Blindajes en Radiodiagnóstico, CT, RX, y PET-CT

7/25/2019 Blindajes en Radiodiagnstico, CT, RX, y PET-CT

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Diseno de blindaje estructural parauna instalacion de imagenes

diagnosticas

Jaime Hipolito Cabrera Salcedo M.Sc.(c)

Cristian Castellanos Jerez M.Sc.

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Departamento de Fsica

Maestra en Fsica Medica

Bogota, Colombia

2015


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iii

Resumen

Se presenta un diseno de un servicio de imagenes diagnosticas en el cual se va a contarcon una sala de rayos x convencional, una sala de tomografa computarizada (CT) y una

sala para tomografa por emision de positrones (PET/CT) con sus respectivos cuartos de

incorporacion, este diseno se realizo a partir de las recomendaciones del fabricante, General

Electric, ademas se muestra el procedimiento para el calculo de los blindajes correspon-

dientes, usando varias metodologas, para esto se tuvo en cuenta las recomendaciones de los

organismos internacionales tales como el NCRP 147 y el Task Group report 108 de la AAPM

, as como reportes articulados de la comunidad cientfica. Al final se entrega el diseno com-

pleto con las recomendaciones pertinentes.

Palabras clave: Blindajes, rayos x, CT, PET.


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Contenido

Resumen III

1. Introduccion 2

1.1. Distribucion de la instalacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Blindaje en Sala de Rayos X 5

2.1. Diseno de la sala de Rayos X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.1. Factor de Ocupacion T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2. Blindaje Sala de Rayos X por el Metodo de Archer . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3. Cuadros Comparativos de los Dos Metodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3. Blindaje para Sala de CT 17

3.1. Metodo de CTDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2. Metodo del Producto Dosis-Longitud (DLP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.3. Metodo del mapa de isodosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4. Calculo de barreras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4. Blindaje para sala de PET/CT 23

4.1. Desarrollo del Examen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.2. Metodo de calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.3. Calculo de barreras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.3.1. Sala de examen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.4. Blindaje Cuartos de Incorporacion del Radiofarmaco . . . . . . . . . . . . . 26

4.4.1. Blindaje del Carrito Transportador de las Unidosis . . . . . . . . . . 28

5. Recomendaciones 31

A. Anexo: Distribucion de sala sugerida por el fabricante 33

Bibliografa 37


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1. Introduccion

Los servicio de imagenes diagnosticas son una herramienta muy importante para que el

medico tratante pueda obtener mayor informacion de la patologa del paciente, de una for-

ma rapida y no invasiva, iniciando con una radiografa convencional, que es tomada en

centesimas de segundo y que es muy util para diagnosticos rapidos como lo es una fractura,

pasando por las tomografas computarizadas, las cuales nos dan imagenes anatomicas con

mucha mas informacion, estos examenes los hay basicos y de alta resolucion, lo que influye

en la dosis que esta recibiendo el paciente, se dice que esta dosis equivale a mas de 500

radiografas juntas.

Y entre los examenes diagnosticos mas avanzados esta el PET-CT, que nos provee imagenes

anatomicas y a su vez funcionales, lo cual puede ayudar a determinar si un tumor es benigno

o no, si hay alguna metastasis y nos puede ser util para determinar la eleccion del trata-

miento a seguir, mientras se va monitoreando. Aunque de los tres examenes mencionados es

el que mas tiempo toma (alrededor de 30 minutos solo en la adquisicion de las imagenes),

la radiacion que recibe el paciente no es mucho mayor a un CT de alta resoluci on, mientrasque los beneficios son altos.

Por lo tanto es necesario analizar el blindaje de un cuarto de incorporacion del radiofarmaco

FDG, ademas del lugar donde se va a encontrar el equipo PET-CT, teniendo en cuenta al

paciente como un emisor de radiacion, donde los fotones emitidos seran de 511 keV. Debido

al tiempo de vida media es este radiofarmaco inferior a dos horas, no es necesario que despues

de hecho el examen permanezcan aislados dentro de la clnica.

En los servicios de radiologa convencional es necesario garantizar que la radiacion ionizante

artificial que all se produce, no vaya a realizar algun dano, tanto al publico como al personal

ocupacionalmente expuesto, para esto es necesario contar con un blindaje para asegurar que

no se rebasen los niveles permitidos. En el calculo de los blindajes que se muestran a conti-

nuacion, se tuvo en cuenta para los muros el tipo de material con que se haran, ya sea plomo

o concreto de baja densidad, teniendo en cuenta que por grosor, bajos costos y no toxicidad,

es aconsejable que sea en concreto. Solo para la puerta se recomienda poner entre dos laminas

de madera una lamina delgada de plomo, para que cumpla con las medidas de radioprotec-

cion, bajar el riesgo toxico y el evitar danos en la lamina de plomo debido a su alta densidad.


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1.1 Distribucion de la instalacion 3

Otros factores que se tuvieron en cuenta para los calculos, fueron si a dichos muros llegaba

la radiacion de forma directa o solo debido a la radiacion de fuga y a la dispersada por el

paciente. Por estetica para el cuarto de control se levanto el muro en hierro macizo con unapequena ventana que cumple con los estandares internacionales de tamano y de proteccion,

siendo hecha de vidrio plomado, que garantiza una atenuacion suficiente para la proteccion

del tecnologo operario.

