PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA. Parte 10.2 Buenas Prácticas en la Terapia con Haces Externos Conferencia 1 (cont.): Diseño de los Equipos

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1 OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA Parte 10.2 Buenas Prácticas en la Terapia con Haces Externos Conferencia 1 (cont.): Diseño de los Equipos International Atomic Energy Agency

2 2. Características del diseño de seguridad en la práctica A. Consideraciones generales B. Unidades de radiación kilovoltaje C. Unidades de telecurie D. Unidades de megavoltaje E. Otras unidades de irradiación 2

3 A. Requisitos generales de seguridad Las medidas de protección radiológica incluyen Protección del paciente durante el tratamiento Blindaje del equipo Sistema de Colimación Comodidad y control del paciente Protección de otros Blindaje de locales (esto se abarcó en la parte 7) 3

4 Blindaje de los equipos Parte de la estrategia de reducción de dosis a los pacientes La dosis al paciente que no es la que se desea aplicar al blanco; la debida a dispersión y a fugas 4

5 Blindaje de los equipos Equipos de rayos X - sólo se necesita para cuando la máquina esté operando protege al paciente durante el tratamiento Unidades de Telecobalto - el blindaje es necesario en todo momento protege al paciente y al personal, durante la configuración del mismo Límite general de diseño - la fuga debe ser menor del 0.1% de la radiación primaria 5

6 Comprobación de la integridad del blindaje de un cabezal de linac; empleando película radiográfica Aprox. 2t de plomo 6

7 Colimación Crea los contornos del campo de radiación lo cual debe estar en conformidad con el blanco Se puede efectuar mediante una variedad de medidas diferentes en dependencia del tipo de unidad de tratamiento Siempre implica alguna fuga a través de la colimación - por lo general < 2% del haz primario 7

8 Colimación Bloques personalizados o prefabricados en formas geométricas El objetivo es limitar el campo solo al blanco 8

9 Colimación Aplicadores Haces de electrones Haces superficiales Diafragmas movibles Bloques de plomo Formas fijas Personalizados Colimador Multiláminas 9

10 El blindaje personalizado puede reducir la dosis a órganos críticos ej. blindaje escrotal para reducir la dosis a los escrotos debido a radiación dispersa 10

11 Comodidad y control del paciente La mejor colimación posible no resulta suficiente si el paciente no se mantiene estable Se necesitan buenos dispositivos de inmovilización Se necesita poner al paciente en una posición razonablemente cómoda (esto es a menudo difícil con los pacientes muy enfermos) Se necesita hacerles sentir cómodos 11

12 Dispositivos de inmovilización/ colocación del paciente Existen innumerables sistemas - muchos de ellos diseñados y construidos en el lugar Es imprescindible contar con un buen local de moldes - para: La inmovilización y La fabricación de los bloques 12

13 Dispositivos de inmovilización/ colocación del paciente Apoyos de cabeza 13

14 Inmovilización de cabeza y cuello Apoyos de cabeza a escoger apropiado Apoyos de cabeza de posición inclinada variable Todos MedTec 14

15 Cabeza en posición lateral 15

16 Dispositivos de inmovilización/ colocación del paciente Mientras mayor exactitud se requiere, mayor esfuerzo se ha de hacer ej.: Marco de cabeza estereotáxico con precisión de reposicionamiento superior a 2 mm 16

17 Dispositivos de inmovilización/ colocación del paciente Máscaras de inmovilización de cabeza Bolsa de vacío para inmovilización del cuerpo 17

18 Diversos dispositivos de inmovilización para el cuerpo Inmovilización de cuerpo con marcadores de colocación externos todos MedTec 18

19 Tabla de barriga para posición boca abajo Posibilita el movimiento espacial en posición boca abajo Algo de la parte baja del intestino se puede sacar fuera del alcance del campo 19

