Curso de Segundo Nivel de Formación en Protección Radiológica Orientado a la Práctica Intervencionista

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1 Curso de Segundo Nivel de Formación en Protección Radiológica Orientado a la Práctica Intervencionista Organizado por Servicio de Física Médica. Hospital Clínico San Carlos Departamento de Radiologia. Universidad Complutense de Madrid. Programa Dia Horario Contenido Profesorado 1 09:00-10:00 Introducción y objetivos. Importancia de la Protección E. Vañó Radiológica en Radiología Intervencionista (RI) 10:00-11:00 Equipos de rayos X diseñados para RI (I) E. Guibelalde 11:00-11:30 Pausa - 11:30-12:30 Equipos de rayos X diseñados para RI (II) E. Guibelalde 12:30-13:30 Magnitudes dosimétricas de interés en RI (I) L. González 13:30-14:30 Magnitudes dosimétricas de interés en RI (II) L. González 14:30-16:00 Pausa - 16:00-17:00 Efectos biológicos y riesgos en RI C. Galván 17:00-18:00 Sesión de discusión E. Vañó 2 09:00-10:00 Protección Radiológica del paciente en RI (I) E. Vañó 10:00-11:00 Protección Radiológica del paciente en RI (II) E. Vañó 11:00-11:30 Pausa - 11:30-12:30 Protección Radiológica del especialista en RI (I) E. Vañó 12:30-13:30 Protección Radiológica del especialista en RI (II) E. Vañó 13:30-14:30 Garantía de Calidad en RI R. Sánchez 14:30-16:00 Pausa - 16:00-19:00 Prácticas J.M. Fernández 3 09:00-10:00 Normas nacionales e internacionales de interés en RI E. Vañó 10:00-11:00 Optimización en RI (I) E. Vañó 11:00-11:30 Pausa - 11:30-12:30 Optimización en RI (II) E. Vañó 12:30-13:30 Sesión de discusión J.M. Fernández 13:30-14:30 Ejercicio de evaluación J.M. Fernández Profesores E. Vañó. Catedrático. Departamento de Radiología. Universidad Complutense de Madrid. Jefe del Servicio de Física Médica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid. E. Guibelalde. Profesor Titular. Departamento de Radiología. Universidad Complutense de Madrid. L. González. Catedrático. Departamento de Radiología. Universidad Complutense de Madrid. C. Galván. Profesora Titular. Departamento de Radiología. Universidad Complutense de Madrid. R. Sánchez. Especialista en Radiofísica. Servicio de Física Médica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid. J.M. Fernández. Especialista en Radiofísica. Servicio de Física Médica. Hospital Clínico San Carlos. Madrid.

2 Tema 1 -Equipos EQUIPOS DE RAYOS X DEDICADOS A RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA E. GUIBELALDE Física Médica. Departamento de Radiología Facultad de Medicina. Universidad Complutense Madrid. egc@med.ucm.es Introducción CALIDAD DE IMAGEN E. Guibelalde 1

3 Tema 1 -Equipos Parámetros que definen la calidad de imagen: Resolución Contraste Ruido Resolución espacial suele expresarse en función del límite de resolución espacial E. Guibelalde 2

4 Tema 1 -Equipos Contraste: Degradación DETECTOR S E S s SISTEMA IDEAL SISTEMA REAL RESPUESTA DE IMPULSO: PSF (Point spread function) Respuesta del sistema a un objeto puntual En sistemas de imagen digital el tamaño de pixel puede determinar la resolución espacial E. Guibelalde 3

5 Tema 1 -Equipos E. Guibelalde 4

6 Tema 1 -Equipos Ruido aumenta al reducir la dosis Ruido: El Modelo de Rose: La naturaleza de la imagen radiante o primaria es estocástica El ruido cuántico determina la calidad de la imagen E. Guibelalde 5

7 Tema 1 -Equipos El Modelo de Rose: Minimizar dosis a pacientes El ruido cuántico es la principal fuente de ruido en las imágenes EN ESCOPIA Modelo probabilístico para la detección de objetos de bajo contraste Ruido También puede existir ruido estructural E. Guibelalde 6

8 Tema 1 -Equipos EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA La historia La escopia debe realizarse con equipos provistos de intensificador de imagen E. Guibelalde 7

9 Tema 1 -Equipos E. Guibelalde 8

10 Tema 1 -Equipos Fluoroscopia. Distintos sistemas de visualización E. Guibelalde 9

11 Tema 1 -Equipos Cámara de TV Tubo VIDICON Los antiguos vidicones presentaban una importante latencia, es decir, había un apreciable retardo entre un cambio en la luz de entrada y el correspondiente en la resistencia de la pantalla. La utilización de nuevos materiales fotoconductores mejoró los problemas de sensibilidad y retraso, plumbicones, formados por pantallas multicapa de óxido de plomo. E. Guibelalde 10

12 Tema 1 -Equipos La imagen digital Las imágenes necesitan una doble cuantización: espacial niveles de gris Cuantización espacial: PIXELS E. Guibelalde 11

13 Tema 1 -Equipos Cuantización en niveles de gris 8 bits de grises 256 tonos 3 bits de grises 8 tonos Rango dinámico Intervalo de variación de los valores de los niveles de grises Digital Cartulina -película E. Guibelalde 12

14 Tema 1 -Equipos Puede utilizarse para la captación de imagen una cámara digital basada en detectores CCDs -dispositivo de cargas (eléctricas) interconectadas o acopladas Empleo de técnicas digitales Mantenimiento de la última imagen congelada E. Guibelalde 13

15 Tema 1 -Equipos Roadmap Fade La introducción n de detectores de panel plano permite el reemplazo de los intensificadores de imagen en el diseño o de los fluoroscopios. Los detectores de panel plano ofrecen una mayor sensibilidad a los rayos X y por tanto permiten reducir la dosis de radiación n del paciente. La resolución n temporal también n es mejor respecto a los intensificadores de imagen, reduciendo la borrosidad por movimiento. Las resolución n especial es aproximadamente la misma,, si bien un intensificador de imagen funcionando en modo de «magnificación» puede ser ligeramente mejor que un panel plano. E. Guibelalde 14

16 Tema 1 -Equipos Fluoroscopia con flat panel Fases de formación de la imagen: 1. Interacción de los Rayos X en un medio detector 2. Almacenamiento de la respuesta en un medio de registro 3. Medida de la señal almacenada La tecnología de matrices activas proporciona un eficiente método de almacenamiento y lectura electrónica. Se distinguen dos tipos de interacción: directa e indirecta. En ambos casos el panel plano integra la señal entrante sobre un periodo de tiempo finito, por tanto se trata de detectores de fluencia de rayos X y no de contadores de fotones individuales. Interacción: tipo indirecto Rayos X Fósforo: Gd 2 O 2 S:Tb ó CsI:Tl Luz Sustrato cristalino Conmutador, TFT Fotodetectores p.e: 3000x3000 pixels de Si amorfo hidrogenado E. Guibelalde 15

