores de campo, siempre que sea mayor. Para aplicaciones con campos pequeños (<10 cm x <10 cm) el mayor disponible Determinación de la dosis absorbida en condiciones de referencia El formalismo para la determinación de la dosis absorbida en agua usando haces de iones pesados obedece a la presentación dada en la Sección 3. La dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia z ref en agua en un haz de iones pesados de calidad Q y en ausencia de la cámara está dada por D w,q = M Q N D,w,Qo k Q,Qo (43) donde M 0 es la lectura del dosímetro corregida por las magnitudes de influencia temperatura y presión, calibración del electrómetro, efecto de polaridad y recombinación 178

191 de iones como se describe en el formulario (ver además la Sección 4.4.3). La cámara debe ser colocada de acuerdo con las condiciones de referencia, como se muestran en la Tabla 33. N D,w,Qo es el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua para el dosímetro en la calidad de referencia Q 0 y k Q,Qo es un factor que corrige por las diferencias entre la calidad de referencia Q 0 y la calidad Q del haz actual. Ya que Q 0 corresponde al 60 Co, el factor de corrección de la calidad del haz se denota por k Q Corrección por recombinación en haces de iones pesados Cuando los haces son generados por técnicas tomográficas, la tasa de dosis es muy alta y los efectos generales de la recombinación deben ser tomados en cuenta. El factor de corrección por la recombinación general debe ser obtenido experimentalmente por el método de los dos voltajes [128] como se analiza en la Sección Cuando la recombinación general es despreciable, la recombinación inicial debe ser tomada en cuenta para los haces de iones pesados, especialmente cuando la dosis es medida usando cámaras de ionización plano - paralelas. La corriente de colección de ionización debe ser ajustada por la relación lineal. 1 / i col = 1/ i + b / V (44) donde V es el voltaje de polarización aplicado a la cámara. El factor de colección está dado por k = i / i ini s col VALORES PARA k Q,Qo Puesto que los identificadores de la calidad del haz no son usados corrientemente para la dosimetría de haces de iones pesados, los valores de k Q dependen solamente del tipo de cámara usada. Realmente no hay disponibles valores experimentales para k Q,Qo, por lo tanto, en este reporte serán usados sólo valores teóricos. El factor de corrección se define por la Ec. (4); él es: Q, Q0 ( sw, air) ( s ) w, air Q Q0 ( W ) air Q pq ( Wair ) p Q Q0 k = (45) 0 En el presente no hay disponibles patrones primarios de dosis absorbida en agua para haces de iones pesados. De esta manera los valores para k Q,Qo dados en este Código de Práctica para iones pesados son obtenidos del cálculo y están basados en la radiación 179

192 gamma de 60 Co como calidad Q 0 del haz de referencia. La notación k Q denota el uso exclusivo de 60 Co como calidad de referencia. Los factores que aparecen en el numerador de la Ec. (45) deben ser evaluados para el haz de iones pesados de calidad Q y, debido a la complejidad de los procesos físicos involucrados, su determinación representa una labor considerable. Actualmente no existe información disponible sobre los factores de perturbación para las cámaras de ionización en haces de iones pesados, y en lo adelante serán asumidos como iguales a la unidad. Las razones de poderes de frenado y los valores de W para haces de iones pesados se consideran independientes de la calidad del haz, debido a la actual falta de datos experimentales. La contribución de los núcleos fragmentados a las razones de poderes de frenado y a los valores de W también se asume como despreciable. Por lo tanto aquí se adoptan valores constantes para las razones de poderes de frenado y de W para todos los haces de iones pesados, ellos son y ev respectivamente. Nótese que el valor de W le corresponde al aire seco. Como las razones de poderes de frenado s w,air de los iones pesados son cercanos a los de 60 Co, los valores de k Q para los iones pesados son dominados por la razón de los valores de W air y los factores de perturbación específicos de la cámara para 60 Co. La Tabla 34 muestra los valores de k Q para varias cámaras de ionización cilíndricas y plano - paralelas de uso común MEDICIONES EN CONDICIONES DE NO-REFERENCIA Para el uso clínico deben ser medidos las distribuciones de dosis en profundidad, los perfiles transversales del haz, el tamaño de la penumbra de los campos de radiación y los factores de campo para varias condiciones de tratamiento con haces de iones pesados. Para la medición de las distribuciones de dosis en profundidad se recomiendan las cámaras de ionización plano - paralelas. Para la medición de los perfiles transversales o distribuciones tridimensionales de dosis, pueden ser usadas cámaras muy pequeñas que tengan un volumen de la cavidad menor de 0.1 cm 3 aproximadamente. Para dosímetros diferentes a las cámaras de ionización se debe chequear la dependencia de la respuesta del detector. 180

