Dosimetría
Vigilancia y control de la radiación: Radiación Externa
Es el conjunto de medidas que deben establecerse con objeto de comprobar experimentalmente, y con la periodicidad necesaria, que tanto las dosis recibidas, como los niveles de riesgo existentes, están dentro de los límites correspondientes a cada zona. Dicha vigilancia incluye la dosimetría de área, que se aborda a continuación y la dosimetría personal.
Dosimetría de área
La vigilancia de las áreas de trabajo puede dividirse en tres categorías
De rutina: Asociada a las operaciones habituales o cotidianas.
Operacional: Proporciona información sobre un procedimiento en particular.
Especial: Se aplica a una situación que se sospecha anómala.
La vigilancia de rutina en el puesto de trabajo debe realizarse para confirmar que dicho trabajo se realiza satisfactoriamente. Ésta se hará mediante los procedimientos adecuados, de forma continuada y en tanto no se produzcan cambios significativos.
La vigilancia operacional se realizará para estimar el riesgo asociado con procedimientos de trabajo determinados.
La vigilancia especial se practicará cuando:
No haya información suficiente sobre una situación especial para decidir las medidas de seguridad a tomar.
Se aplique un procedimiento en circunstancias especiales.
Cuando se midan las tasas de dosis externas se especificará la naturaleza y calidad de las radiaciones de que se trate.
Instrumentación: Se realizará la vigilancia de las dosis absorbidas, las tasas de dosis absorbidas o de fluencia con los equipos del tipo y sensibilidad adecuados a la naturaleza y calidad de la radiación emitida.
Dichos equipos pueden ser fijos o portátiles, distribuidos en la forma siguiente:
Equipos fijos
Se ubicarán previa fijación de un nivel de alarma en:
Lugares de almacenamiento y preparación de material radiactivo.
Los accesos a zonas controladas donde se manipulen fuentes encapsuladas y no encapsuladas.
Las salas de tratamiento de Radioterapia.
Equipos portátiles:
Dispondrán de ellos el SPR y los Servicios que manejen fuentes encapsuladas y no encapsuladas.
Niveles de actuación: Se deberán definir niveles de actuación en términos de tasa de dosis de radiación, de manera que en caso de alcanzarse, se tomen las medidas de investigación o de intervención necesarias.
Registro de documentación: Los documentos correspondientes al registro, evaluación y resultado de la vigilancia y control de la radiación externa deberán ser archivados por el Titular, quién los tendrá a disposición de la Autoridad competente.
De la contaminación:
Es el conjunto de medidas que deben establecerse con objeto de comprobar empíricamente, y con la periodicidad necesaria, los niveles de contaminación existentes en las instalaciones.
Cuando se midan las concentraciones de actividad en el aire y la contaminación superficial, se especificará la naturaleza de los radionucleidos contaminantes y su estado fisicoquímico en caso de contaminación.
La vigilancia de la contaminación puede ser:
De área: superficial y ambiental.
Personal: interna y externa.
La vigilancia rutinaria se realizará periódicamente en puntos de referencia establecidos previamente por parte del SPR y mediante el procedimiento específico correspondiente, sin perjuicio de los controles que deban realizar los operadores de la instalación de acuerdo con su Reglamento de funcionamiento.
Las medidas de control de la contaminación externa se realizarán diariamente en los lugares de trabajo, al final de la jornada, al salir de zonas con riesgo de contaminación radiactiva, y siempre que se sospeche que existe contaminación o se produzca un incidente o accidente.
Las normas de actuación en el caso de contaminación personal o ambiental serán las descritas en los procedimientos correspondientes y cualquier incidencia se anotará en el diario de operaciones.Se debe disponer de una zona específica con todo lo necesario para la descontaminación de las personas.
En caso de contaminación interna significativa se debe estimar la actividad incorporada y enviar si es necesario al trabajador a un Centro de referencia.
Este accidente o incidente se registrará en su historial dosimétrico.
Las personas que trabajan con fuentes no encapsuladas deberán notificar al SPR cualquier sospecha de contaminación interna. De la misma forma se notificarán las situaciones de contaminación externa persistente.