17 Tema 1 -Equipos Interacción: tipo directo FOTOCONDUCTO R: Se amorfo Electrodo alta tensión Elemento de almacenamiento de carga (condensador) - + Carga eléctrica - + Rayos X El a-se (Z=34) es un detector más eficiente para RX que el a-si (Z= 14) + - Sustrato cristalino Conmutador, TFT La detección es directa en el sentido de que la imagen latente se forma directamente desde los rayos X a la distribución de carga sin pasos intermedios Detectores matriciales activos Matriz 2D de elementos detectores pixels de imagen Pre-amplificadores Conversores AD Módulo controlador de conmutación Módulo Control Lógico Independientemente de la tecnología empleada los paneles planos incorporan una matriz bidimensional de pixeles de imagen consituidos por un elemento sensor/almacenador y un conmutador (switching). Los pixeles están recorridos por líneas metálicas que conectan con la electrónica periférica de lectura (amplificación, digitalización y sincronismo) Memoria E. Guibelalde 16

18 Tema 1 -Equipos Proceso de lectura multiplexor A/D Amplificador de carga Todos los conmutadores de cada fila están conectados por la misma línea de control lo que permite su activación con una única tensión. Módulo controlador de conmutación Pixel Conmutado r (TFT o diodo) La señal de salida de cada pixel fluye por una línea común que conecta los elementos en columna. Cada línea de salida tiene su propio preamplificador. A diferencia de los CCDs la transferencia de la señal se no se realiza al pixel contiguo sino al amplificador o lector directamente Esta configuración permite una lectura horizontal línea a línea minimizando el número de conexiones. Comparación borrosidad diferentes detectores Función de la tensión en los electrodos Escasa dependencia con la profundidad Escasa dependencia con el espesor de la capa fotoconductora E. Guibelalde 17

19 Tema 1 -Equipos Radiología intervencionista 54 Fluoroscopia Los equipos empleados en radiología intervencionista deben ser equipos dedicados y diseñados al efecto 9 E. Guibelalde 18

20 Tema 1 -Equipos El diseño del equipo es fundamental EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA MONITORES E. Guibelalde 19

21 Tema 1 -Equipos Monitores - Suspendidos y móbiles Monitores Correcta iluminación Bien Mal 230 E. Guibelalde 20

22 Tema 1 -Equipos LCD Y TFT TIPOS DE MONITORES CRT (TUBO DE RAYOS CATÓDICOS) PROCESO SEGUIDO POR LOS VALORES DE LA IMAGEN OBTENIDA HASTA QUE ÉSTA ES MOSTRADA AL OBSERVADOR (SISTEMAS DIGITALES) La imagen bruta (RAW) es adquirida mediante diversas modalidades (TC, CR, DR, RMN, ) tras algunas operaciones de preprocesado. Esta imagen digital consistente en una matriz de píxeles (pixel values) y es almacenada dentro del PACS o de la memoria de un ordenador. VALORES DE PIXEL Con posterioridad dicha imagen es cargada por una aplicación que puede someterla a una serie de transformaciones (cambios de brillo y contraste, zoom, ) o a un procesado posterior (realce de bordes, supresión de ruido, ). El resultado de dichas operaciones se conoce como valores p (p values). VALORES P E. Guibelalde 21

23 Tema 1 -Equipos PROCESO SEGUIDO POR LOS VALORES DE LA IMAGEN OBTENIDA HASTA QUE ÉSTA ES MOSTRADA AL OBSERVADOR (SISTEMAS DIGITALES) Estos valores p son enviados al hardware de la estación de visualización (tarjeta controladora de video o tarjeta controladora de impresión) VALORES P Dichos valores p son transformados por el hardware de acuerdo con una tabla de conversión (LUT por Look Up Table) en unos valores de voltaje (analógicos o digitales) denominados DDL (del inglés digital driving levels). DDL Finalmente el monitor (o la impresora) convierte esos DDL en una distribución espacial de luminancias (o densidades ópticas). OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE IMPRESORAS Y MONITORES Qué LUT utilizar para optimizar el rendimiento del sistema de visualización? SISTEMA IDEAL: luminancias AQUEL EN EL QUE LA RELACIÓN VALORES P BRILLO PERCIBIDO ES LINEAL EL OJO NO ES LINEAL? Valores p E. Guibelalde 22

24 Tema 1 -Equipos OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE IMPRESORAS Y MONITORES RELACIÓN LINEAL VALORE P - LUMINANCIA DIFERENCIA MÍNIMA DE LUMINANCIAS VISIBLES LUMINANCIA EL ESTANDAR DICOM LA CURVA GSDF LUMINANCIAS (cd/m2) (ESCALA LOGARITMICA) ,1 0, INDICE JND E. Guibelalde 23

25 Tema 1 -Equipos TG18-QC QUÉ NOS GARANTIZA EL ESTANDAR DICOM UNA MISMA IMAGEN SE VISUALIZA EN CONDICIONES ÓPTIMAS Y DE FORMA CONSISTENTE, INDEPENDIENTEMENTE DEL DISPOSITIVO DE VISUALIZACIÓN UTILIZADO E. Guibelalde 24

26 Tema 1 -Equipos Ejemplo: 3 monitores Roadmap en vivo Imagen sin sustraer en vivo imagen de referencai EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA GENERADOR -TUBO E. Guibelalde 25

27 Tema 1 -Equipos Algunas puntualizaciones respecto a los parámetros de diseño del generador tubo que influyen en la calidad de imagen Distintos modos de tasa de dosis INFLUYEN BÁSICAMENTE EN EL RUIDO DE LA IMAGEN E. Guibelalde 26

28 Tema 1 -Equipos Modos de Fluoroscopia gran flexibilidad FLUO CONT FLUO 15 P/s FLUO 3 P/s FLUO 30 P/s FLUO 7.5 P/s SPEC FLUO Los fabricantes suelen diseñar cada modo de escopia de modo que pueden configurarse de forma separada SPEC 15 P/s SPEC 30 P/s No siempre el modo pulsado reduce la dosis El modo pulsado podría comprometer la calidad de imagen 5 E. Guibelalde 27

29 Tema 1 -Equipos Fluoroscopia pulsada y técnica de rellenado 5 Es importante evitar el retraso temporal ya que los aspectos de movimiento son importantes en las imágenes de fluoroscopia sistole diastole E. Guibelalde 28

30 Tema 1 -Equipos Video Amplif.r TV Camara Amplif. Video Control automático Brillo Video automatico Control gananciar Sensor optico Amplificador referencia ref Tensión Memoria Comparador de tensión Control kvp Control ma Generador EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA ASPECTOS GEOMÉTRICOS E. Guibelalde 29

31 Tema 1 -Equipos Geometria EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA TAMAÑO DE FOCO E. Guibelalde 30

32 Tema 1 -Equipos Tamaño de foco fino, angulo anódico, equipos de alta potencia Tamaño de foco E. Guibelalde 31

33 Tema 1 -Equipos mejor calidad de imagen Micro Foco 0.3 mm Foco Fino 0.6 mm Phantom Study Micro Foco 0.3 mm Mejor calidad de imagen E. Guibelalde 32