Conociendo que tipo de instalaciones estan circundando la sala de rayos X, pudimos clasificar

si era zona para publico o para POEs, y tambien se tuvo en cuenta el factor de ocupacion,

para dar un valor acorde con las recomendaciones del ICRP 147.

1.1. Distribucion de la instalacionEn la siguiente pagina se muestra el diseno de la instalacion, a la cual se le realizara el estudio

de blindajes.


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4

5

90

63

62

2

3

64

Diagnostic

as

Bodega

HOT

ROOM

Salade

Ju

ntas


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2. Blindaje en Sala de Rayos X

2.1. Diseno de la sala de Rayos X

La sala de rayos X se diseno de tal modo que se ahorre espacio, materiales y por lo tanto

costos, se hicieron los calculos de blindaje de los muros analizados para materiales como

el contreto de baja densidad y plomo, sin embargo, se analizaron otros materiales para elcuarto de comando y la puerta.

En la siguiente grafica podemos observar el diseno del cuarto, con sus dimensiones y con los

sitios que colinda.

Figura 2-1.: Diseno sala de Rayos X

Para poder hacer los calculos es necesario tener en cuenta varios parametros, como lo son

las distancias del haz primario a la barrera primaria, la distancia desde donde se genera la

dispersion y la radiacion de fuga hasta cada uno de los otros sitios a blindar, el factor de

uso, el factor de ocupacion, la carga de trabajo.

Distancia al area de interes

Para calcular la distanciadp se mide desde el tubo de rayos X hasta donde se va a levantar

la barrera primaria, para ser conservativos se dirige el tubo de rayos X hacia uno de los


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6 2 Blindaje en Sala de Rayos X

muros ortogonales al plano de la camilla. Para calcular la distancia dF se mide desde el

punto central donde se ubicara el phantom que estara sobre la camilla.

Figura 2-2.: Distancias dp ydF

Factor de Uso U

El factor de uso se define como la fracci on del haz primario que es dirigida hacia una deter-

minada barrera, en la proxima grafica podemos observar la tabla que el NCRP report 147 hahecho la siguiente clasificacion. El factor de uso que utilizaremos sera U=1, como podemos

ver en la figura 2-3.

Figura 2-3.: Factor de Uso


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2.1 Diseno de la sala de Rayos X 7

2.1.1. Factor de Ocupacion T

Se define como la fraccion promedio de tiempo que el individuo maximamente expuesto

esta presente mientras el equipo esta irradiando. Y nos basaremos en la siguiente grafica

para realizar los calculos.

Figura 2-4.: Factor de Ocupacion

Carga de Trabajo W

La carga de trabajo me representa el tiempo integrado de corriente del tubo de rayos X en

un periodo de tiempo dado en mA.min, para esto necesitamos calcular primero la carga de

trabajo normal, que me representa esa carga de trabajo por paciente en minutos normalizado

a una semana

Se tuvo en cuenta que el procedimieto que con mas frecuencia se realiza en una sala de Rayos

X que me representa una radiografa de torax, y la podemos observar a continuacion:

Para el calculo de la carga de trabajo normal, se tendra en cuenta un procedimiento en el

que se configure 36 mA.s por procedimiento, por lo cual la carga de trabajo normalizado

sera:

Wnormal = 0,6mA.min

Y la carga de trabajo total semanal:


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Figura 2-5.: Carga de Trabajo

Wtotal = N Wnormaldonde N es el numero de pacientes semanales, 300 en total.

Wtotal = 300 (0,6mA.mindias) = 180mA.min/semana

Dosis debido a la Radiacion Primaria

Para determinar la dosis a una distancia determinada, para este caso nos referimos al ker-

ma, realizamos tres mediciones usando un dosmetro y usamos la siguiente ecuacion para su

calculo a 1 metro de distancia.

D1p = M Nk,Q0 kT,p (2-1)

donde M es el valor medio de tres lecturas del dosmetro,Nk,Q0 es el coeficiente de calibra-cion del dosmetro ykT,p el factor de correccion por presion y temperatura.

Otra forma de hacerlo, conociendo el rendimiento del tubo de rayos X:

=c1(kV)c2 +c3 (2-2)

Definiendo Rendimiento como la dosis equivalente que produce un haz de rayos X a 1 m por

cada mA.min.

Para algunos tubos de Rayos X, donde c1,c2 y c3son constantes que el fabricante del equipo

provee. Ya con esto podemos calcular la dosis a 1 m de distancia:


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Dp1 =WN

d2 (2-3)

donded= 1m y WNla carga de trabajo normalizada en una semana por paciente.

Blindaje Barrera Primaria (Punto D)

Para blindar la barrera primaria es necesario conocer que lugar, que personas y que tiempo

permanecen en ese lugar, para la configuracion que mostramos en la figura 2-1, que pa-

ra este caso particular colinda con la sala de CT, y teniendo en cuenta los par ametros de

U=1 para cualquier muro, T=1/2 debido a que es una sala de examinacion de pacientes.