193 TABLA 34. VALORES CALCULADOS DE k Q PARA HACES DE IONES PESADOS, PARA VARIAS CAMARAS DE IONIZACION CILINDRICAS Y PLANO - PARALELAS Tipo de cámara de ionización a Cámaras cilíndricas Capintec PR-05P mini Capintec PR-05 mini Capintec PR-06C/G Farmer ExradinA2 Spokas Exradin T2 Spokas Exradin Al mini Shonka Exradin Tl mini Shonka Exradin Al 2 Farmer Far West Tech. 1C FZH TK k Q Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Nuclear Assoc Farmer shortened Nuclear Assoc Farmer Nuclear Assoc Farmer NE NE 25 15/ NE NE 2505 Farmer NE 2505/A Farmer NE 2505/3, 3A Farmer NE 2505/3, 3B Farmer NE 2571 Farmer NE 2581 Farmer NE 2561/2611 Sec. Std PTW micro PTW rigid

194 TABLA 34. (cont.) PTW rigid PTW PTW 30001/30010 Farmer PTW 30002/30011 Farmer PTW 30004/30012 Farmer PTW 30006/30013 Farmer PTW flexible PTW flexible SNC Farmer SNC Farmer Victoreen Radocon III Victoreen Radocon II Victoreen Victoreen Victoreen Victoreen Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C Scdx-WellhoferlClO Scdx-WellhoferlClS Scdx-Wellhofer 1C Scdx-Wellhofer 1C 28 Farmer shortened Scdx-Wellhofer 1C 69 Farmer Scdx-Wellhofer 1C 70 Farmer Cámaras plano - paralelas Attix RMI Capintec PS Exradin Pll Holt (Memorial) NACP/Calcam Markus Roos Algunas de las cámaras mostradas en esta tabla no cumplen con todos los requisitos mínimos descritos en la Sección Sin embargo, han sido incluidas debido a su uso clínico actual. 182

195 11.7. INCERTIDUMBRE ESTIMADA EN LA DETERMINACION DE LA DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN CONDICIONES DE REFERENCIA TABLA 35. INCERTIDUMBRE ESTANDAR RELATIVA ESTIMADA a DE D w,q EN LA PROFUNDIDAD DE REFERENCIA EN AGUA PARA UN HAZ CLINICO DE IONES PESADOS, BASADA EN LA CALIBRACION DE UNA CAMARA EN RADIACION GAMMA DE 60 Co. Magnitud física o Incertidumbre relativa (%) procedimiento Tipo de cámara usuario Cilíndrica Plano - paralela Paso 1: Laboratorio de calibración LSCD b LSCD b Factor N D,w de calibración del patrón secundario en el LPCD Estabilidad a largo plazo del patrón secundario Factor N D,w de calibración del dosímetro del usuario en el laboratorio de calibración Incertidumbre combinada del paso Paso 2: Haz de iones pesados Estabilidad a largo plazo del dosímetro del usuario Establecimiento de las condiciones de referencia Lectura M Q del dosímetro respecto al monitor del haz Corrección por las magnitudes de influencia k i Corrección por la calidad del haz k Q Incertidumbre combinada del paso Incertidumbre combinada de D w,q (pasos 1 + 2) a Ver la Guía ISO para la expresión de la incertidumbre [32], o el Anexo IV. Los estimados dados en la tabla deben ser considerados valores típicos; ellos pueden variar dependiendo de la incertidumbre aportada por los laboratorios en 183