34 Tema 1 -Equipos EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA MAGNIFICACIÓN La resolución espacial es diferente para cada magnificación 37 E. Guibelalde 33

35 Tema 1 -Equipos Magnificación Valores típicos de resolución 33 cm Image Intensifier 40 cm Image Intensifier Specified Measured Resolution Specified Measured Resolution Normal Mode 33 cm 28.9 cm 1.6 lp/mm 40 cm 35 cm 1.0 lp/mm Mag Mode 1 22 cm 20.0 cm 2.0 lp/mm 28 cm 26 cm 1.6 lp/mm Mag Mode 2 17 cm 16.4 cm 2.2 lp/mm 20 cm 19 cm 2.5 lp/mm Mag Mode 3 13 cm 12.4 cm 3.1 lp/mm 14 cm 13 cm 3.1 lp/mm E. Guibelalde 34

36 Tema 1 -Equipos Fluoroscopia tasas de dosis en función de la magnificación Las dosis a los pacientes pueden ser distintas para cada magnificación pero dependen del diseño del equipo EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA COLIMADORES E. Guibelalde 35

37 Tema 1 -Equipos Colimadores El contraste se incrementa con la colimación 20 cm water 80 kv 30 x 30 cm 20 cm water 80 kv 10 x 20 cm AXET 1 / Seissl April 1997 E. Guibelalde 36

38 Tema 1 -Equipos Respuesta de los colimadores a la magnificación E. Guibelalde 37

39 Tema 1 -Equipos Colimación sin radiación Hojas semitransparentes Hojas del colimador EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA REJILLA ANTIDIFUSORA E. Guibelalde 38

40 Tema 1 -Equipos La rejilla antidifusora debe poder retirarse con facilidad E. Guibelalde 39

41 Tema 1 -Equipos EQUIPOS DE RAYOS X PARA RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA PEDAL DE ESCOPIA Pedales de escopia multifunción E. Guibelalde 40

42 Tema 1 -Equipos Facilidad de Operación Fluoro A, Fluoro B Fluoro A + B Roadmap ON/OFF Reset Mask A Reset Mask B Adquisción Función especial E. Guibelalde 41

43 Tema 2 - Magnitudes MAGNITUDES DOSIMÉTRICAS EN RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA L. González y E. Vañó Universidad Complutense de Madrid magnit/unid SERVEI 1 Procedimientos invasivos bajo control fluoroscópico La radiación puede producir efectos agudos y efectos crónicos. Los efectos crónicos han sido objeto sistemático de preocupación, asumiendo que los agudos no se producen (ni en personal ni en pacientes). La RI puede producir efectos agudos en el paciente. magnit/unid SERVEI 2 L. González 1

44 Tema 2 - Magnitudes Procedimientos invasivos bajo control fluoroscópico Al principio se practicaron procedimientos diagnósticos y de baja dosis. El balón de angioplastia marca el primer hito en procedimientos de alta dosis. Inicialmente, se estudiaron equipos no aptos para RI, o fuera de especificaciones. Después, se vio que ciertos procedimientos podían dar lugar a efectos agudos. magnit/unid SERVEI 3 Procedimientos invasivos bajo control fluoroscópico A la vez, comenzaron a evidenciarse efectos crónicos, tanto en trabajadores expuestos como en pacientes. magnit/unid SERVEI 4 L. González 2

45 Tema 2 - Magnitudes Los efectos deterministas en el paciente: posible control Si se prevé que un efecto concreto podría deberse a un procedimiento, el especialista debería poder decidir si proseguir el procedimiento (con el protocolo normal u optimizado) o suspenderlo. Unos estimadores de buena práctica (valores de referencia), si existen, pueden facilitar la optimización. magnit/unid SERVEI 5 Los efectos deterministas en el paciente Se pretende desarrollar un sistema que dé información en tiempo real, para que las decisiones basadas en el riesgo/beneficio se puedan tomar de inmediato. La legislación española obliga a que los equipos de RI incluyan dispositivos para estimar el riesgo del paciente. magnit/unid SERVEI 6 L. González 3

46 Tema 2 - Magnitudes Datos para estimar dosis d i s t a n c i a s Tubo de rayos X Medidas en haz directo IRP Dosis a la entrada Dosis profunda ma, tiempo exposición kv, filtración modos escopia Dosis en aire Producto dosis-área Dosis en órganos Soporte de imagen (dosis a la entrada Dosis a la salida del intensificador) magnit/unid SERVEI 7 Datos para estimar dosis Paciente Intens. de imagen Dosis en órganos Dosis promedio en un órgano Dosis piel a la ent rada Superficie de entrada del paciente DFP Dosis incidente (en posición del paciente, pero sin el paciente) Producto dosis-área Foco (independiente de la colocación tubo del foco y del paciente) R-X magnit/unid SERVEI 8 L. González 4

47 Tema 2 - Magnitudes La física del problema Los ma, kv, el tiempo de exposición y la filtración definen la calidad y cantidad del haz. Los rayos X producen ionización del aire, a partir de la cuál se mide la dosis en aire La interacción del haz con el paciente produce una distribución de dosis dentro de su organismo. Salvo medidas con maniquí, solo se puede determinar dosis a la entrada o salida. magnit/unid SERVEI 9 Magnitudes y su definición Antes de interaccionar con el paciente (haz directo) o con el personal (radiación dispersa), los rayos X interactúan con el aire. La magnitud exposición proporciona una indicación de la capacidad de los rayos X para producir un cierto efecto en aire. El efecto en tejido será, en general, proporcional a este efecto en aire. magnit/unid SERVEI 10 L. González 5

48 Tema 2 - Magnitudes EXPOSICIÓN Se define para radiación electromagnética (em) ionizante, basada en su capacidad de producir ionizaciones en aire. Esta magnitud se define únicamente para la radiación em que interacciona en aire. Es el valor absoluto de la carga de los iones de un signo producidos en aire cuando todos los electrones liberados por los fotones por unidad de masa de aire quedan completamente detenidos. magnit/unid SERVEI 11 Unidades de exposición La unidad de la exposición en el SI de unidades es el Culombio por kilogramo [C/kg]. La antigua unidad especial de exposición era el Roentgen [R]. 1 C/kg = 3876 R magnit/unid SERVEI 12 L. González 6

49 Tema 2 - Magnitudes TASA DE EXPOSICIÓN La tasa de exposición (y más tarde, la tasa de dosis) es la exposición producida en la unidad de tiempo. La unidad de tasa de exposición en el SI es el C/kg s o el R/s. En protección radiológica es común indicar tasas ( por hora ), p. e., R/h. magnit/unid SERVEI 13 El concepto de KERMA Cuando la radiación alcanza un material, cede su energía (o parte de ella) a cada elemento de volumen del material. Pero uno de estos elementos de volumen aislado no toma toda la energía, sino una parte, en general. Por ello, cabe hablar de energía cedida por la radiación al material y de energía absorbida por este. magnit/unid SERVEI 14 L. González 7