El kerma debido a la radiacion primaria, basados en la carga de trabajo normalizada (0.6

mA.min/paciente) y basados en el NCRP report 147 podemos obtener una dosis en aire de

D1p = 2,3 mSv/Pacientecomo lo podemos observar en la siguiente grafica: El otro parametro

Figura 2-6.: Dosis equivalente y Carga de trabajo

importante es la distancia desde el tubo de rayos X a la barrera primaria dp = 2m, con esto

podemos ya calcular la dosis total semanal Dp(0):

Dp(0) =D1pU N T

d2p86,25 mSv (2-4)

Ya conociendo la dosis en aire que se tendra a una distancia de 2 m donde se levantara la

barrera primaria.

Para calcular el Factor de transmision debemos tener en cuenta que al otro lado del muro el

valor de dosis semanal que se debe lograr es 0,02 mSv.

B(x) = P

D0p=

0,02 mSv

86,25 mSv = 2,2 104 (2-5)


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Como son fotones lo que tenemos que atenuar, calcularemos las capas decimoreductoras TVL:

n(T V L) = Log10(B(x)) = Log10(2,2 104

) = 3,6 (2-6)

siendo 3.6 el numero de capas decimoreductoras, para calcular el grosor de cada capa, debe-

mos tener en cuenta que material es el que se va a usar para el muro, ya sea contreto o plomo.

- Con Plomo:)

El grosor de cada capa decimoreductora para Plomo (m = 5,54 cm2/g y = 11,35 g/cm3

sera entonces:

xT V L =Ln10

=

ln10

62,98cm1 = 0,0113 cm (2-7)

y el grosor total del muro:

XT =n(T HL) xT V L = 3,6 0,037 cm= 0,13 cm= 1,3 mm (2-8)

- Con Concreto de baja densidad

El grosor de cada capa decimoreductora en concreto de baja densidad (m = 1,738

101 g/cm2 y = 2,35 g/cm3) sera entonces:

xT V L =Ln10

=

ln10

0,408cm1 = 5,64 cm (2-9)

y el grosor del muro en concreto sera:

XT =n(T HL) xT V L = 3,6 5,64 cm= 20,3 cm (2-10)

Los anteriores calculos no se tuvo en cuenta la atenuacion del bucky chest, la cual segun el

NCRP Report 147 se le debe restar, y ademas nos provee cuanto en mm de plomo y concreto

le deberiamos restar a los resultados anteriores:

Teniendo en cuenta esto, los grosores de la barrera primaria se reducen as:

Figura 2-7.: Preblindaje y el grosor equivalente


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Con Pb X=XT 0,85 mm= 0,45 mm

Con ConcretoX=XT 7,2 cm= 13,1 cm.

Dosis debido a la radiacion secundaria

Para todos los calculos de blindajes que siguen se tiene en cuenta la radiacion por dispersion

y por fuga del tubo de rayos X, para calcular el valor del kerma secundario o de dosis

equivalente secundaria, para ser conservadores se escogo para el procedimiento que nos da

valor maximo promedio de esta dosis, que nos aporta el NCRP 147:

D1sec= 4,9 102 mSveste valor es dado para una distancia de 1 m, para las distancias de los muros que son mayores

a 1 m es necesario extrapolarlo.

Blindaje Cuarto de Control

- Ventana Plomada:

Por recomendaciones la ventana debe tener dimensiones mnimas de 45 45 cm, y pre-

feriblemente en vidrio plomado (m = 4,216cm2/g y = 4,46g/cm3). Para estos calculos

tenemos que tener encuenta la radiacion secundaria y la distancia que para este caso es

dsec= 1,8 m, para el calculo de la dosis semanal sera:

D1sec(0) =D1sec N U

d2sec= 4,54 mSv (2-11)

y la dosis a la que se espera reducir es P = 0,4 mSv esto debido a que dentro del cuarto

de comando estara un TOE, el factor de uso U=1 debido a que la radiacion dispersa se

distribuye en todas las direcciones. Con esto podemos calcular el factor de transmisi on:

B(x) =

P

D1sec(0)= 0,088 (2-12)

Con esto podemos calcular las capas decimoreductoras, el grosor de cada capa y el grosor

total del vidrio plomado:

nT V L = Log10B(x) = 1,05

xT V L = Ln(10)

= 0,12 cm

XT =n(T HL) xT V L = 1,39 cm


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- Muro del Cuarto de Control:

Para este muro se puede realizar en hierro, cubierto con unas pelculas de pintura o dentrode laminas de madera o drywall, o en plomo cubierto con laminas de madera, para evitar su

toxcicidad, por tal razon se realizo los calculos con los dos materiales:

Hierro: (m = 3,717 101cm2/g y = 7, 87g/cm3), manejando los mismo valores ante-

riores de D1sec(0), P, n(T HL) y B(x) calculamos el grosor de la capa decimoreductora y su

grosor total del blindaje:

xT V L = Ln(10)

= 0,92 cm

XT =n(T HL) xT V L = 0,97 cm

Plomo:

nT V L = 1,05 yxT V L = 0,036 cm

XT = 0,38 mm

Blindaje Muro (Punto C)

En esta parte hay una sala de espera para publico, por lo tanto P = 0,02 mSv/semana,

manejamos el mismo valor de D1sec= 4,9 102 mSv/paciente, debido a que en esta sala no

permaneceran las personas mucho tiempo T = 1/20. El factor de uso U=1 y la distancia al

murodsec= 2,4 m.