20 Bolsas de vacío Personalizadas para cada paciente todos MedTec 20

21 Dispositivos de inmovilización/ colocación del paciente Camilla para la colocación de pacientes (tratam. de mamas) Apoyo del brazo, para tenerlo fuera del campo de tratamiento Apoyo de la cabeza Inclinación para estirar el esternón con el objetivo de minimizar dosis a pulmones Apoyo de la pierna 21

22 a veces el movimiento resulta difícil de controlar... ej. el llenado rectal y de vejiga en el tratamiento de próstata determinar la ubicación de la próstata, mediante el empleo de ultrasonido, antes de aplicar cada fracción de tratamiento 22

23 a veces el movimiento resulta difícil de controlar... ej. movimiento de pulmones debido a respiración Determina movimiento e interrupción del haz de radiación Marcadores externos, sobre un paciente, a los cuales se puede dar seguimiento mediante un sistema de video 23

24 Soluciones de bajo costo Pedir a los pacientes que: Se mantengan inmóviles Tengan un llenado de vejiga reproducible (ej. siempre llena o siempre vacía) Tengan asesoría dietética Respiren poco profundo Hacer a los pacientes sentirse cómodos y seguro 24

25 Notas sobre los sistemas de intercomunicación Es necesario poder ver al paciente - está cómodo? Se está moviendo? Se necesita poder hablar con el paciente Se necesite poder oír si el paciente se está quejando 25

26 B. Equipos de kilovoltaje ( kv) La tasa de dosis es aproximadamente proporcional a la enésima potencia del potencial de aceleración, kvn, dónde 2 <n <3 La tasa de dosis es aproximadamente proporcional a la corriente (ma) Por tanto es importante que tanto kv como ma sean estables. Es obviamente importante que el temporizador sea preciso y estable 26

27 Equipos de kilovoltaje ( kv) El control sobre la dosis se logra mediante un sistema de temporizador doble, puesto que por lo general no resulta práctico el empleo de una cámara de ionización de transmisión Deben existir enclavamientos para evitar combinaciones incorrectas de kv, ma, y filtración 27

28 Pregunta rápida Cuáles son las fluctuaciones de voltaje de las redes eléctricas en su hospital? Cuáles serían la consecuencias sobre las dosis si estas no se filtraran antes de generar el alto voltaje en el tubo de rayos X? 28

29 Respuesta Una variación de voltaje de + / - 10% no resulta rara, debido a las cargas sobre la red en diferentes momentos del día, o a fuertes cargas puntuales sobre esas mismas redes (ej. un elevador) Esto se traduce en una variación de dosis de un 40%, lo cual es inaceptable La estabilización de la red es una necesidad imperiosa 29

30 Equipos de kilovoltaje ( kv) Las fugas desde el encapsulado del tubo, la Tasa de Kerma en Aire no ha de exceder 10 mgy h -1 a 1 metro del foco 300 mgy h -1 a 5 centímetros del cabezal u otros accesorios Si el tubo se diseña para operar en el rango kv entonces se requiere un cabezal especial con un límite máximo de fugas de 1 mgy h -1 Se deben realizar pruebas de fuga en los puntos calientes mediante el empleo de técnicas de envoltura de placas radiográficas 30

31 Blindaje del paciente Puede aplicarse sobre la piel, mediante el empleo de láminas de plomo, cortadas en configuraciones personalizadas Pueden emplearse blindajes especiales - ej. blindajes para los ojos 31

32 Equipos de kilovoltaje ( kv) unidades de irradiación de ortovoltaje Resulta práctico emplear una cámara de ionización de transmisión con este equipo, en el cual el sistema primario de control de dosis debe ser un dosímetro integrador. El sistema de control de dosis de apoyo (secundario) puede ser un dosímetro integrador independiente, o un temporizador 32

33 Equipos de kilovoltaje ( kv) Las fugas del cabezal del tubo, la Tasa de Kerma en Aire (AKR) no ha de exceder 10 mgy h-1 a 1 metro del foco 300 mgy h-1 a 5 cm del cabezal o accesorios (incluyendo el sistema de colimación del haz tal como los conos) El ensayo de fugas de los puntos calientes se debe realizar con el empleo de técnicas de envoltura de placas radiográficas 33