50 Tema 2 - Magnitudes El concepto de KERMA El KERMA (Kinetic Energy Released in MAterials = energía cinética cedida en materiales) es la energía transmitida (pero no necesariamente absorbida) por la radiación en la unidad de masa del material. K = de tr /dm. La unidad en el SI es el Gray (Gy), esto es, el J/kg. magnit/unid SERVEI 15 Concepto de Dosis absorbida Ahora, de la energía que cedió la radiación (KERMA), mediremos la energía realmente absorbida por el material (y que, por tanto, no escapa), que es la que produce el daño biológico. magnit/unid SERVEI 16 L. González 8

51 Tema 2 - Magnitudes Concepto de Dosis absorbida La dosis absorbida D es la energía absorbida por unidad de masa. Se aplica a cualquier radiación y para cualquier material. Tiene en cuenta la energía que la radiación imparte a un elemento de volumen dado (y no escapa) y la que le llega a dicho elemento escapada de otros elementos vecinos. magnit/unid SERVEI 17 Concepto de Dosis absorbida En general, puede afirmarse que un elemento de volumen de cualquier material absorbe menos radiación aislado que rodeado de otros elementos del mismo o de otro material. El efecto global recibe el nombre de RETRODISPERSIÓN. magnit/unid SERVEI 18 L. González 9

52 Tema 2 - Magnitudes La retrodispersión Los elementos vecinos a uno dado, sobre el que se está calculando la dosis, reflejan (dispersan) parte de la radiación que les llega. Eso hace que la dosis en el elemento crezca, tanto más cuanto mayor sea el número de elementos de material irradiados por el haz. magnit/unid SERVEI 19 La retrodispersión Teniendo en cuenta las propiedades de la radiación a la energía de los rayos X de diagnóstico, el efecto de la retrodispersión depende de la sección transversal (tamaño de campo) del haz. El incremento de dosis por retrodispersión puede superar el 40%. magnit/unid SERVEI 20 L. González 10

53 Tema 2 - Magnitudes KERMA y Dosis absorbida Si el elemento de volumen donde estamos midiendo la dosis absorbida estuviera rodeado de muchos otros elementos de volumen similares, la energía que escapa de unos sería estadísticamente absorbida por otros. Esa es la situación en los tejidos biológicos en radiodiagnóstico a cierta profundidad bajo la piel, así que kerma y dosis absorbida se igualan. magnit/unid SERVEI 21 Unidades de dosis D = de/dm. La unidad en el SI es el Gray [Gy]. 1 Gy = 1 J/kg. La unidad antigua era el rad. 1 Gy = 100 rad. magnit/unid SERVEI 22 L. González 11

54 Tema 2 - Magnitudes RELACIÓN ENTRE DOSIS ABSORBIDA Y EXPOSICIÓN Es posible calcular la dosis absorbida en un medio material conocida la exposición. D (rad) = f. X(R) La dosis absorbida en 1 gramo de aire expuesto a 1 R de rayos X es 0,87 rad. magnit/unid SERVEI 23 RELACIÓN ENTRE DOSIS ABSORBIDA Y EXPOSICIÓN Todos los hongos son comestibles, al menos una vez... Los valores de f son, en general, bastante próximos a 1 para los rayos X de diagnóstico, en todos los tejidos biológicos excepto el tejido óseo. magnit/unid SERVEI 24 L. González 12

55 Tema 2 - Magnitudes EXPOSICIÓN, KERMA Y DOSIS ABSORBIDA La exposición puede relacionarse con la dosis en aire o kerma por medio de factores de conversión apropiados. Por ejemplo, rayos X de 100 kv que producen una exposición de 1 R en un punto, dan lugar un kerma en aire de aproximadamente 8,7 mgy (0,87 rad) y un kerma en tejido de unos 9,5 mgy (0,95 rad) en dicho punto. magnit/unid SERVEI 25 DOSIS MEDIA ABSORBIDA EN UN TEJIDO U ÓRGANO La dosis media absorbida en un tejido u órgano, D T, es la energía depositada en el órgano dividida por la masa de dicho órgano. magnit/unid SERVEI 26 L. González 13

56 Tema 2 - Magnitudes DOSIS ABSORBIDAS EN TEJIDO BLANDO Y EN AIRE Los valores dosis absorbida en tejido varían en un pequeño porcentaje, en función de la composición exacta del medio que se tome para representar tejido blando. Para 80 kv y 2,5 mm Al, es usual tomar el siguiente factor: Dosis (tejido blando) = 1,06 x dosis (aire) magnit/unid SERVEI 27 DOSIS EQUIVALENTE Dosis equivalente H es la dosis absorbida multiplicada por un factor de peso adimensional de la radiación, w R. Tiene importancia para estimar efectos deterministas. Para evitar confusión con la dosis absorbida, la unidad de dosis equivalente en el SI se denomina Sievert (Sv). La antigua unidad era el rem 1 Sv = 100 rem magnit/unid SERVEI 28 L. González 14

57 Tema 2 - Magnitudes FACTORES DE PESO DE LA RADIACIÓN, w R Para la mayor parte de la radiaciones empleadas en la medicina, w R es la unidad, por lo que la dosis absorbida y la equivalente son numéricamente iguales. magnit/unid SERVEI 29 DOSIS EQUIVALENTE EN UN TEJIDO U ÓRGANO La dosis equivalente en un órgano o tejido H T es la dosis promedio en el órgano o tejido multiplicada por el factor de peso de la radiación, w R. Junto con la dosis media, esta magnitud elimina el concepto de puntual de las magnitudes definidas anteriormente. magnit/unid SERVEI 30 L. González 15

58 Tema 2 - Magnitudes DOSIS EFECTIVA Mide el efecto causado por la radiación en diferentes órganos y tejidos en el cuerpo, dando lugar a diferentes probabilidades de daño y diferente gravedad. Sirve para estimar la probabilidad de efectos estocásticos. La combinación de la probabilidad y gravedad del daño se denomina detrimento. magnit/unid SERVEI 31 Cálculo de la DOSIS EFECTIVA Para expresar el detrimento conjunto de los efectos estocásticos debidos a dosis equivalentes en todos los órganos y tejidos del cuerpo, la dosis equivalente en cada órgano y tejido se multiplica por un factor de peso de tejido, w t, y los resultados se suman en todo el cuerpo, obteniendo la dosis efectiva E. magnit/unid SERVEI 32 L. González 16

59 Tema 2 - Magnitudes Cálculo de la DOSIS EFECTIVA T. w T. H T donde H T = dosis equiv. en el órgano o tejido T w T = factor de peso del tejido T = Dosis efectiva magnit/unid SERVEI 33 ASPECTOS GENERALES PARA TODAS LAS MAGNITUDES RADIOLÓGICAS Todas las magnitudes radiológicas anteriormente mencionadas toman diferentes valores normalmente en distintos puntos del medio irradiado (salvo D y H en un tejido u órgano). La dosis en aire es diferente de la dosis a la entrada en tejido y de la dosis profunda. magnit/unid SERVEI 34 L. González 17