D1sec(0) = D1secNU

d2sec= 4,910

2300(1/20)2,42

= 0,127 mSv

B(x) = PD1sec(0)= 0,156

nT V L = 0,8

Plomo xT V L = 0,036 cm XT = 0,28 mm

Concreto xT V L = 5, 64 cm XT = 4,5 cm

Blindaje Puerta (Punto B)

La puerta quedara ubicada en el punto B, donde queda un pasillo por el que circula pbli-

co en general, por lo tanto P = 0,02 mSv/semana, manejamos el mismo valor de D1sec =

4,9 102 mSv/paciente, T = 1/8, U=1 y dsec = 2,5 m.


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D1sec(0) = D1secNU

d2sec= 4,910

2300(1/8)

2,52 = 0,294 mSv

B(x) = P

D1sec(0) = 0,068

nT V L = 1,16

xT V L = 0,036 cm XT = 0,42 mm

Blindaje Muro (Punto A)

Por esta parte queda ubicado el mismo pasillo del punto B, por lo tanto P = 0,02 mSv/semana,

manejamos el mismo valor de D1sec = 4,9 102 mSv/paciente, T = 1/8, U=1 y lo unico

que cambia es dsec= 2,4 m.

D1sec(0) = D1secNU

d2sec= 4,910

2300(1/8)

2,42 = 0,319 mSv

B(x) = PD1sec(0)

= 0,062

nT V L = 1,2



Blindaje Muro (Punto E)

Por esta parte colinda con Oficinas de POEs, por lo tantoP = 0,4 mSv/semana, manejamos

el mismo valor de D1sec = 4,9 102 mSv/paciente, T= 1, U=1 y la distancia sera ahora

dsec= 1,2 m.

D1sec(0) = D1secNU

d2sec= 4,910

2300(1)

1,22 = 10,2 mSv

B(x) = PD1sec(0)= 0,039

nT V L = 1,4




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Blindaje Techo

Para calcular este blindaje se tendra en cuenta que en la parte superior al techo se encontraran

oficinas que permaneceran el tiempo laboral completo, por lo tanto T = 1, las personas

que laboraran all son catalogadas como publico (P = 0,02 mSv/semana) y la distancia

se tomara desde donde se produce la dispersion hasta la distancia donde se encuentran

organos sensibles a la radiacion, siendo as dsec = 2,7 m, y manejamos el mismo valor de

D1sec= 4,9 102 mSv/paciente y U=1.

Figura 2-8.: Blindaje Techo

D1sec(0) = D1secNU

d2sec= 4,910

2300(1)

2,72 = 2,01 mSv

B(x) = PD1sec(0)

= 9,95 103

nT V L = 2



2.2. Blindaje Sala de Rayos X por el Metodo de Archer

Usando el metodo de Archer se calcularon los mismos blindajes para cada muro y para el

cuarto de control, teniendo en cuenta la sieguiente ecuaciones y las recomendaciones que

sugiere el reporte 39 de la NCRP:

xbarrier= 1

Ln

( P

D1(0)) +

1 +

(2-13)


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2.3 Cuadros Comparativos de los Dos Metodos 15

donde los parametros,yson valores que los provee el mismo reporte para los distintos

valores de kVp seleccionados, que para este caso es de 100 V, la relacion del factor de trans-

micion PD1(0) es la misma que se uso para todos los calculos.

2.3. Cuadros Comparativos de los Dos Metodos

A continuacion se observa un cuadro comparativo de los grosores de cada muro para todos

los puntos y para el techo, el material con el cual se comparar los dos metodos usados es el

plomo.

Ahora comparando los mismos puntos con ambos metodos pero usando concreto de baja

Muro Metodo con TVL Metodo Archer

XT [mm] XT [mm]

Barrera Primaria 0.45 11.3

Punto C 0.28 0.19

Punto A 0.43 0.37

Punto E 0.51 0.48

Techo 0.72 0.89

Tabla 2-1.: Comparacion Usando Plomo

densidad para levantar los muros.


XT [cm] XT [cm]

Barrera Primaria 13.1 7.5

Punto C 4.5 1.92

Punto A 6.7 3.21

Punto E 7.9 3.95

Techo 11.3 6.43

Tabla 2-2.: Comparacion Usando Concreto de Baja Densidad

Comparando el cuadro2-1 y el cuadro2-2 podemos darnos cuenta que la mejor opcion para

realizar los muros que rodeara el equipo de Rayos X es en concreto de baja densidad, ya que

con el grosor que es de unos pocos centmetros es suficiente y en muchos casos como el techo

practicamente no necesita blindaje ya que la placa que se usa para separar un piso de otro

generalmente es de 20 cm de grosor, es decir casi el doble del grosor que se necesita para


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atenuar la radiacion hasta valores seguros segun las normativas vigentes.

Para el cuarto de control tendremos en cuenta varios materiales, con los cuales por las dimen-

siones de sus grosores se sugiere que la ventana sea en vdrio plomado y el muro circundantea la ventana en una lamina de plomo recubierta con madera. Los calculos realizados usando

los dos metodos los podemos observar en el cuadro2-3.