34 C. Unidades Telecurie Con C-137 o principalmente con Co-60 Elevada actividad en el cabezal de tratamiento La terminación de la exposición por lo general es por medio de temporizadores independientes dobles 34

35 Temporizadores Se necesitan dos temporizadores completamente independientes Uno debe contar el tiempo de forma progresiva, y el otro de forma regresiva 35

36 Equipos de radiación gamma La fuente debe ser sellada de forma tal que el contenedor pueda soportar las temperaturas probables en incendios en las edificaciones. Se deben efectuar pruebas de frotis, inicialmente al momento de la instalación y a intervalos periódicos, para verificar si existe contaminación superficial. Esta prueba no es necesario realizarla directamente sobre la superficie de la fuente, y puede ser realizada sobre una superficie que entre en contacto con la fuente durante la operación normal del equipo. 36

37 Diseños de unidades de Cobalto 37

38 Equipos de radiación gamma Para la puesta en servicio se han de examinar planos de vistas de secciones transversales del cabezal para identificar posibles puntos donde pudiera haber problemas de fugas. Para identificar las ubicaciones de los puntos 'calientes'; se pueden aplicar las técnicas de envoltura de placa radiográfica. Se deben efectuar lecturas integradas precisas con cámara de ionización en la ubicación de cualesquiera puntos calientes, y también siguiendo un patrón uniforme alrededor del cabezal. 38

39 Equipos de radiación gamma Las fugas desde el cabezal, con la fuente en la posición guardada (OFF): la Tasa de Kerma en Aire (AKR) no ha de exceder 10 Gy h -1 a 1 metro de la fuente 200 Gy h -1 a 5 cm del cabezal o accesorios 39

40 Equipos de radiación gamma Las fugas desde el cabezal, con la fuente en la posición expuesta (ON): La Tasa de Kerma en Aire (AKR) no ha de exceder el mayor valor entre; 10 mgy h -1 a 1 metro de la fuente; o 0.1% de la AKR del haz útil 40

41 Equipos de radiación gamma El mecanismo de control sobre el haz ha de ser del tipo de 'fallo hacia la seguridad' y habrá de restablecer la posición guardada (OFF) en caso de: terminación de la exposición normal cualquier situación de avería interrupción de la energía que mantiene al mecanismo de control sobre la fuente en la posición expuesta (ON), por ejemplo el fallo del suministro de energía eléctrica o neumática 41

42 Equipos de radiación gamma Indicador mecánico de posición de la fuente En caso de fallo de la sección automática de retorno de la fuente del mecanismo de control sobre el haz; ha de ser posible interrumpir la exposición por otros medios, por ejemplo, mediante un sistema de retorno manual Ha de ser posible descargar o reparar el cabezal de tratamiento sin que se exceda el límite de dosis para la exposición ocupacional estipulado por las regulaciones 42

43 Equipos de radiación gamma Colimación, inmovilización y bloqueo del paciente según se describe en la primera sección de la Parte 10 y el caso de los linacs. Dos particularidades No existen MLC distribuidos comercialmente (sino múltiples sistemas fabricados por usuarios) Debido al tamaño grande de la fuente y a la amplia penumbra: recortadores de penumbra (se puede aplicar la colimación cerca del paciente) 43

44 Diseño específico para unidades de Cobalto Recortadores de penumbra - la colimación cerca del paciente reduce la extensión de la penumbra 44

45 Bloqueador del haz (Beam stopper) Disco de metal del lado de salida: Reduce los requisitos de blindaje del haz primario Puede hacer que la colocación de los pacientes resulte más engorrosa 45

46 D Unidades de megavoltaje Aceleradores lineales de electrones - linacs Capaces de irradiar rayos X (de 4 a 25MV) y electrones (de 4 a 25MeV) 46

