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OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN
RADIOTERAPIA
Parte 5
Radioterapia por haz externo
Conferencia 2: Equipos. Diseño para la seguridad
IAEA
International Atomic Energy Agency
Objetivos
• Debatir sobre los aspectos de física y
tecnología de los equipos para radioterapia
por haz externo
• Comprender el diseño y funcionamiento de
los equipos, incluyendo los auxiliares
• Comprender la importancia de normas
internacionales tales como las IEC 601-2-1
para el diseño de los equipos
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Contenido
1. Equipo superficial / ortovoltaje
2. Unidades de tratamiento telecurie
3. Los aceleradores lineales (linacs)
4. Otros tipos de aceleradores
5. Equipos asociados
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1. Superficial y ortovoltaje
• Tubo “convencional” de rayos X, con
electrones acelerados por un campo eléctrico
• Ánodo estacionario (en contraste con los
tubos de diagnóstico que tienen un ánodo
rotatorio para posibilitar un menor punto focal
• Filtración; muy importante
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Comparación de porciento de dosis en
profundidad para fotones
Haz superficial
Haz de
ortovoltaje
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Superficial y ortovoltaje
Superficial
• 40 a 120kVp
• Pequeñas lesiones en la
piel
• Tamaño máx. aplicador por
lo general < 7cm
• Generalm. FSD < 30cm
• Calidad del haz medida en
HVL de aluminio (0.5 a
8mm)
Ortovoltaje
• 150 a 400kVp
• Lesiones en la piel,
metástasis ósea
• Aplicadores o diafragma
(colimador secundario)
• FSD 30 a 60cm
• Calidad del haz medida en
HVL de cobre (0.2 a 5mm)
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Tubo de rayos X; superficial (Philips RT 100)
Imagen brindada por el fabricante...
Tubo de rayos X
Blanco
Agua de
enfriamiento
Aplicador/
colimador
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Uso de los conos: esencial
• Punto focal grande y distancia de
tratamiento pequeña (Distancia foco - piel
FSD por lo general 10cm o menos) significa
que el haz ha de ser colimado sobre la piel
• Los conos son muy apropiados para esto.
Se puede lograr blindaje adicional utilizando
bloqueadores de plomo sobre la piel, según
se detalla en la parte 10 del curso.
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Rendimiento: En haces superficiales
depende de:
• Efecto Encendido/Apagado
(on/off)
• FSD (muy dependiente) >
longitud del aplicador afecta
significativamente el
rendimiento
• Contaminación por
electrones proveniente del
aplicador (significativa para
la dosis a la piel aprox.
100kVp)
Ley del cuadrado inverso
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Efecto on/off
off
Rendimiento
on
Tiempo
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Equipos de kilovoltaje (10 - 150 kVp)
Se emplean filtros para eliminar la radiación
X de baja energía no deseada (que solo
contribuye a la dosis en la piel)
Enclavamientos:
han de garantizar
que el filtro
necesario está
habilitado
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Equipos de kilovoltaje (10 - 150 kVp)
• La tasa de dosis es aprox. proporcional a
kVpn dónde 2 < n < 3
• La tasa de dosis es aprox. proporcional a la
corriente de electrones (mA)
• Por tanto es importante que kVp y mA sean
estables
• También es obviamente importante que el
temporizador sea preciso y estable - y que
se haya tenido en cuenta el efecto on/off
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Equipos de kilovoltaje (10 - 150 kVp)
• El control de dosis se logra por un sistema
temporizador dual - se debe contabilizar el
tiempo, de forma progresiva y regresiva; en
base al tiempo de tratamiento
preestablecido
• Han de existir enclavamientos para evitar
combinaciones incorrectas de kVp, mA, y
filtración