- Cuarto de Control

Y finalmente compararemos los blindajes de la puerta por los dos metodos teniendo en


XT [mm] XT [mm]

Plomo 0.38 0.29Otro Material Hierro 9.7 Acero 1.95

Ventana Metodo con TVL Metodo Archer

XT [mm] XT [mm]

Glass Lead 13.9

Glass Plate 33.4

Tabla 2-3.: Comparacion para el Cuarto de Comando

cuenta que la mejor opcion es usar una lamina de plomo, y que esta este cubierta por dos

laminas de madera, con el fin de evitar contacto directo con el plomo y su toxicidad.

Metodo con TVL Metodo Archer

XT [mm] XT [mm]

Puerta 0.42 0.35

Tabla 2-4.: Comparacion para la Puerta usando Plomo


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3. Blindaje para Sala de CT

Como se menciono, la tomografa computarizada consiste de un tubo de rayos x rotatorio

que genera un haz de radiacion colimado a un ancho nominal Tb. Dichos tubos operan

a un potencial de 120 a 140 kVp, por lo cual genera unos niveles de radiaci on dispersa

considerables por lo que pueden requerir un blindaje significativo. Durante el examen la

camilla se estara desplazando a una velocidad constante v, y al tiempo que demora el tubo

en dar una vuelta completa lo llamaremos el cual es del orden de 1 s. Luego podemos

definir el pitch de la secuencia p = vTb

. Para un examen axial o helicoidal NR es el numero

total de rotaciones.

Es importante aclara que solo se considera la radiacion secundaria, pues es haz primario es

atenuado por el gantry y sus detectores a niveles menores que los de la radiacion secundaria.

3.1. Metodo de CTDI

Esta metodologa asume una distribucion isotropica de radiacion dispersada, en vez de la

distribucion de isodosis en forma de reloj de arenanormalmente dadas por los fabricantesde TC. En el plano de rotacion del tubo de rayos x, radiacion dispersa se reduce en gran

medida debido a la atenuacion por el hardware de portico. De hecho, los niveles de radiacion

dispersa no alcanzan el valor maximo hasta que se alcanza un angulo de aproximadamente

30 grados con este plano. Esto permitira el uso de un factor de oblicuidad (cos ) reduccion

en el espesor de blindaje para el suelo y el techo si es necesario.

El metodo se plantea a partir de kerma en aire dispersado por paciente a un metro

K1s = nf nf

D(z)dz= NR nf nf

f(z)dz (3-1)

Donde D(z) es la dosis absorbida acumulada, f(z) es el perfil de dosis de una sola rotacion y

una constante de proporcionalidad.

Por otro lado tenemos el ndice de dosis en tomografa computarizada medido con una camara

de ionizacion de 100 mm.

CDTI100 = 1

Tb

5cm5cm

f(z)dz (3-2)


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18 3 Blindaje para Sala de CT

As el kerma en aire dispersado puede aproximarse como:

K

1

s

NR Tb CTDI100 (3-3)

Y siendo L = NRb la longitud escaneada, tambien nCTDI100 sera el CTDI100 periferico

normalizado a los mAs de la medicion, tendremos finalmente:

K1sec= NR Tb mAs nCTDI100 (3-4)

Finalmente

K1sec= L

pmAs nCTDI100 (3-5)

Los valores para estan dados para cabeza y cuerpo en el NCRP 147.

cabeza = 9 105cm1 (3-6a)

cuerpo= 3 104cm1 (3-6b)

Mientras que los valores de CTDI100 son proporcionados por el fabricante o se los puede

encontrar en www.impact.com, ademas este puede ser reescalado mediante el potencial del

tubo.

Finalmente el kerma en aire dispersado total debera tener en cuenta todas las contribuciones,la cantidad de estudios(Ni), as como el factor de ocupacion (T) y la distancia de interes:

KTsec=

Ksec,i Ni T

d2 (3-7)

3.2. Metodo del Producto Dosis-Longitud (DLP)

Muchos tomografos ya muestran los valores de DLP o de CTDIvol .

Y tenemos que:

DLP =CTDIvol L (3-8)

y

CTDIvol =1/3 CTDI100,central + 2/3 CTDI100,periferico

p (3-9)

Luego nuestro metodo de calculo se vuelve mas simple

K1sec= DLP (3-10)


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3.3 Metodo del mapa de isodosis 19

Tabla 3-1.: Producto Dosis-Longitud.

Procedimiento CTDIvol (mGy) Longitud de escaneo (L) (cm) DLP (mGy cm)Cabeza 60 20 1200

Pecho 15 35 525

Abdomen 25 25 625

Pelvis 25 20 200

En la Tabla 3-1 podemos ver una lista de valores para DLP estimados por el American

College of Radiology.

3.3. Metodo del mapa de isodosis

Figura 3-1.: Curvas de Isodosis para CT Brivo CT385.


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Figura 3-2.: Curvas de Isodosis para CT Brivo CT385.

En las Figuras 3-1 y 3-2 encontramos los mapas de isodosis del equipo Brivo CT385 de

General Electric GE, cuyos valores estan normalizados para un estudio, con los siguientes

parametros:140 kVp, 100 mAs, 1s, 16 x 1.25 mm.