196 b los factores de calibración y de la incertidumbre experimental en la institución del usuario. Si la calibración del dosímetro del usuario es realizada en un LPCD, entonces la incertidumbre estándar combinada en el paso 1 es inferior. La incertidumbre combinada estándar en D w debe ser ajustada en consecuencia. En el presente, las incertidumbres en la dosimetría de los iones pesados son más bien grandes con respecto a la dosimetría de otros haces de radioterapia. Para los factores k Q calculados dados en este Código de Práctica, las incertidumbres están dominadas por las de la razón de poderes de frenado y el valor de W. Son necesarias aun comparaciones detalladas entre la dosimetría de la cámara de ionización y del calorímetro de agua para el desarrollo ulterior en este campo. Además es necesaria una investigación más amplia de la fragmentación de los núcleos proyectiles y blancos para perfeccionar la dosimetría de iones pesados. Las incertidumbres estimadas dadas en la Tabla 35 deben ser por lo tanto consideradas como preliminares. 184

197 11.8. FORMULARIO Determinación de la dosis absorbida en agua en un haz de iones pesados Usuario: Fecha: 1. Unidad de tratamiento radiante y condiciones de referencia para la determinación de D w,q. Unidad de terapia con iones pesados: Energía nominal: MeV Tasa de dosis nominal: UM/min Ion usado: Maniquí de referencia: agua ancho del SOBP: g/cm 2 Tamaño de campo de referencia: cm x cm SSD de referencia: cm Prof. de ref. z ref : g/cm 2 2. Cámara de ionización y electrómetro Modelo cámara de ionización: No. Serie: Tipo: pp cil Pared/ventana Cámara material: espesor: g/cm 2 Camisa de la cámara/cubierta impermeable material: espesor: g/cm 2 Ventana del maniquí material: espesor: g/cm 2 Factor de calibración de dosis absorbida en agua a N D,w = Gy/nc Gy/div Cond. de referencia para calibración P 0 : kpa T 0 : o C Hum. Rel. % Potencial de polarización V 1 : V Polaridad de calib.: +ve -ve corr. por efecto polaridad Polaridad usuario: +ve -ve Laboratorio de calibración: Fecha: Modelo electrómetro: No. Serie: Calibrado por separado de la cámara: sí no Rango fijado: Si es positivo, laboratorio de calibración: Fecha: 185

198 3. Lectura del dosímetro a y correcciones por magnitudes de influencia Lectura del dosímetro no corregida en V 1 y polaridad del usuario: nc div Unidades de monitor del acelerador correspondientes UM Cociente de la lectura del dosímetro y las unidades de monitor: M 1 = nc/um div/um (i) Presión P: kpa Temperatura T: o C Hum.Rel.(si se conoce): % k TP = (.2 + T ) ( T ) 273 P0 = P (ii) Factor de calibración del electrómetro b k elec : nc/div adimensional k elec = (iii) Corrección por polaridad c lectura en +V 1 : M + = lectura en V 1 : M - = M + + M k pol = = 2M (iv) Corrección por recombinación (método de dos voltajes) Voltajes de polarización: V 1 (normal)= V V 2 (reducido)= V Lecturas d en cada V: M 1 = M 2 = Cociente de voltajes V 1 /V 2 = Cociente de lecturas M 1 /M 2 = Usar Tabla 9 para un haz de tipo: pulsado pulsado barrido a 0 = a 1 = a 2 = k s = a 0 2 M1 M1 g,h 0 + a1 + a2 = M 2 M 2 (v) Corrección por recombinación (recombinación inicial): Voltaje de polarización (V): V 1 = V 2 = V 3 = V 4 = Lecturas promedio de cada voltaje: M 1 = M 2 = M 3 = M 4 = Coeficientes de ajuste lineal: M = b= 186