47 Linacs La exposición a la radiación por lo general se controla mediante dos sistemas independientes de integración de la transmisión de cámaras de ionización. Uno de estos se designa como sistema primario y debe terminar la exposición según un determinado número de unidades monitor El otro sistema se denomina sistema secundario y por lo general se ajusta para terminar la exposición después de una dosis adicional, normalmente fijada en unos 0.25 Gy La mayoría de los aceleradores modernos también tiene un temporizador que terminará la exposición en caso de fallo de ambos sistemas de cámaras de ionización 47

48 Linacs Los aceleradores modernos tienen muchas opciones de tratamiento según se vio en la Parte 6, por ejemplo Rayos X o electrones (modo dual) Múltiples energías 2 energías de Rayos X 5 o más energías de electrones Cuñas 3 o más cuñas fijas Auto-cuña Cuña dinámica 48

49 Linacs Con esa gran variedad de posibilidades de ajuste, es esencial que existan enclavamientos para evitar que se seleccionen combinaciones inapropiadas También es esencial que la consola de control proporcione una indicación clara de las opciones que fueron establecidas o seleccionadas 49

50 Un ejemplo de control de linac Selección activa Indicación de parámetros Varian 50

51 Linacs Sistemas de verificación Todos los fabricantes de aceleradores en la actualidad producen sistemas de verificación controlados por computadora, los cuales proporcionan la posibilidad de comprobación adicional de que los valores seleccionados en la consola del acelerador son correctos para la operación apropiada del acelerador y además se corresponden con los parámetros determinados para cada paciente durante el proceso de planificación del tratamiento 51

52 Linacs Notas sobre MLCs Los colimadores de rayos X pueden ser Rectangulares (convencionales) Colimadores multiláminas (MLC) la transmisión a través de los colimadores debe ser menor del 2% del haz primario (abierto) la transmisión entre las láminas se debe comprobar para garantizar que sea menor que el valor especificado por el fabricante - esto se puede realizar con el empleo de placas radiográficas 52

53 Linacs - electrones Aplicadores de electrones, éstos pueden ser De lados abiertos en los aceleradores modernos que emplean láminas de dispersión dobles o haces escaneados Encerrados, en los aceleradores más viejos que emplean láminas de dispersión sencillas Deben verificarse respecto a fugas En la zona adyacente al haz abierto En los laterales de los aplicadores Bloqueo al final del aplicador 53

54 Colimación de electrones Se hace en el extremo final del aplicador empleando bloqueos personalizados Verter LMA alrededor de éste Espuma de bloqueo donde debe estar el campo 54

55 IEC Valores límite en diferentes posiciones alrededor del campo útil 55

56 Aceleradores de electrones Fugas por el cabezal La Tasa Kerma en Aire (AKR) a causa de radiación de fuga en cualquier punto exterior al haz útil máximo, pero en el interior de una zona plana circular de 2 metros de radio centrada en el eje central del haz (y perpendicular a éste) a la distancia normal de tratamiento, no ha de exceder 0.2% de la AKR en el eje central del haz abierto. La medición se ha de efectuar con un bloque de blindaje trucado que cubra el haz abierto. 56

57 Aceleradores de electrones Fugas por el cabezal Excepto en la zona definida en la diapositiva anterior, la Tasa Kerma en Aire (AKR) debido a la radiación de fuga (excluyendo neutrones) en cualquier punto a 1 metro de la trayectoria de los electrones entre su origen y el blanco; o ventana de electrones, no ha de exceder 0.5% 57

58 IEC standard Las fugas desde un cabezal de linac son motivo de especial preocupación si el alcance de la radiación puede llegar hasta el paciente 58

59 Orientación sobre los niveles de fuga en diferentes partes del campo 59

60 También considerar El tratamiento en diferentes posiciones del paciente - ej. sentado o de pie al lado del linac para tratarse una mano 60