Si los parametros del estudio son diferentes en la tabla 3-2podemos encontrar el factor de

escalamiento que se debe utilizar

Tabla 3-2.: Factores de escalamiento

para BrivoCT385

Parametro Factor

mAs Nuevo mAs/100

80 kVp 0.24

100 kVp 0.45

120 kVp 0.71

140 kVp 1.001 mm de apertura 0.20

3 mm de apertura 0.22








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3.4 Calculo de barreras 21

3.4. Calculo de barreras

Para nuestro servicio tenemos asumimos examenes de cabeza y cuerpo con 200 estudios se-manales para cada uno, con los siguientes parametros de operacion:

Para cabeza

L=20 cm

I= 300 mAs

p=1

nCTDI= 0,238mGy mAs1

cabeza = 9 105cm1

DLP=1302 mGy cm

Para cuerpo

L=50 cm

I= 250 mAs

p=1.35

nCTDI= 0,135mGy mAs1

cabeza = 3 104cm1

DLP=1550 mGy cm

Para el caso del metodo con el mapa de isodosis se tuvo en cuenta una operacion con:

140 kVp

300 mAs

40 mm de apertura

5 s

As, aplicando los metodos ya mencionados se realizan los calculos para los espesores de las

barreras de la sala de CT y los resultados se muestran en las tablas 3-3 y 3-4 para concreto

y para plomo respectivamente.

Tabla 3-3.: Barreras para CT en concreto en cm.

Metodo N S E W Techo Piso

CTDI100 7.64 19.44 19.50 10.74 18.67 19.23

DLP 8.47 20.27 20.32 11.56 19.49 20.05

Mapa de Isodosis 6.13 17.67 17.43 8.73 15.50 -

Tabla 3-4.: Barreras para CT en plomo en mm.

Metodo N S E W Techo Piso

CTDI100 1.06 2.69 2.70 1.49 2.59 2.66

DLP 1.17 2.81 2.82 1.60 2.70 2.78

Mapa de Isodosis 0.85 2.50 2.40 1.21 - -


25/40


Para el caso de la puerta, se realizo los calculos de espesor, utilizando plomo y acero 304 y

los resultados se muestran en la tabla 3-5

Tabla 3-5.: Barreras para puerta de sala de CT.

Material CTDI100 DLP Mapa de Isodosis

Acero 304 (cm) 1.61 1.79 1.32

Plomo (mm) 1.0 1.1 0.85


26/40

4. Blindaje para sala de PET/CT

Los fotones de 511 keV asociados al aniquilamiento positronico son mucho mas energeticos

que en otros diagnosticos usando radiacion, para esto la Asociacion Americana de Fsicos en

Medicina publico un reporte (AAPM TG108) en donde se daban unos lineamientos para el

momento en el que se necesite hacer el estudio de blindajes para un tomografo por emision

de positrones.

La metodologa que sigue el reporte en cuestion parte de la ecuacion que relaciona tasa de

dosis con actividad del radioisotopo.

D=A

d2 (4-1)

Este reporte tambien nos facilita unos valores de la constante de tasa de dosis para los

isotopos mas comunes en PET, estos se muestran en la tabla 4-1

Tabla 4-1.: Producto Dosis-Longitud.Constante de tasa de dosis () t1/2

Nucleido Sv m2/MBq h min11C 0.148 20.413N 0.148 1015O 0.148 218F 0.143 109.868Ga 0.134 68

4.1. Desarrollo del ExamenAl ingresar al examen, el paciente entra al cuarto de incorporacion para ser inyectado con el

radiofarmaco que para el caso de 18-FDG se usan actividades de entre 10-20 mCi (370-740

MBq) para adultos.

Luego el paciente espera en el cuarto de incorporacion un tiempo de entre 30-60 minutos.

Durante este tiempo se asume que el puede excretar entre el 15-20 % de la actividad que le

fue suministrada.


27/40

24 4 Blindaje para sala de PET/CT

Aqu se debe tener presente un factor de reduccion correspondiente al tiempo de incorpora-

cion.

Posteriormente el paciente para a la sala de PET para realizar el estudio el cual dura entre

20-30 minutos, es importante considerar el factor de atenuacion del gantry del PET, gene-

rando un 15 % atenuacion.

Durante todo el este proceso es importante destacar el factor de atenuaci on que ejerce el

propio cuerpo del paciente, que para esta energa, se tiene un valor de atenuacion del 36 %.

4.2. Metodo de calculo

Por naturaleza de decaimiento, se debe tener en cuenta un factor de reducci on de dosis du-

rante un periodo de tiempo dado, esto ya que la dosis no vendra dada en todo instante por

la actividad inicial, si no que esta ira disminuyendo.

El factor de reduccion que viene dado por:

Rt = D(t)

D(0) t(4-2)

El factor de decaimiento en incorporacion :

FU=etU (4-3)

Para as tener los factores de transmision para la sala de incorporacion 4-4a y para la sala

de escaneo 4-4b

BU p= 10,9 P d2

T Nw Ao tU(h) RtU(4-4a)

BI= 12,8 P d2

T Nw Ao FU tI(h) RtI(4-4b)

Donde:

Pes la dosis objetivo,

des la distancia del foco de radiacion a nuestro punto de interes a blindar,

Tes el factor de ocupacion,

Nw es numero de pacientes semanales,

Ao es la actividad inicial del radiofarmaco.