199 1/M = 1/M + b/v k ini s Lectura corregida del dosímetro en el voltaje V 1 : = M Q = M 1 h pl k TP k elec k pol k s k s ini = nc/um div/um = M M 1 4. Dosis absorbida en agua a la profundidad de referencia z ref Factor de corrección por la calidad Q del haz del usuario, k Q = Tomado de Tabla 34 otra, especificar: Calibración de dosis absorbida del monitor en z ref : D w,q (z ref ) = M Q N D,w k Q = Gy/UM a b c d e f Todas las lecturas deben ser chequeadas por fuga y corregidas de ser necesario. Si el electrómetro no se ha calibrado separadamente, k elec =1. M en el denominador de k pol denota la lectura en la polaridad del usuario. Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M (M + o M - ) y la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado corrección por polaridad. En caso contrario k pol se determina de acuerdo a: lectura de +V 1 para la calidad Q 0 : M + = lectura de -V 1 para la calidad Q 0 : M - = k pol = ( M M ) + + ( M M ) + + M M Rigurosamente, las lecturas deben ser corregidas por el efecto de la polaridad (promedio con ambas polaridades). Preferiblemente, cada lectura en la ecuación debe ser un promedio de los cocientes de M 1 o M 2 y la lectura de un monitor externo, M em. Se asume que el laboratorio de calibración ha realizado una corrección por recombinación. En caso contrario el factor k s = k s /k s,qo debe ser usado en lugar de k s. Cuando Q 0 es 60 Co, k s,qo (del laboratorio de calibración) será cercano a la unidad y el efecto del no uso de esta ecuación será despreciable en la mayoría de los casos. Chequear que M1 M 2 1 k s 1 V1 V Q Q0 =

200 ANEXO I RELACION ENTRE LOS CODIGOS DE PRACTICA BASADOS EN N K Y N D,w La conexión entre el formalismo de N K -N D,air (usado por ejemplo, en el TRS-277 [17] y el TRS-381 [21] del OIEA) y el formalismo de N D,w usado en este Código de Práctica es, en principio, directa. Sin embargo, existen diferencias en el posicionamiento del detector y en el sentido de algunos factores de corrección que pueden conducir a errores si el usuario no está debidamente conciente de los cambios. Por esta razón la conexión entre estos dos formalismos se presenta de forma detallada en este Anexo. En la Ref. [21] Código de Práctica para cámaras de ionización plano - paralelas, se proporciona una actualización de la información de la Ref. [17] (también incluye algunos cambios en los datos de las cámaras cilíndricas). I.1. HACES DE 60 Co, DE FOTONES Y ELECTRONES DE ALTAS ENERGIAS Los protocolos basados en N K determinan la dosis absorbida en agua en la profundidad de referencia en un maniquí en un proceso de dos pasos. En el primer paso, se obtiene un factor de la cámara en términos de dosis absorbida en la cavidad de aire, N D,air. Esto se completa relacionando la kerma en aire (directo en aire), K air, con la dosis absorbida media D air dentro de la cavidad de aire de la cámara de ionización del usuario en un haz de 60 Co; es decir D air air ( g ) kattk mkcel = K 1 (46) donde el significado de los factores g, k att y k m están dados en la Ref. [17]. El factor k cel en la Ec. (46) tiene en cuenta la no equivalencia a aire del electrodo central de la cámara de ionización cilíndrica durante la calibración de la cámara en términos de kerma en aire en 60 Co (ver Ref. [21] y referencias en ella sobre este tema). N K se define como el cociente de K air y la lectura M del dosímetro durante la calibración en 60 Co; en el mismo sentido N D,air puede ser definida como el cociente de D air y la misma lectura M. En el formalismo actualizado dado en la Ref. [21], N D,air está dado por N D, air = N 1 K ( g) kattkmkcel (47) Este factor fue llamado N D en la Ref. [17], pero el subíndice air (aire) fue incluido en la Ref. [21] para especificar sin ambigüedad que se refiere a la dosis absorbida en el aire de la cavidad de la cámara; este es el N gas de la AAPM TG-21 [9]. La Ec. (47) reemplaza a la ecuación dada en la Ref. [17], la cual es 188 N D = N K (1 g) k att k m (48)