Cuando se desee evaluar la contaminación desprendible, o cuando no se pueda estimar directamente el nivel de contaminación superficial, por el excesivo fondo ambiental, se procederá a la realización de frotis de las zonas posiblemente contaminadas.
Quien haya ocasionado una contaminación importante o quien conozca que se ha producido está obligado a comunicarlo inmediatamente al SPR.
Instrumentación
La medida de la posible contaminación se realizará por medio de equipos, fijos o portátiles, adecuados en sensibilidad y respuesta en energía al radionucleido empleado en cada caso.
Los equipos fijos se situarán a la salida de las zonas con riesgo de contaminación. Los equipos portátiles estarán disponibles en el SPR y en los Servicios que manejan fuentes radiactivas.
Niveles de actuación
Contaminación externa: Para aquellas instalaciones en las que, en condiciones normales de trabajo, exista contaminación superficial persistente, se definirá un nivel de acción (expresado en Bq/cm2) que, en caso de superarse, obligará a adoptar medidas de descontaminación.
Contaminación interna: Se establecerá un nivel de registro de 1 mSv y un nivel de investigación de 5 mv. Estos valores se refieren a las dosis efectivas comprometidas resultantes de la incorporación de radiactividad a lo largo de un periodo anual.
Registro de documentación
Los documentos correspondientes al registro, evaluación y resultado de la vigilancia y control de la contaminación deberán ser archivados por el titular de la práctica, quién los tendrá a disposición de la Autoridad competente.
Radiaciones Ionizantes:
Los detectores de radiación ionizante poseen un volumen sensible que absorbe la energía de la radiación que la atraviesa, lo que se traduce en efectos físicos y químicos medibles. Los dispositivos pueden aportar distinta información: detectarla, contarla (número de partículas), medir la cantidad de energía o la dosis depositada.
Cámaras de ionización:
Las cámaras de ionización miden exactamente la ionización producida por el paso de la radiación al atravesar un gas, para ello se colectan las cargas mediante dos electrodos encerrados en un gas, sobre los que se aplica alta tensión.
Los detectores de ionización fueron los primeros dispositivos desarrollados para medir la radiación. El más recomendado por los protocolos de dosimetría, su uso común por su precisión y reproducibilidad.
En los gases la energía de la partícula será proporcional al número de ionizaciones ya que la energía inedia para producir una ionización sólo depende del tipo de gas. La tensión que se aplica a los electrodos hace que podamos obtener distinta información, distinto nivel de la señal hace que tengamos distintos instrumentos trabajando con el mismo principio.
Distinguimos básicamente tres zonas:
Cámara de ionización zona donde se recoge exactamente lo que se produce.
Contador proporcional se aumenta la señal creando más ionizaciones.
Zona de Geiger-Muller en la que se provocan fuertes avalanchas de iones sólo con fines de detección
Detectores de termoluminiscencia
Figura que ilustra el proceso de termoluminiscencia, el material al ser atravesado por radiación se producen ionizaciones, el electrón pasa a la banda de conducción y de ahí a una trampa, el hueco que deja también pasa a una trampa. La situación es estable, almacena parte de la energía de la radiación. Hasta que por un proceso de estimulación térmica huecos y electrones se recombinan, emitiendo luz dentro del espectro visible.
El volumen sensible de este tipo de detectores consta de un material dieléctrico que contiene activadores que crean dos clases de centros, defectos en la red cristalina, que crean niveles electrónicos dentro de una banda prohibida trampas para huecos y electrones y centros de luminiscencia, en estos últimos se recombinan los huecos y los electrones.
Dosimetría por emulsión fotográfica
La película es una dispersión de AgBr en una capa de gelatina sobre un material con acetato de celulosa o vidrio, los granos de AgBr son ionizados y dan lugar a la formación de plata metálica El ‘grano” constituye la imagen latente. Tras el revelado se reduce la plata metálica mientras los no ionizados permanecen intactos. Estos son eliminados mediante un fijador. Mediante la densitometría se cuantifica el grado de ennegrecimiento de la película por la absorción de un haz luminoso.