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4.3 Calculo de barreras 25

4.3. Calculo de barreras

4.3.1. Sala de examenPara nuestro estudio asumimos 40 estudios semanales, conservadoramente, con una dosis de

25 mCi de 18-FDG, un tiempo de incorporacion de 1 hora y un tiempo de examen de 30

minutos. Es decir:

Nw = 40 semana1

Ao=25 mCi

tU p=1 hora

tI=30 minutos

Ahora las distancias y factores de ocupacion se refieren en la tabla 4-2

Tabla 4-2.: Distancias y factores de ocupacion.

N S E W Techo Piso

d (m) 2.05 2.22 3.39 4.66 1.97 2.03

T 0.024 0.2 0.2 1 1 1

P (mSv/sem) 0.02 0.4 0.4 0.02 0.02 0.02

As, aplicando el metodo ya mencionado se realiza los calculos para los espesores de las

barreras de la sala de PET y los resultados se muestran en la tablas 4-3 para concreto y

para plomo.

Tabla 4-3.: Barreras para PET en cm.

Material N S E W Techo Piso

Concreto 0 0 0 0 18.64 18.15

Plomo 0 0 0 0 1.25 1.22

Para la parte de CT del equipo utilizamos los metodos de CTDI100 y DLP, que se presento

en el captulo 3, y los resultados de los calculos se presentan en las tablas 4-4y4-5.

Tabla 4-4.: CTDI100

Material N S E W Techo Piso

Concreto (cm) 4.72 1.86 0 2.19 14.74 14.58

Plomo (mm) 0.65 0.26 0 0.30 2.04 2.02


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Tabla 4-5.: DLP

Material N S E W Techo PisoConcreto (cm) 5.54 2.68 0.43 3.02 15.56 15.40

Plomo (mm) 0.77 0.37 0.06 0.42 2.16 2.14

4.4. Blindaje Cuartos de Incorporacion del Radiofarmaco

Para garantizar la seguridad de los trabajadores, parcientes y publico en general, es necesa-

rio tener en cuenta las salas de inyeccion e incorporacion del radiofarmaco (uptake room) y

por lo tanto es necesario tener en cuenta todo lo necesario relacionado con el origen de la

radiacion, el lugar donde se producira la emision y que le rodea.

A continuacion se puede observar el diseno de los cuartos de incorporacion, sus vecindades

y el sus dimensiones de 2 m 2 m.

Para este caso se tendran solo dos salas de incorporacion, debido a que se tendran 8 pa-

Figura 4-1.: Salas de incorporacion

cientes diarios, cinco das a la semana, para un total n = 40 pacientes por semanales. Nos

interesa conocer cual sera el blindaje para los 1, 2, 3 y 4 que aparecen en la grafica.

Esta parte esta relacionada con la medicina nuclear, debido a que se maneja un radiofarma-

co, el 18F-FDG, el cual es utilizado en tratamiento PET y es emisor de positrones, cuando

ocurre el proceso de aniquilacion se producen fotones de 511 keV, y siendo as con cual-

quier radiofarmaco que se utiliza en procedimientos PET, la ventaja de usar 18F es que

su tiempo de vida (T1/2 = 109,7 min)media es mucho mayor que los otros que se utili-

zan en el servicio, y su tasa de kerma en aire es muy simirar al resto de radionuclidos

= 1,43 104 mSv.m2/MBq.h.

Un parametro muy importante que influye en el blindaje es la actividad que se suminis-

tra para este procedimiento, que oscila entre los 10 y los 15 mCi (370-925 MBq), para ser

conservadores se usara A= 925M Bq. Debido a que estamos tratando con un radionucldo

necesitamos tener en cuenta que su actividad va a estar disminuyendo con el tiempo, por

eso tenemos que introducir el factor de reduccion de la dosis que esta dado por la siguiente

ecuacion:


30/40

4.4 Blindaje Cuartos de Incorporacion del Radiofarmaco 27

R= 1,443 T1/2

tu

(1 eln2tu/T1/2) (4-5)

dondetu es el tiempo de incorporacion (uptake) que generalmente es de 1 hora.

Luego que se le ha inyectado al paciente el material radiactivo, el se convierte en una fuente

emisora de radiacion ionizante, por lo tanto es necesario saber donde va a estar ubicado y

cual va a ser la atenuacion que hara su cuerpo, para esto suponemos que el paciente es-

tara ubicado en los sillones y que la atenuacion sera de un 32 % ( = 0,68). Por lo tanto

para calcular la carga de trabajo semanal se hara de la siguiente forma:

W =n tu A R (4-6)

Reemplazando con todos los datos que tenemos arriba obtenemos una carga de trabajo

semanal W = 2,89 mSv.m2/semana y con este dato podemos calcular la dosis semanal a

cada uno de los puntos mencionados.

D=W U T

d2 (4-7)

Como el paciente se ha de convertir en una fuente isotropica de radiacion luego de la inyec-

cion del radionucldo U=1, y la distancia d se medira desde el sillon hacia cada uno de los

muros.

El factor de transmision, el numero de capas decimoreductoras y el grosor de cada blindaje

se calcula para cada uno de los puntos, a continuacion se mostrara para elpunto 1, el cual escolindante con el bano que usan los mismos pacientes de esos cuartos, por lo tanto T = 1/20,

d= 1,6m y la dosis a la que se espera reducir es P = 0,1 mSv/semana.

D= 0,056mSv/semana

B(x) = PD = 1, 77

ComoB (x)>1 no se necesita blindaje para este muro.