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Control del operador
Indicador de
irradiación ‘on’
Indicador
de kV y mA
Temporizador
dual
Botón de
apagado
por emergencia
‘off’
Selección
de filtro
Llave para
cerrar el equipo
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Capa hemirreductora del haz (HVL)
• Posiblemente la prueba más importante para
caracterizar la calidad del haz
• Verificaciones de si hay filtración suficiente en
el haz de rayos X para eliminar la dañina
radiación de baja energía
• Se necesita no solo un detector de
radiaciones, sino también aluminio de alta
pureza (grado 1100) - por lo general, el Al
tiene altos niveles de impurezas de alto
número atómico ej. Cu
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Medición de HVL
• Tener cuidado del
fortalecimiento del haz
(grafic. semi-log, no es una
línea recta)
• La segunda HVL es por lo
general mayor que la
primera
• Usar puntos a cualquier
lado del medio valor inicial
• Calcular HVL :
(valor inicial = 9
50% de éste = 4.5,
por tanto HVL = 2.6mm Al)
Respuesta relativa
10
1
0
1
2
3
4
mm Al
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Unidades de ortovoltaje
• 120 a 400kVp
• Tubo
convencional de
rayos X
• Aplicaciones:
– Lesiones más
profundas de la
piel
– Metástasis ósea
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Equipos de ortovoltaje (150 - 400 kVp)
Diferentes aplicadores y filtros
Filtros
Aplicadores para
diferentes tamaños
de campo y
distancias
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Unidades de ortovoltaje
• Por lo general usa conos
• Más recientemente
también se ha añadido un
diafragma con campo de
luz. Se ha de tener
cuidado de:
– Garantizar la distancia
correcta
– Tener en cuenta una
penumbra grande debido a
un punto focal grande
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Equipos de ortovoltaje (150 - 400 kVp)
• La ley del
Cuadrado
Inverso es
importante
• Dosis en
profundidad
muy afectada
por la FSD
FSD 6cm,
HVL 6.8mm Cu
FSD 30cm,
HVL 4.4mm Cu
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Pregunta rápida
En la diapositiva anterior ¿por qué el
haz con mayor capa hemirreductora
HVL resulta aún menos penetrante
que el otro haz?
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Equipos de ortovoltaje (150 - 400 kVp)
Panel de control
Control de mA y de kV
Temporiza
dor dual
Selección de filtro y de kV
Botones de encendido y
de parada de emergencia
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Equipos de ortovoltaje (150 - 400 kVp)
• Resulta posible emplear una cámara de ionización
de transmisión como el sistema primario de control
de dosis, en lugar del tiempo de tratamiento.
• El sistema de control de dosis de apoyo
(secundario) puede ser o bien un dosímetro
integrador independiente o un temporizador
• La otra forma es el empleo de dos temporizadores,
esto es lo más común en la actualidad
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2. Unidades telecurie
• Fuente de muy alta
actividad (>1000Ci)
• Casi todas Co-60
• Algunas unidades
viejas emplean Cs-137
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Sello conmemorativo
del 50 aniversario de
la radioterapia por haz
externo con Co-60
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Unidades telecurie
Cs-137
• Energía fotones 0.66 MeV
• Fuente relativamente grande para una actividad
específica relativamente baja
• FSD media (aprox. 60 cm)
• Sin montaje isocéntrico - similar a equipos de
ortovoltaje en su configuración
• Ya no se comercializan, y no deberían estar en
operación
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Cobalto - 60
Energía fotones aprox.
1.25 MeV
• 2 líneas a 1.17 MeV y
1.33 MeV
IAEA
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Cobalto - 60
IAEA
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Cobalto - 60
• Energía fotones aprox.