60 Tema 2 - Magnitudes La dosis en aire Resulta muy fácil de medir, y la mayoría de equipos de campo determinan dosis en aire, que luego se relaciona con dosis corporal. Existen dosímetros electrónicos que pueden llevarse en la bata o fijarse en un punto, p. e. del arco. Sus valores dan dosis corporales o ambientales, y de estas últimas pueden deducirse las corporales en procedimientos individuales. magnit/unid SERVEI 35 MAGNITUDES DE INTERÉS EN DOSIMETRÍA OCUPACIONAL La dosis en superficie y en profundidad son las magnitudes usuales registradas en dosimetría personal. Estas magnitudes (en msv) son las dosis equivalentes recibidas en piel y a 1 cm de profundidad en la posición del dosímetro personal. Generalmente, la dosis profunda se toma como aproximación (muy conservadora) a la dosis efectiva. magnit/unid SERVEI 36 L. González 18

61 Tema 2 - Magnitudes Ideas resumen de la sesión, 1 Todas las magnitudes radiológicas están correlacionadas, por lo cuál puede obtenerse el riesgo radiológico por métodos no invasivos, a partir de medidas de exposición. De las magnitudes normalmente registradas en dosimetría personal, el valor de la dosis profunda se toma como aproximación a la dosis efectiva. magnit/unid SERVEI 37 Ideas resumen de la sesión, 2 La dosis equivalente H permite estimar el riesgo e intensidad de los efectos deterministas. Para estimar la probabilidad de efectos estocásticos, se usa la dosis efectiva E. Salvo que se empleen maniquíes, en pacientes solo se puede determinar dosis a la entrada o a la salida del haz. magnit/unid SERVEI 38 L. González 19

62 Tema 2 - Magnitudes Ideas resumen de la sesión, 3 Cuanto más grande es la sección transversal del haz de rayos X, mayor es la retrodispersión. Esta supone un incremento desde alguna unidad porcentual hasta un 40% sobre la dosis incidente. magnit/unid SERVEI 39 magnit/unid SERVEI 40 L. González 20

63 Tema 2 - Magnitudes MAGNITUDES DE INTERÉS EN DOSIMETRÍA AL PACIENTE Paciente Intens. de imagen Dosis en órganos Dosis promedio en un órgano Dosis piel a la ent rada Superficie de entrada del paciente DFP Dosis incidente (en posición del paciente, pero sin el paciente) Producto dosis-área Foco (independiente de la colocación tubo del foco y del paciente) R-X magnit/unid SERVEI 41 DOSIS INCIDENTE Se define por ICRP como el kerma en aire en el haz de rayos X a la distancia del foco a la piel (DFP), sin estar el paciente presente. No incluye la radiación retrodispersada en el paciente. Su valor aumenta al reducirse la distancia del foco a la superficie del paciente. magnit/unid SERVEI 42 L. González 21

64 Tema 2 - Magnitudes PRODUCTO DOSIS-ÁREA El producto dosis área (PDA) es la integral de la dosis en la sección transversal del haz. Se obtiene como el producto de la dosis incidente y el área del campo de rayos X. Puede determinarse en cualquier posición conveniente entre la fuente de rayos X y el paciente. magnit/unid SERVEI 43 Ley del inverso del cuadrado de la distancia 2: Unidades radiológicas y magnitudes dosimétricas 44 magnit/unid SERVEI 44 L. González 22

65 Tema 2 - Magnitudes PRODUCTO DOSIS-ÁREA La unidad del PDA es el Gy x cm 2 Valores usuales medidos en RI oscilarían alrededor de entre 20 y 80 Gy.cm 2, en los procedimientos diagnósticos. entre 50 y 300 Gy.cm 2, en los terapéuticos. magnit/unid SERVEI 45 DOSIS PIEL A LA ENTRADA La dosis piel a la entrada, o simplemente dosis a la entrada, se define en los Basic Safety Standards como la dosis absorbida en el centro del campo en la superficie de entrada de la radiación para un paciente, bajo una exploración de radiodiagnóstico, expresada en aire y con retrodispersión. magnit/unid SERVEI 46 L. González 23

66 Tema 2 - Magnitudes DOSIS PIEL A LA ENTRADA Su valor se incrementa al reducir la distancia foco-paciente. Puede medirse directamente con un dosímetro sobre el paciente o multiplicando la dosis incidente por el factor de retrodispersión (B). B representa el incremento debido a los fotones de retroceso producidos por el tejido. Depende de la calidad del haz de rayos X (kv y filtración) y del tamaño del campo. magnit/unid SERVEI 47 Factores de retrodispersión kv pico Tamaño de campo en cm 2 10 x x x 30 1,26 1,29 1,30 1,29 1,34 1,36 1,32 1,39 1,41 magnit/unid SERVEI 48 L. González 24

67 Tema 2 - Magnitudes Dosis a la salida del paciente Tras atravesar el paciente, la radiación (imagen primaria) se habrá reducido en intensidad entre 500 y 1000 veces, alcanzando la entrada del intensificador. Puesto que a la salida debe haber una cierta intensidad, cuanto más alta es la dosis a la entrada mayor es el riesgo del paciente. magnit/unid SERVEI 49 DOSIMETRÍA AL PACIENTE La misma dosis a la entrada puede originar diferentes dosis en órganos si la calidad del haz de rayos X es diferente. magnit/unid SERVEI 50 L. González 25

68 Tema 2 - Magnitudes La estimación de efectos deterministas Tanto la IEC como la FDA proponen que los equipos se ajusten en el diseño para que proporcionen la tasa de dosis y la dosis acumulada en un punto de referencia intervencionista. Usualmente, no coincide con la piel del paciente. magnit/unid SERVEI 51 Punto de referencia intervencionista magnit/unid SERVEI 52 L. González 26

69 Tema 2 - Magnitudes Métodos de dosimetría al paciente Directos: la información dosimétrica se obtiene de medidas en el mismo área de piel irradiada o en sus inmediaciones. Existen sistemas en tiempo real o en diferido, tras el procedimiento. Indirectos: la información se obtiene de medidas en otras localizaciones o mediante parámetros del equipo. magnit/unid SERVEI 53 Dosimetría al paciente (diferida) Termoluminiscencia (TLD): es el método de control más generalizado para todo tipo de dosimetría. Entre sus ventajas cabe enumerar que El dosímetro es muy pequeño y puede colocarse donde se desea medir. Especialmente útil si se conoce la zona de incidencia del haz. Por su pequeño tamaño, no interfiere con el procedimiento. magnit/unid SERVEI 54 L. González 27