201 Nótese que la Ec. (48) en la Ref. [17] no incluía el k cel y por consiguiente N D no se relacionaba sólamente con las características geométricas de la cámara, debido a que se pretende que el factor sea una medida indirecta del volumen de la cavidad 44 y por consiguiente una constante de la cámara. El factor k cel fue en cambio incluido en la Ref. [17] en un factor global p cel que tiene en cuenta el efecto combinado del electrodo central, ambos durante la calibración de la cámara en aire en un haz de 60 Co y durante las mediciones posteriores en haces de fotones y electrones en un maniquí. El valor numérico de N D,air para cámaras cilíndricas con un electrodo de aluminio de 1 mm de diámetro (NE 2571) es un factor mayor que el N D como se muestra en la Ref. [17], incluso si la dosis absorbida en agua en 60 Co es la misma debido a la simp lificación de los dos factores de corrección por los efectos del electrodo (ver adelante). Se asume que el factor N D,air obtenido en la calidad 60 Co es también válido en la calidad Q del usuario. Entonces el factor N D,air permite la determinación de la dosis absorbida media dentro de la cavidad de aire en la calidad Q del haz del usuario. D air,q = M Q N D,air (49) En el segundo paso se obtiene la dosis absorbida en agua, D w,q, en un punto de un maniquí donde se coloca el punto efectivo de medición de la cámara, a partir de la dosis en aire usando el principio de Bragg-Gray D w,q (P eff ) = M Q N D,air (s w,air ) Q p Q (50) donde M Q es la lectura del dosímetro en la calidad Q del haz corregida por las magnitudes de influencia, s w,air es la razón de poderes de frenado agua aire, p Q es el factor de perturbación global de la cámara de ionización para mediciones en el interior del maniquí en un haz de calidad Q y P eff es el punto efectivo de medición de la cámara, corrido desde el centro de la cámara hacia la fuente. Nótese que en la Ref. [17] donde la calidad Q del haz fue denotada por u (calidad del haz del usuario), el concepto de un factor de perturbación global fue simplificado; para haces de fotones y electrones, p u fue identificado, respectivamente, por los factores de perturbación p wall y p cav usados en la 44 Nótese que si el volumen de la cámara, V, fuera conocido exactamente como es el caso de la cámara de ionización patrón primario, en la calidad de calibración, N D,air se definiría como en la Ref. [12]: D air 1 W N D, air = = (en J/kgC ó Gy/C) M V ρ air e En el formalismo N D,air, W/e se asume como constante para fotones y electrones [17], y por tanto el factor N D,air depende sólo de la masa de aire (Vρ air ) dentro de la cavidad; de esta manera es una constante de la cámara establecida para ciertas condiciones ambientales de referencia. 189