1.25MeV
• Actividad específica
suficientemente grande
para FSD de 80 cm o
incluso 100 cm
• Por tanto resulta
posible configuración
isocéntrico
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para Cobalto - 60
La configuración isocéntrica posibilita el
movimiento de todos los componentes
alrededor de un mismo centro
• colimador
• brazo
• camilla
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30
Comparación de porciento de dosis en
profundidad para fotones
Haz de
Co-60
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Área de control de una unidad de Co-60
• Control con
temporizador dual
• Monitoreo del paciente
– Vidrio plomado
– Sistema de video
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Efecto encendido/apagado (on/off)
Rendimiento
encendido
apagado
Obturador abre
Obturador cierra
Tiempo
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Equipos para irradiación gamma
Unidad reciente de Co-60
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Equipos para irradiación gamma
Cabezal y mecanismo de traslado de la fuente
IAEA
Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
Otros mecanismos de transferencia del porta fuente
Funda de fuente rotatoria
Diafragmas móviles
Obturador de mercurio (empleado en la primera
unidad de Co-60 en 1951)
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Equipos para irradiación gamma
Conjunto de la fuente:
• La fuente ha de estar
sellada de forma tal que
pueda resistir las
temperaturas probables
en incendios de la
edificación
• Para evitar las fugas se
recomienda doble
encapsulado
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Diseño de la fuente de Cobalto
IAEA
Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
38
Ensamblaje de la fuente
IAEA
Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
• Período de
semidesintegración
relativamente corto: Co-60
5.26 años
• Se recomienda cambiar la
fuente cada 5 años para
mantener el rendimiento
Contenedor de
transporte de la fuente
Cabezal de la
unidad de tratamiento
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
40
Imagen de un cambio de fuente de Co
Escudo del haz
Contenedor de
transporte
Monitor de
radiaciones
Cabezal de tratamiento
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Equipos para irradiación gamma
Indicador mecánico de posición de la fuente
Indispensable para:
• indicar si la fuente no
está segura
• por lo general acoplado
a un dispositivo
mecánico para empujar
la fuente de vuelta si se
traba
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Cabezal de unidad de cobalto con porta
fuente rotatorio
Indicador de
haz ‘on’
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
• El mecanismo de control del haz ha de ser
de diseño de 'fallo seguro'. Esto significa
que la fuente volverá a la posición segura
('Off') en caso de:
– Terminación de la exposición normal
– Cualquier situación de avería
– Interrupción de la fuerza que mantiene el
mecanismo de control del haz en la posición de
exposición ('On'), por ejemplo el fallo del
suministro eléctrico o neumático
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Equipos para irradiación gamma
• Penumbra
geométrica por
lo general
amplia puesto
que el diámetro
de la fuente es
grande (>2cm)
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46
Equipos para irradiación gamma
• Para reducir la
amplitud de la
penumbra se
pueden emplear
barras de
recorte de
penumbra
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
47
Equipos para irradiación gamma
• Rotación del brazo
Para todos los
movimientos mecánicos
debería haber dos vías
independientes de
lectura:
1. Electrónica en la
consola y/o monitor
en la sala de
tratamiento
2. Mecánica
Segundo eje no isocéntrico
para la fuente de Co-60
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
• Fugas desde el cabezal con la
fuente en posición segura ('Off')
– max. 10 Gy h-1 a 1 metro de la fuente
– max. 200 Gy h-1 a 5 cm de la cubierta
• Estas pueden contribuir una porción
significativa a la dosis máxima
permisible para el personal
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Pregunta rápida
Por favor estimar la dosis a un
miembro del personal que posiciona
a los pacientes en la unidad Co-60.
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Dosis anual al personal
• Asumir:
– 200 días al año, jornada de 8horas por
día
– 10% de este tiempo en la sala de
tratamiento
– 3 Gy h-1 dosis típica promediada para
todos los locales del personal en la sala
de tratamiento
• Dosis = 200  8  0.1  3 Gy 
0.5m Gy/año
(mitad del límite de dosis para el público)
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
• Para la puesta en servicio han de
examinarse las especificaciones
del cabezal para identificar
locaciones en que la fuga de
radiación pudiera ser un
problema.
• Deben efectuarse lecturas
precisas de cámara de ionización
en la ubicación de cualesquiera
puntos calientes, así como en un
patrón uniforme alrededor del
cabezal.
• Pueden usarse las técnicas de
envoltura de placas para
identificar posiciones de ‘puntos
calientes'.
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Técnica de envoltura de placas
• Se muestra aquí
con una sola placa
en un linac
• En la práctica la
placa se puede
envolver alrededor
del cabezal de
tratamiento
• Esta técnica
también es útil
para otras
unidades de
tratamiento como
superficial y
ortovoltaje.
¡No olvidar nunca marcar y etiquetar la placa!
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Parte 5. Conferencia 2.a Equipos – superficial, telecurie
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Equipos para irradiación gamma
• Inicialmente se deberían efectuar pruebas de
frotis durante la instalación, y después a
intervalos periódicos, para verificar si existe
contaminación superficial. Esta prueba no
necesita ser realizada directamente sobre la
superficie de la fuente sino puede llevarse a
cabo en una superficie que entre en contacto
con la fuente durante el funcionamiento
normal del equipo.
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