70 Tema 2 - Magnitudes Dosimetría mediante película Distintos tipos de película lenta, (usada en radioterapia, generalmente) se prestan a un control dosimétrico si se calibran adecuadamente. Ventajas: Suministran información de la zona irradiada. En cualquier unidad de radiodiagnóstico se dispone de medios de revelado, por lo que no requieren infraestructura ajena a un servicio de rayos X. magnit/unid SERVEI 55 Dosimetría mediante película Inconvenientes: Intervalo de dosis con sensibilidad apropiada relativamente reducido. Actualmente pueden controlarse dosis hasta 2 Gy (valores superiores en la película radiocrómica) Diversos factores afectan la sensibilidad (procesado, energía del haz, variaciones entre partidas distintas, y condiciones ambientales y de almacenamiento). Dificultades de colocación en procedimientos con muchas angulaciones y movimiento del haz. magnit/unid SERVEI 56 L. González 28

71 Tema 2 - Magnitudes Dosimetría directa en tiempo real Cabe citar los detectores MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), y pequeñas cámaras de ionización o detectores de centelleo. Dan información inmediata de la intensidad de radiación que les llega. Pero deben ser colocados a priori en el punto donde se vaya a producir la máxima irradiación (como en TLD) y eso es impredecible. magnit/unid SERVEI 57 Métodos indirectos de dosimetría al paciente Cabe destacar los siguientes: Medidas en haz a la salida del tubo. En esta localización no se interfiere con el paciente, no se plantean los problemas de trabajar en área estéril y el equipo se puede sujetar con facilidad. Diversos detectores y las cámaras para medir PDA se adaptan a este principio. Miden un valor acumulado de dosis o del PDA, pero precisan de información complementaria para hacer atribuciones de dosis correctas. magnit/unid SERVEI 58 L. González 29

72 Tema 2 - Magnitudes Dosimetría al paciente derivada de parámetros del sistema Mediante datos de las técnicas de exposición empleadas, rendimientos del equipo a cada técnica y detalles geométricos, es posible calcular la dosis en el punto de referencia u otros (PEMNET de Clinical Microsystems o CareGraph de Siemens, retirado del mercado). Son equipos asistidos por ordenador, que dan un valor de dosis acumulada o un mapa de localizaciones estimadas y dosis. magnit/unid SERVEI 59 Dosimetría al paciente derivada de parámetros del sistema La principal y única ventaja es que proporcionan de inmediato la información. Sin embargo, presentan inconvenientes: El PEMNET no diferencia entre las dosis en distintos puntos (da dosis acumulada, sin distinguir la zona irradiada). El CareGraph parte de un paciente (cilíndrico, más o menos) cuya piel se hubiera desplegado, sin tener en cuenta las verdaderas dimensiones, lo queconduce a errores en las dosis. magnit/unid SERVEI 60 L. González 30

73 Tema 2 - Magnitudes Parámetros en tiempo real Dosis en el punto de referencia Se define de distintos modos (FDA, IEC) para que coincida más o menos con la piel del paciente. Se puede calcular bien, a partir de parámetros físicos del equipo y de las tasas empleadas, pero la estimación de la máxima dosis en piel es imprecisa, porque no se conocen las distribuciones espacial y temporal. Es DOSIS ACUMULADA. magnit/unid SERVEI 61 Parámetros en tiempo real DFP Paciente Foco Intens. de imagen tubo R-X Dosis en ór ganos Dosis promedio en un órgano Dosis piel a la entrada Superficie de entrada del paciente Dosis incidente (en posición del paciente, pero sin el paciente) Producto dosis-área (independiente de la colocación del foco y del paciente) Tiempo de fluoroscopia.- proporciona una estimación inadecuada de la dosis en piel por falta de información sobre tasa de dosis. localización del haz en piel fluorografía magnit/unid SERVEI 62 L. González 31

74 Tema 2 - Magnitudes Parámetros en tiempo real Producto dosis-área Es una magnitud fácil de medir. Suministra un valor que puede relacionarse con la energía total impartida al paciente, en grafía y en escopia, y tiene en cuenta el efecto anódico, la interposición de cuñas semitrasparentes, etc. magnit/unid SERVEI 63 Parámetros en tiempo real Producto dosis-área La dosis tiene que estimarse a partir de la sección transversal del haz, las distancias focopiel, las tasas de dosis en cada zona irradiada y las zonas de entrada, si se conocen. En función de lo anterior, es muy difícil en procedimientos complejos. magnit/unid SERVEI 64 L. González 32

75 Tema 2 - Magnitudes Parámetros en tiempo real Respecto del PDA Algunos autores proponen asignar un factor de peso promedio para todos los tejidos irradiados, para deducir el riesgo estocástico, suponiendo que el haz irradia siempre el mismo volumen. Sin embargo, la estimación es imprecisa al no conocer la distribución de dosis. La estimación de efectos deterministas es mucho más problemática. magnit/unid SERVEI 65 Parámetros en tiempo real Respecto del PDA Es una magnitud didáctica, para concienciar a un residente, p. e. sobre el efecto de la tasa de dosis, el tamaño del campo o los modos de zoom. Pero puede despistar: un mismo valor de PDA puede o no llevar asociado un efecto determinista, dependiendo del tamaño de campo, distancias, tasas y de cómo se ha concentrado un campo en un área de piel. magnit/unid SERVEI 66 L. González 33

76 Tema 2 - Magnitudes Parámetros en tiempo real Respecto del PDA Para un tipo de procedimiento dado y si el protocolo de trabajo no varía de modo importante, pueden establecerse valores de referencia que se relacionen con posibles efectos en el paciente. Permite con facilidad comprobar la constancia del equipo magnit/unid SERVEI 67 Ideas resumen de la sesión, 1 Dependiendo de las características del haz y del espesor corporal, fundamentalmente, la dosis a la salida es entre 500 y 1000 veces inferior a la dosis a la entrada del paciente. magnit/unid SERVEI 68 L. González 34

77 Tema 2 - Magnitudes Ideas resumen de la sesión, 2 Por su simplicidad de medida y sus ventajas, el producto dosis-área se puede tomar como un buen estimador de efectos estocásticos en el paciente. Dicho de otro modo, el PDA se puede correlacionar relativamente BIEN con la DOSIS EFECTIVA. magnit/unid SERVEI 69 Ideas resumen de la sesión, 3 Sin embargo, el PDA se presta mal a la estimación de efectos deterministas, salvo que se conozcan detalles de campos empleados, distancias, etc, a lo largo de un procedimiento. Dicho de otro modo, el PDA se correlaciona MAL con la DOSIS A LA ENTRADA. Por tanto, NO INFORMA SOBRE RIESGOS DETERMINISTAS. magnit/unid SERVEI 70 L. González 35

78 Tema 2 - Magnitudes Ideas resumen de la sesión, 4 Primariamente, basta con conocer el área de piel irradiada para obtener la dosis a la entrada dividiendo el PDA por el área. Pero el área irradiada, la tasa de dosis y la técnica (kv, ma) pueden ser muy cambiantes en un procedimiento. Por ello, puede ser muy difícil de estimar en procedimientos con protocolo y campos muy dinámicos. magnit/unid SERVEI 71 Algunos ejemplos I En un procedimiento de 15 minutos de duración se mide en la entrada del paciente 10 mgy/min, para un tamaño de campo efectivo de 14 cm. Esto supone en el radiólogo una tasa de dosis de 10 µsv/min en cristalino, sin elementos de protección y a una distancia de 62 cm en promedio desde la zona irradiada en el paciente a los ojos del especialista. Considérense las siguientes situaciones: a) En las presentes condiciones, la dosis en cristalino a lo largo del procedimiento valdría: 10 µsv/min x 15 min = 150 µsv = 0,15 msv. magnit/unid SERVEI 72 L. González 36