202 Ref. [21] y en este Código de Práctica. Se debe hacer énfasis en que con la Ec. (50) la dosis absorbida en agua está determinada en el punto donde se sitúa P eff. Como es bien conocido (ver Secciones 1.6 y 4.2.5), una alternativa al uso del punto efectivo de medición de la cámara es considerar un factor de perturbación p dis que tenga en cuenta el efecto de sustitución de un volumen de agua por el de la cavidad del detector, cuando el punto de referencia del volumen del detector es tomado en el centro de la cámara. La Ec. (50) puede ser escrita como: D w,q (centro) = M Q N D,air (s w,air ) Q p Q (51). donde para mayor claridad, la referencia al centro de la cámara ha sido escrita completamente. La forma expandida del factor de perturbación global queda p Q = [p cav p dis p wall p cel ] Q (52) y la dosis absorbida en agua está determinada en la posición del centro de la cámara. El significado de los diferentes factores ha sido descrito en la Sección 1.6. Es necesario hacer dos importantes observaciones en relación con la corrección por el electrodo central y con el uso del punto efectivo de medición. (i) Cuando las expresiones para N D,air y para p Q, Ec. (47) y (52) respectivamente, son insertadas en la Ec. (51), el producto k cel p cel aparece debido al efecto del electrodo central en las mediciones tanto en el aire como en el agua. Este producto fue llamado p cel en la Ref. [17], aunque debió haber sido llamado p cel-gbl para especificar sin ambigüedades que este es un factor de corrección global. Aunque los valores de k cel y p cel prácticamente se cancelan uno al otro en la calidad de radiación gamma de 60 Co, es importante entender la diferencia entre el p cel usado en este Código de Práctica (y en la Ref. [21]) y el p cel-gbl de la Ref. [17], ya que sólo el p cel desempeña un papel en el formalismo N D,w debido a que es una medida que no se ha realizado en aire. (ii) Cuando D w,q se determina de acuerdo a la Ec. (50), la cámara se coloca con su punto efectivo de medición a la profundidad de referencia donde se requiere la dosis absorbida; por lo tanto el centro de la cámara está más profundo que la profundidad de referencia. El uso de la Ec. (51) requiere, por otra parte, que la cámara sea colocada con su centro en la profundidad de referencia. Las dos diferentes geometrías se ilustran en la Fig. 18. Está claro que las dos situaciones descritas por las Ecs. (50) y (51) son distintas por la diferencia entre los porcientos de dosis en profundidad entre el P eff y el centro de la cámara. 190

203 FIG. 18. (a) En el TRS-277 [17] el punto efectivo de medición de una cámara de ionización cilíndrica se coloca en la profundidad de referencia z ref donde se requiere la dosis absorbida; el centro de la cámara se encuentra más profundo que la z ref en una distancia d c igual al desplazamiento de P eff (por ejemplo 0.6r cyl para haces de fotones en al Ref. [17]). (b) Excepto para los haces de electrones y de iones pesados, en el presente código de práctica, el centro de una cámara cilíndrica es colocado en la profundidad de referencia z ref y la dosis absorbida se determina en esta posición. La conexión entre el presente formalismo de N D,w y el formalismo de N D,air se establece entonces comparando las Ec. (1) y la (51), ambas para la misma calidad del haz de referencia Q 0. Para la dosis absorbida en agua D w,qo determinada a la misma profundidad de referencia, esto obedece a N D,w,Qo = N D,air (s w,air ) Qo p Qo (53) O en su forma expandida N D,w,Qo = [N K (1 g) k att k m k cel ] Co-60 (s w,air ) Qo [p cav p dis p wall p cel ] Qo (54) donde Q 0 generalmente se refiere a la radiación gamma de 60 Co. La constancia asumida para N D,air permite extender esta relación a cualquier calidad de referencia, pero la necesidad de determinar todos los factores dentro de N D,air en la calidad de 60 Co ha sido 191