A continuacion podemos observar para cada punto el resumen del blindaje, determinando el

grosor de cada muro tanto en plomo como en concreto:

De la anterior tabla podemos observar que solo con el grosor que un muro de divisi on tiene

en concreto se pueden blindar las cuatro paredes de cada cuarto de incorporacion y que para

el techo y el piso, el grosor de las placas que es aproximadamente 20 cm sirve para atenuar

la radiacion a valores permitidos, por lo tanto la mejor opcion en cuanto al material es el

concreto de baja densidad.

Adicionalmente se realizaron los calculos usando el metodo de Archer, el cual lo podemos

ver y comparar en la siguiente tabla:


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Zona d [m] T P [mSv] D [mSv] B(x) xconcreto [cm] xP b [cm]

1 1.6 1/20 0.1 0.056 1.77 0 0

2 1.6 1/5 0.4 0.22 1.22 0 03 0.4 1/5 0.1 3.61 0.027 17.2 1.95

4 0.4 1/20 0.4 0.90 0.44 3.9 0.44

5 (Techo) 2.7 1 0.02 0.39 0.05 11.22 1.6

6 (Piso) 2.1 1 0.02 0.65 0.030 16.7 1.9

Tabla 4-6.: Blindaje Cuartos de Incorporacion

Zona TVLxconcreto [cm] Archer xconcreto [cm] TVL xP b [cm] Archer xP b [cm]

1 0 0 0 02 0 0 0 0

3 17.2 18.6 1.95 1.52

4 3.9 9.21 0.44 0.61

5 (Techo) 11.22 22.4 1.6 1.9

6 (Piso) 16.7 27 1.9 2.36

Tabla 4-7.: Comparacion de Blindajes con los dos Metodos

4.4.1. Blindaje del Carrito Transportador de las Unidosis

Suponiendo que el material radiactivo ingresara desde la entrada principal, teniendo contac-

to con pacientes, publico y trabajadores hospitalarios, y suponiendo tambien que el tiempo

de recorrido maximo sera de 10 minutos, procedemos a calcular el blindaje para el carrito

que transportara diariamente 8 unidosis de 18F-FDG, con actividad maxima de 100 mCi

(3700 MBq), que correspondera a la dosis para el ultimo procedimiento de la manana. El

diseno del del carro sera cubico, de lado 1 metro, como se observa en la siguiente figura: A

continuacion se resumen todos los parametros que se deben tener en cuenta para realizar el

blindaje de cada lado del carrito:

A= 3700 MBq

t=10 min= 0.166 h

Factor de Ocupacion T=1/240

U=1

n=8 unidosis


32/40

4.4 Blindaje Cuartos de Incorporacion del Radiofarmaco 29

Figura 4-2.: Carrito Transportador Blindado

El factor de reduccion de la dosis en 10 min R=0.967

d=0.2 m

= 1,44 104 mSv.m2/MBq.h

Con todos estos datos procederemos a calcular la carga de trabajo, la dosis que a 0.2 m de

distancia y tendremos en cuenta la atenuacion que tiene el blindaje de cada unidosis que es

equivalente a 3 capas hemireductoras.

W =n t A R = 0,65mSv.m2

D WUTd2 = 0,068mSv

Debido a la atenuacion de cada unidosis D= 8,5 103

mSv

Debemos reducir la dosis a la permitida para el publicoP = 4Sv

B(x) = PD = 0,468

El numero de capas decimoreductoras n = Log10(B(x)) = 0,329

El grosor de cada capa en plomo xT V L = 1,25cm

El grosor final de cada cara del carrito es x = n xT V L = 0,41cm


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Se realiza en plomo el blindaje del carrito debido al grosor que debera tener cada lamina

si fuese en otro material, con el resultado anterior podemos observar que 41 mm de plomo

es relativamente facil de implementar en el blindaje y nos ayuda a que las dimensiones delmismo no sean mayores.


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5. Recomendaciones

A lo largo del presente informe se detalla todos lo espesores de barrera recomendado por

los autores, se debe tener presente que estos sitios constituyen una zona controlada la cual

debe tener acceso solo con autorizacion. La persona a cargo de la recepcion debera ser quien

dirija a los paciente por las diferentes entradas dependiendo del tipo de examen que se deba

realizar.

Como parte de la recepcion de la unidosis se debe realizar una restriccion a la circulacion de

la parte del parqueadero por donde llegara la unidosis, durante el tiempo de recepcion. Si

estas llegaran por un sitio diferente, se debe tener presente el uso del carrito plomado que se

presenta en el captulo 4, y la persona que dirija dicho carrito, debera hacerlo de la manera

mas rapida posible, para disminuir el tiempo que este va a estar contiguo a dicha fuente de

radiacion.

En la siguiente pagina se muestra el diseno final, con los espesores a escala de las paredes

del servicio de imagenes diagnosticas.


35/40

4

5

90

63

2

3

64

Diagnostic

as

Bodega

HOT

ROOM

Salade

Ju

ntas


36/40

A. Anexo: Distribucion de sala sugerida

por el fabricante

En la siguientes hojas se muestra las distribuciones de sala sugeridas por el fabricante para

Rayos X, CT y PET/CT respectivamente.


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38/40


39/40


40/40

Bibliografa

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Documents

Blindajes en Radiodiagnóstico, CT, RX, y PET-CT