79 Tema 2 - Magnitudes Algunos ejemplos II Procedimiento, 15 minutos, Tasa dosis a la entrada de 10 mgy/min, campo efectivo 14 cm. Tasa de dosis de 10 µsv/min en cristalino, distancia de 62 cm desde zona irradiada en paciente a ojos. b) Otro radiólogo usa una técnica con una corriente en el tubo que es la mitad, aunque emplea 20 min en el procedimiento. En este caso, la dosis en cristalino a lo largo del procedimiento valdría: 10 µsv/min x ½ x 20 min = 100 µsv = 0,1 msv. magnit/unid SERVEI 73 Algunos ejemplos III Procedimiento, 15 minutos, Tasa dosis a la entrada de 10 mgy/min, campo efectivo 14 cm. Tasa de dosis de 10 µsv/min en cristalino, distancia de 62 cm desde zona irradiada en paciente a ojos del especialista. c) Un tercer especialista trabaja con la misma carga en el tubo (los mismos ma) que el primero, pero utiliza un campo efectivo de 17 cm. Sabiendo que la dosis en cristalino es aproximadamente de 7 μsv por cada Gy.cm 2 al paciente, la dosis recibida en cristalino a lo largo de este procedimiento valdría: PDA = 0,010 Sv/min x 15 min x x 8,5 2 = 34 Gy.cm Gy.cm 2 x 7 µgy/gy.cm 2 = 238 µgy = 238 µsv magnit/unid SERVEI 74 L. González 37

80 Tema 2 - Magnitudes Algunos ejemplos IV Procedimiento, 15 minutos, Tasa dosis a la entrada de 10 mgy/min, campo efectivo 17 cm. Tasa de dosis de 7 µgy/gy.cm 2 en cristalino, distancia de 62 cm desde zona irradiada en paciente a ojos del especialista. d) Qué dosis al cristalino recibiría este especialista si redujera el campo de radiación efectivo de 17 cm a 15 cm? PDA = 0,010 Sv/min x 15 min x x 7,5 2 = 26,5 Gy.cm 2. 26,5 Gy.cm 2 x 7 µgy/gy.cm 2 = 186 µgy magnit/unid SERVEI 75 Algunos ejemplos y V Procedimiento, 15 minutos, Tasa dosis a la entrada de 10 mgy/min, campo efectivo 17 cm. Tasa de dosis de 7 µgy/gy.cm 2 en cristalino, distancia de 62 cm desde zona irradiada en paciente a ojos del especialista. e) Finalmente, un especialista trabaja a 70 cm de la zona irradiada del paciente, en lugar de trabajar a 62 cm, y otro lo hace a 55 cm. Qué modificaciones experimentarían las dosis calculadas? Según la ley 1/r 2, las dosis se modificarían en la relación: 62 2 /70 2 = 0,78 (CASI UN 25% MENOS!!) para el que trabaja a 70 cm, y 62 2 /55 2 = 1,27 (UN 27% MÁS!!) para el que trabaja a 55 cm Por ejemplo, la dosis equivalente en cristalino podría oscilar entre 127 y 78 µsv, en función de trabajar a 7 cm, más o menos, de la distancia inicialmente supuesta. magnit/unid SERVEI 76 L. González 38

81 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 77 magnit/unid SERVEI 78 L. González 39

82 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 79 magnit/unid SERVEI 80 L. González 40

83 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 81 magnit/unid SERVEI 82 L. González 41

84 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 83 magnit/unid SERVEI 84 L. González 42

85 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 85 magnit/unid SERVEI 86 L. González 43

86 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 87 magnit/unid SERVEI 88 L. González 44

87 Tema 2 - Magnitudes Parámetros en tiempo real Mapa dosis-piel en tiempo real (CareGraph) Proporciona sobre el mapa de la piel (desplegada en un plano) dosis sobre áreas coloreadas, tiempo de fluoro, PDA, dosis acumulada, dosis máxima en piel (Maximum Hot Spot) y área que recibe una dosis > 95% de la dosis máxima en piel. Pueden cometerse errores si el modelo anatómico de paciente y el paciente real no coinciden en dimensiones. magnit/unid SERVEI 89 magnit/unid SERVEI 90 L. González 45

88 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 91 magnit/unid SERVEI 92 L. González 46

89 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 93 magnit/unid SERVEI 94 L. González 47

90 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 95 magnit/unid SERVEI 96 L. González 48

91 Tema 2 - Magnitudes magnit/unid SERVEI 97 magnit/unid SERVEI 98 L. González 49

92 Tema 3 - Radiobiología CURSO DE SEGUNDO NIVEL DE FORMACIÓN EN PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ORIENTADO A LA PRÁCTICA INTERVENCIONISTA MADRID, febrero 2009 EFECTOS BIOLÓGICOS Y RIESGOS RADIOLÓGICOS EN LA PRÁCTICA INTERVENCIONISTA Carmen Galván Bermejo Departamento de Radiología Universidad Complutense y Hospital Clínico San Carlos. Madrid. 1 Generalidades INTRODUCCIÓN Interacción probabilística, aleatoria Efecto lesivo Deposito inicial de energía en un tiempo muy corto (10-17 s) Interacción no selectiva Efecto no específico Periodo de latencia 2 C. Galván 1

93 Tema 3 - Radiobiología Efectos de la radiación Las radiaciones ionizantes pueden producir: ionización cambios fisicoquímicos efectos biológicos célula Radiación incidente núcleo cromosomas 3 MECANISMOS DE ACCIÓN Acción directa e indirecta Efectos biológicos no convencionales: respuesta adaptativa y efectos no dirigidos al DNA: inestabilidad genética, efecto bystander 4 C. Galván 2

94 Tema 3 - Radiobiología Radiosensibilidad Concepto Escalas Factores modificantes: físicos, químicos (rs y rp), biológicos (ciclo celular, reparación) Órganos hematopoyéticos, gónadas, cristalino Piel (capa basal epidermis), intestino delgado Tejidos mesenquimales Músculo, cartílago, hueso y tejido nervioso (adulto) 5 Efectos estocásticos y deterministas Efectos estocásticos de las radiaciones ionizantes: Típicamente cáncer (efecto somático) y efectos hereditarios (efecto genético). Su probabilidad aumenta con la dosis. Se acepta que no tienen umbral de dosis. Efectos deterministas: Lesiones en la piel, opacidad en cristalino, etc. Se producen a partir de un cierto umbral de dosis. Su gravedad aumenta con la dosis. No son específicos de las radiaciones ionizantes. 6 C. Galván 3