Semiconductores
El principio operacional es análogo al detector de gas, salvo que ahora el medio es sólido, el paso de radiación ionizante crea pares electrón hueco que son recogidos por un campo eléctrico. Debido a su alta densidad (p = 3,2 g cm3) y la baja energía para producir un par iónico 3,6 eV (frente a 30 eV del gas) será cientos de veces más sensible que una cámara del mismo volumen, lo que permite tamaños compactos.
Los electrones y huecos son muy móviles por lo que su respuesta es rápida.Figura en la que se presenta un detector (unión p-n ).
Donde los electrones (izquierda) y los huecos (derecha) dejan una zona libre de carga (zona de deplexión), esta zona constituye el volumen sensible y al atravesarlo la radiación las cargas que genera son captadas por el campo eléctrico provocando una señal susceptible de ser detectada .
Herramientas de Verificación
Radiografía Digital Reconstruida (DRR)
Genera una imagen digital de la puerta de entrada realizando un trazado de rayos desde la fuente, atravesando los “datos cf”, hasta el plano de la proyección. Tiene en cuenta la divergencia y la distinta atenuación que sufre al atravesar el tejido.
Para los algoritmos más simples sólo se atenúa el haz primario de radiación a lo largo del camino de cada haz. Los más sofisticados incorporan técnicas para la ampliación de contraste, tomando a partir de los números CT las variaciones en las componentes fotoeléctricas y compton.
El efecto fotoeléctrico proporciona una imagen similar a la de radiodiagnóstico y el Compton se aproxima a que se obtendría en la unidad de tratamiento.
Será referencia para verificar el tratamiento:
Dosimetría en vivo: La dosimetría en vivo es un procedimiento para la medida de la dosis recibida por un paciente, empleando detectores en él de forma directa, durante el transcurso del tratamiento con radiaciones.
De forma ideal, la dosimetría en vivo sería situar un detector en el volumen a irradiar, lo que es imposible en la mayoría de las ocasiones, por lo que los detectores han de situarse en la superficie del cuerpo o en las cavidades accesibles, e interpretar estas medidas.
La dosimetría en vivo es un elemento de control de calidad. a veces el único método de conocer la dosis real suministrada a un paciente cuando el cálculo no es posible o es inexacto. De este modo frecuentemente se determina la dosis en órganos críticos y en tratamientos como en la irradiación corporal total.
Los dosímetros más empleados son los termoluminiscentes y los semiconductores.
Dosimetría física de los haces de radiación: Los haces de radiación se describen mediante relaciones obtenidas experimentalmente, empleando dosímetros (detectores calibrados en unidades de dosis), en el seno de un maniquí de geometría conocida y propiedades radiológicas similares al tejido humano (agua o compuestos acrílicos).
Rendimiento de Dosis en Profundidad
Cualquier haz polienergético puede describirse a través del rendimiento de dosis en profundidad. Las medidas se realizarán en un maniquí de superficie plana y bajo condiciones de referencia (distancia fuente - superficie, tamaño de campo, etc.) y con el detector a distintas profundidades en el eje del haz, que se relacionan con la dosis máxima medida PDP (d) Dd/Dmax (%).
Figura que muestra los parámetros que influyen en un rendimiento en profundidad y donde están situados los puntos de medida.
Mapas de Isodosis
La distribución de dosis en un plano la dan las curvas de Isodosis.
Determinación de la dosis absorbida
Una magnitud de interés es la dosis absoluta. En el maniquí se sustituye parte del mismo por un material sensible a la radiación (dosímetro) que se recomienda que sea una cámara de ionización.
Para conocer la dosis en el punto reemplazado se recurre a la teoría de Braga-Gray Dm=Dg.sg, donde Dm es la dosis impartida en el material. Dg es la de la cámara de ionización y Smg es la razón de poderes de frenado entre ambos materiales.
Un análisis más profundo debería incluir factores de corrección por las condiciones ambientales del aire de la cavidad, la perturbación que supone la cámara y la dependencia de éstas con el tipo de radiación.
HISTOGRAMAS DOSIS – VOLUMEN
Analisis de la planificación
La planificación tridimensional ofrece la posibilidad de generar gran cantidad de información referente a la distribución de dosis en planos cualesquiera del paciente (transversales, sagitales, coronales, oblicuos), una visualización de un conjunto de ellos para comprobar la distribución de dosis en el volumen blanco y la dosis máxima para cada uno de los órganos críticos con lleva un consumo importante de tiempo con el riesgo de pasar por alto algún detalle de revelancia.