61 Linacs notas sobre los neutrones Los neutrones serán sólo un problema si la energía de los rayos X es mayor de 10 MV - en la práctica se han de considerar los neutrones si la energía es mayor de, o igual a; 15MV La tasa de dosis equivalente de los neutrones no debería exceder el 1% de la tasa de dosis equivalente de los rayos X, medida en sievert El factor de ponderación de la radiación de neutrones se debería tomar como igual a 20. El límite indicado significa que la tasa de dosis absorbida de neutrones es siempre menor que la tasa de dosis absorbida de rayos X 61

62 Accidentes a causa del diseño de los equipos... Un operador de un acelerador seleccionó rápidamente el modo de rayos X, y rápidamente cambió al modo de electrones antes de que la máquina fuera capaz de completar la primera solicitud (de operar en el modo de rayos X) y entonces operó con instrucciones mezcladas. El mismo accidente ocurrió en seis hospitales diferentes y dos pacientes murieron debido a dosis tan altas como de aproximadamente Gy. 62

63 Esto no debió haber ocurrido... Factores contribuyentes: Los aceleradores controlados por computadora no se probaron en las condiciones extremas que en la realidad ocurren en los hospitales. Tomó demasiado tiempo a los fabricantes identificar el problema y diseminar la información, para entonces los seis hospitales ya habían sufrido las mismas fallas y dos pacientes habían muerto a causa de las radiaciones 63

64 E otras unidades de irradiación Unidades de diagnóstico en radioterapia Escáner CT Simulador Otras unidades de irradiación para terapia Partículas pesadas 64

65 Unidades de diagnóstico en radioterapia Parte esencial y por lo general integrante de un departamento de radioterapia moderno Esencial para la definición adecuada del blanco - por tanto también importante para la optimización de la exposición médica desde el punto de vista de protección radiológica No sólo se incluyen los equipos de rayos X sino puede que también MRI, ultrasonido y medicina nuclear Fuera del alcance de este curso - no obstante se abordan en los cursos separados sobre radiología diagnóstica y medicina nuclear 65

66 Notas sobre los simuladores El simulador debe ser capaz de reproducir todos los movimientos y tipos de exposición a los rayos X (aunque no la energía de la radiación y la dosis) de las unidades de tratamiento 66

67 Control de un simulador Paciente claramente visible mediante una gran ventana de vidrio plomado Pantalla de fluoroscopia Pantalla de control similar al linac Varian Medical Systems 67

68 Simuladores y otros equipos de diagnóstico Por lo general el aspecto más importante del diseño es garantizar que los parámetros seleccionados para el paciente en el simulador pueden ser transferidos sin ninguna modificación a la unidad de tratamiento. Esto incluye las imperfecciones de los sistemas tales como la caída de la camilla bajo el peso del paciente. 68

69 Partículas pesadas Estas pueden incluir Neutrones Protones Núcleos de helio (partículas alfa) Otros núcleos pesados (núcleos de carbono) Mesones pi negativos Los protones son los de uso más común y en aumento 69

70 Instalaciones de tratamiento con partículas pesadas Éstas son instalaciones muy especializadas el blindaje en caso de elevadas tasas de flujo de neutrones por unidad de área puede resultar extenso y complejo los neutrones requieren materiales ricos en hidrógeno para una buena absorción, por ejemplo madera y/o plásticos muchas interacciones de neutrones producen radiación gamma de alta energía, lo que requiere gruesos espesores de hormigón, o de acero para absorberla 70

71 Notas adicionales sobre partículas pesadas Muchos de los puntos cubiertos para aceleradores de electrones también son aplicables para estas instalaciones Pueden requerirse sistemas especializados para posicionar a los pacientes Los aceleradores de partículas cargadas por lo general son instalaciones mulipropósito que también sirven a objetivos de investigación (ej. investigaciones de materiales). Estas aplicaciones pueden requerir parámetros del haz completamente diferentes (ej. elevado flujo de partículas) a los del tratamiento médico. Se tiene que tener más cuidado en garantizar que solo el haz correcto pueda alcanzar al paciente. Puede haber varios locales de tratamiento para un mismo acelerador 71