204 enfatizada explícitamente por el subíndice en el primer corchete. Se hace énfasis en que los símbolos y sus correspondientes significados están dados en la Ref. [21]. Los detalles de los datos requeridos de los poderes de frenado y los factores de corrección por perturbación están incluidos en el Anexo II. Los factores relacionados con la determinación del N D,air pueden ser encontrados en las Ref. [17, 21]. I.1.1. Resumen de las notaciones usadas para los factores de calibración. La notación usada en este Código de Práctica para los factores de calibración son prácticamente idénticos a los usados en la Ref. [21], pero difieren de alguna manera con los símbolos usados en la Ref. [17]. Una confusión entre los diferentes factores de calibración puede dar como resultado un considerable error en la determinación de la dosis absorbida en agua durante la calibración de un haz, el cual puede afectar los tratamientos de radioterapia de un gran número de pacientes. Por esta razón, aquí se hace un resumen de los distintos términos usados para denotar los factores de calibración en los Códigos de Práctica del OIEA y otras publicaciones. El factor de la cámara en términos de dosis absorbida en la cavidad de aire N D,air fue llamado N D en el Reporte 35 de la ICRU[11] y en la Ref. [17]. El subíndice air (aire) fue incluido en la Ref. [21] para especificar sin ambigüedades que se refiere a la dosis absorbida en el aire de la cavidad de la cámara. Este es el símbolo usado en este Código de Práctica. El usuario debe tener un cuidado extremo en evitar confundir el N D,air, o el anterior N D, con el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w. El factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua N D,w fue usado en la Ref. [17] para rayos X de kv de baja energía; esta en la única calidad en la cual el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua fue aplicado en ese código de práctica. En la Ref. [21] tiene el mismo símbolo que en este Código de Práctica. El símbolo N D,w ha sido también adoptado por la AAPM TG-21 [9], donde la relación entre el N gas y el N D es similar a la descrita anteriormente. Este símbolo N D es también usado en los certificados de calibración emitidos por algunos laboratorios y fabricantes en lugar de N D,w. Como no existe uniformidad en la adopción de un símbolo único para los factores de calibración, se recomienda a los usuarios tener una precaución extrema y confirmar la magnitud física usada para la calibración de sus detectores con el fin de evitar errores severos que puedan poner en peligro los tratamientos de radioterapia. Como puede verse fácilmente en la Ec. (53), la diferencia entre N D,air y N D,w en 60 Co es cercana al valor de la razón de poderes de frenado agua aire en la radiación gamma de 60 Co (la mayor parte de los factores de perturbación son cercanos a la unidad); por lo tanto, una confusión en el significado de los factores puede resultar en un error en la dosis aplicada al paciente de aproximadamente un 13%. 192

205 Ejemplos de las notaciones usadas en algunos códigos de práctica, protocolos de dosimetría, laboratorios de calibración y fabricantes, referidos a los factores de calibración en la calidad de radiación gamma de 60 Co se muestran en la Tabla 36. TABLA 36. EJEMPLOS DE NOTACION USADA PARA LOS FACTORES DE CALIBRACION EN TERMINOS DE DOSIS ABSORBIDA EN LA CAVIDAD DE AIRE Y DOSIS ABSORBIDA EN AGUA EN LA CALIDAD DE RADIACION GAMMA DE 60 Co Publicación o institución Factor en términos de dosis absorbida en la cavidad de aire Factor en términos de dosis absorbida en agua Este Código de Práctica N D,air N D,w TRS-381, OIEA [21] N D,air N D,w TRS-277, OIEA [17] N D a N D,w ICRU-35 [11] N D - b ICRU-64 [29] N D,air N D,w AAPM TG 21 [9] N gas N D AAPM TG 51 [51] - b N D,w Algunos laboratorios de calibración y fabricantes - b N D a Solamente para rayos X de kv de baja energía. b No disponible o no aplicable. I.1.2. Comparación de las determinaciones de D w Como ya se mencionó en la Sección 1.4, la adopción de este Código de Práctica introducirá pequeñas diferencias en el valor de la dosis absorbida en agua determinada en haces clínicos comparado con códigos de practica y protocolos de dosimetría anteriores basados es patrones de kerma en aire (ver Ref. [17, 21]). Se ha hecho énfasis además en que cualquier conclusión derivada de la comparación entre protocolos basados en patrones de kerma en aire y de dosis absorbida en agua debe tener en cuenta las diferencias entre los patrones primarios. Puesto que los detalles de las diferencias previstas en varias situaciones serán publicados en la literatura accesible, el propósito de esta sección es anticipar los cambios esperados en los casos más comunes. Para un patrón primario dado, los resultados de una comparación dependerán del tipo y calidad del haz y del tipo de cámara de ionización. Para la radiación gamma de 60 Co, la cual está generalmente mejor caracterizada que otros tipos de radiación, las calibraciones de los haces basadas en los dos diferentes 193