95 Tema 3 - Radiobiología EFECTOS ESTOCÁSTICOS 7 Efectos estocásticos Debidos a cambios en la célula (DNA) y a cambios en la proliferación La severidad es independiente de la dosis (ejemplo cancer) Probabilidad del efecto No existe umbral de dosis La probabilidad de aparición del efecto aumenta con la dosis. umbral dosis 8 C. Galván 4

96 Tema 3 - Radiobiología Efectos estocásticos El riesgo (medido como el incremento de probabilidad de cáncer por unidad de dosis), es mayor en niños y en adultos jóvenes. El riesgo durante el embarazo puede ser importante (depende de la dosis y de la etapa de gestación). Algunos de los efectos durante el embarazo se admite que puedan ser deterministas. En radiología intervencionista se destacan como significativos para los profesionales el riesgo de cáncer de piel y de tiroides. 9 EFECTOS SOBRE EL EMBRIÓN Y FETO 10 C. Galván 5

97 Tema 3 - Radiobiología 11 Periodo de gestación Preimplantación >100mGy Organogénesis >100 mgy Fetal >100mGy Final embarazo Riesgo más importante Factor de riesgo Aborto espontáneo 1.0 Gy -1 Malformaciones esqueleto y SNC 0.5 Gy -1 Retraso mental 0.4 Gy -1 Cáncer por irradiación feto 0.02 Gy C. Galván 6

98 Tema 3 - Radiobiología PROCEDIMIENTOS INTERVENCIONISTAS EN EMBARAZADAS Se deben evitar excepto en situaciones de emergencia, en las que si no se hace, el riesgo para la madre es mayor que el riesgo del posible daño al feto Si es posible utilizar otras técnicas : ecografía, RM Si hay que hacerlo, informar a la madre de los posibles efectos por la exposición in utero, incluirlo en el consentimiento informado, estimar dosis al feto y planificar la técnica con un radiofísico para ahorrar dosis 13 Efectos deterministas Severidad del efecto umbral dosis Debidos a la muerte celular Presentan umbral de Dosis, tipicamente varios Gy La severidad del daño depende de la Dosis 14 C. Galván 7

99 Tema 3 - Radiobiología Efectos deterministas que pueden presentarse en la práctica Intervencionista Ocurren únicamente si las dosis superan un cierto umbral. La incidencia es baja en relación al número total de procedimientos. También se producen con los equipos modernos. Si el umbral se supera sobradamente, la lesión aparece en el 100% de las personas expuestas. Una vez superado el umbral de dosis, la gravedad de la lesión aumenta proporcionalmente a la dosis. 15 Efectos deterministas que pueden presentarse en la práctica Intervencionista El diagnóstico puede ser difícil si no se sospecha la causa. Las lesiones cutáneas suelen estar en la parte posterior del tronco, espalda, escápula y axila (dependiendo del tipo de procedimientos). No se deben confundir con alergias medicamentosas, conectivopatías, infecciones bacterianas o víricas, picaduras de insectos, etc. Hay determinadas patologías que hacen que estos efectos se produzcan a niveles de dosis más bajos (pacientes con mayor susceptibilidad genética, esclerodermia, lupus eritematoso, xeroderma pigmentoso, ictiosis, porfiria, albinismo, diabetes, etc). 16 C. Galván 8

100 Tema 3 - Radiobiología Efectos deterministas que pueden presentarse en la práctica Intervencionista Los dos órganos de mayor riesgo en RI son la piel y el cristalino. Se han descrito también efectos en las glándulas parótidas (con sequedad y disfagia). En los procedimientos intervencionistas las dosis de radiación se imparten en un tiempo muy corto y los mecanismos de reparación del daño celular subletal no tienen tiempo suficiente para actuar. No hay repoblación. En pacientes con varios procedimientos separados por días o semanas, a pesar del fraccionamiento de la dosis, disminuye la tolerancia de los tejidos por efecto acumulativo. 17 EFECTOS DETERMINISTAS EN PIEL Se pueden clasificar en inmediatos y tardíos. Inmediatos: Aparecen entre algunas horas y algunas semanas después de la irradiación. Son reversibles (llegan a desaparecer) y no progresivos. Típicamente son: eritema, depilación, pigmentación, radiodermitis seca y radiodermitis húmeda. 18 C. Galván 9

101 Tema 3 - Radiobiología EFECTOS DETERMINISTAS EN PIEL Tardíos: Aparecen algunos meses después de la irradiación. Son irreversibles y a veces, progresivos. Típicamente son: edema, induración y fibrosis subcutánea, telangiectasias, ulceración y radionecrosis. 19 EFECTOS EN LA PIEL Corte histológico de la piel From Atlas de Histologia.... J. Boya EPIDERMIS DERMIS Capa basal, alto índice mitótico, hay melanocitos (responsables de la pigmentación). Según las leyes de la radiosensibilidad (Bergonie y Tribondeau), las células más radiosensibles son las del estrato basal de la epidermis.los efectos son: Eritema: Transitorio:1-24 horas después de la irradiación con una dosis de 2-5 Gy. Principal:10 días con dosis > a 6 Gy Depilación: Con 3 Gy es reversible; con 20 Gy es irreversible. Pigmentación: A partir de 6Gy. Reversible, aparece al cabo de unos 8 días de la irradiación. Descamación seca o húmeda: se produce por hipoplasia de la epidermis (a partir de 14Gy). Efectos tardíos: Telangiectasia, fibrosis, necrosis, etc. 20 C. Galván 10

102 Tema 3 - Radiobiología Alopecia en un varón de 16 años, que aparece 5 semanas después de embolización de MAV. El cabello había sido rasurado para la cirugía estereotáxica. La depilación radioinducida se señala con las flechas. (Cortesía de L. Wagner). RADIODERMITIS EN PROFESIONALES (MANOS EN EL HAZ PRIMARIO) Hands in the primary beam From: Radiation Protection Workshop (G. Bartal and Z. Haskal) C. Galván 11

103 Tema 3 - Radiobiología ICRP- 85 (2000) 23 Los efectos en la piel se suelen manifiestar varias semanas después de la irradiación y en algunos casos pueden ser progresivos con el tiempo 24 C. Galván 12

104 Tema 3 - Radiobiología EFECTOS EN CRISTALINO 25 Características del cristalino Opticamente transparente Su principal alteración es la opacificación o catarata Crece en tamaño y nº de células a lo largo de la vida No da origen a tumores primarios Sus células fibrilares son anucleadas y no tienen mitocondrias, a pesar de ser metabólicamente activas Tejido avascular C. Galván 13

105 Tema 3 - Radiobiología Efectos en cristalino El cristalino es muy radiosensible. Las cataratas radioinducidas suelen ser subcapsulares posteriores. Hay dos efectos básicos (ICRP): Cristalino Efecto Sv exposición única Sv/año durante varios años Opacidades detectables > 0.1 Catarata (dificultad en la visión) 5.0 > Mature cataract C. Galván 14