206 patrones, K air y D w, difieren típicamente en 1%. La figura 19 muestra el cociente de la dosis absorbida en agua en 60 Co determinada con factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua, y con factores de calibración en términos de kerma en aire conjuntamente con el TRS-277 [17] para algunos de los tipos de cámaras de ionización mostrados en la Fig. 2. A pesar de que las diferencias en la mayor parte de los casos caen dentro de la incertidumbre estándar combinada de los dos códigos de práctica, las discrepancias en este orden se esperan cuando las calibraciones N D,w y N K, trazables al BIPM y la mayoría de los LPCDs, son usadas en los hospitales y LSCDs. El cambio puede ser mayor o menor cuando las calibraciones son trazables a los laboratorios en los extremos de las distribuciones mostradas en la Fig. 4. Cualquier discrepancia sistemática entre los dos métodos, N D,w y N K, es preferible que sea debido a inexactitudes en los factores y expresiones numéricas (por ejemplo, k m, p wall, etc.) usadas en el formalismo basado en N K ; adicionalmente, exis te una posibilidad para un efecto sistemático en los patrones primarios de kerma en aire [31]. En el caso de calibraciones de haces de fotones y electrones de alta energía, se analiza solamente la situación que involucra el cálculo de los valores de k Q. La única contribución importante en los fotones de altas energías, y como la mayoría de los coeficientes y factores involucrados en el cálculo de los factores k Q son los mismos que en el TRS-277 (2ª Edición) [17], es el cambio en D w en 60 Co, la cual se propaga a los haces de altas energías y no se esperan otras diferencias. Para haces de electrones, además del cambio en D w en 60 Co, la segunda gran contribución será debida a la implementación de razones de poderes de frenado s w,air reales para haces clínicos, como el dato primario (s w,air para haces monoenergéticos) permanece prácticamente igual; esto resultará en cambios del orden del 0.5%. Como con el 60 Co, las diferencias yacen dentro de la incertidumbre estándar combinada de los dos Códigos de Práctica basados en N D,w y N K. 194

207 FIG. 19. Cociente de dosis absorbida en agua en 60 Co determinada con los factores de calibración en términos de dosis absorbida en agua, N D,w, y con los factores de calibración es términos de kerma en aire, N K, usando el TRS-277 del OIEA [17] Código de Práctica para algunos de los tipos de cámaras de ionización mostradas en la Fig. 2. Ambos factores de calibración son trazables al BIPM. Las diferencias están en la mayoría de los casos dentro de la incertidumbre estándar combinada de los dos Códigos de Práctica basados en N D,w y N K. I.2. HACES DE RAYOS X DE KILOVOLTAJE Para los haces de rayos X de kilovoltaje la conexión entre los dos formalismos, N D,w y N K, se establece por diferentes expresiones dependiendo de la calidad del haz. Para rayos X de media energía y mediciones hechas con el centro de una cámara cilíndrica en la profundidad de referencia de 2 g/cm 2 en un maniquí de agua, el factor de calibración en términos de dosis absorbida en agua se obtiene usando N [( µ en ρ ) w air] p 0 = N (55) D, w, Q0 K, Q / 0, Q Q 0 donde N K,Qo es el factor de calibración en términos de kerma en aire medido directamente en aire en la calidad Q 0 de calibración de rayos X, [(µ en /ρ) w,air ] Qo es la razón de los coeficientes másicos de absorción de energía entre el agua y el aire, en la profundidad de referencia, y p Qo es un factor de perturbación. El factor de perturbación tiene en cuenta: (i) el efecto en la respuesta de la cámara de la diferencia en el espectro en la posición de la cámara para la calibración directo en el aire y en la profundidad de referencia en el maniquí de agua, (ii) la sustitución del agua por el aire y el material de la pared de la 195