La potencia de los ordenadores actuales permite realizar representaciones tridimensionales del paciente, de los haces y de la distribución de dosis de modo interactivo permitiendo el giro del punto de vista del observador en todas las direcciones posibles del espacio. Con ello se puede observar en todo el volumen de tratamiento algunos parámetros de relevancia, como la isodosis mínima que recubre el volumen blanco y la isodosis máxima en los órganos críticos, pero no proporciona información cuantitativa sobre la planificación como homogeneidad en el CTV o PTV o porcentaje de volumen de un órgano recubierto por una determinada isodosis. Es útil pues disponer de criterios de valoración cuantitativa sobre la planificación, que permitan la optimización y comparación de diversos tratamientos de modo objetivo.
Los histogramas dosis – volumen tanto como acumulativo han demostrado ser una herramienta útil en la evaluación y optimización de tratamiento 3D .
En ellos se presenta de un modo conciso y simplificado la relación dosis - volumen en el volumen blanco y en todos los órganos de interés, la simple inspección visual puede conducir a la identificación de características clínicas relevantes de una distribución de dosis, como la homogeneidad de la dosis en el volumen blanco o la presencia y magnitud de puntos calientes o fríos, que serían difícil de determinar rápidamente visualizando la distribución de dosis en planos 2D.
En los histogramas dosis – volumen se representa en el eje de ordenadas el volumen (o porcentaje de volumen) que recibe una dosis mayor o igual a la dosis dada en función de la dosis representada en el eje de las abscisas en todo el intervalo de dosis.
Se pueden generar bien subdividiendo al paciente en cuadrículas volumétricas donde la dosis es homogénea, elementos denominados voxel (distribuciones de frecuencia acumulativa dosis – volumen, comúnmente llamadas histogramas dosis – volumen); bien determinando la dosis en un conjunto de puntos distribuidos aleatoriamente dentro del volumen de interés. Ambas representaciones son equivalentes cuando los parámetros son típicamente empleados.
Estas representaciones se pueden emplear como paso preliminar en la evaluación de la planificación aunque existen ciertas limitaciones que deben ser consideradas.
La falta de información referente a la distribución espacial de la dosis es uno de los mayores factores limitantes al empleo de los DVH, otra limitación de éstos es que la interpretación de los gráficos es en ocasiones subjetiva, al igual que ocurre con la distribución de dosis, pequeñas variaciones entre DVH no son fácilmente interpretables en términos de efectividad del tratamiento.
La mayoría de las distribuciones de dosis en el PTV son inhomogéneas, debido a la aproximación de algún órgano crítico a la irregularidad del campo de tratamiento, a la presencia de heterogeneidades en el tejido, es conocido que los efectos clínicos no son una función lineal de la dosis y el volumen irradiado, ni del tumor ni del órgano normal.
Los DVH no reflejan la complejidad de los tratamientos, hecho que es más fácil de ver en las distribuciones de dosis.
Por todo ello no es recomendable emplearlos DVH como único criterio para evaluar una planificación o elegir el mejor tratamiento, sino que se debe tener en cuenta otras características como la dificultad y reproductibilidad de los tratamientos y consideraciones biológicas en términos de eficacia del tratamiento.
La utilidad de los histogramas dosis – volumen e índices biológicos derivados como indicadores de complicaciones y control tumoral ha sido estudiado por diversos autores como Armstrong J, Neal A.J, Oldham H, Dearnaley D.P… concluyendo que hay valores de toxicidad severa en algunos casos clínicos.
La aplicación en la práctica clínica está supeditada al entendimiento de los mecanismos biológicos subyacentes de las suposiciones empleadas y el intervalo de aplicación, así como el conocimiento con mayor precisión de datos referentes a tolerancia de tejidos normales y respuesta tumoral a la radiación.
Otros factores como por ejemplo la heterogeneidad de clonogenes en el tumor no son normalmente tenidos en cuenta debido a la insuficiencia de datos específicos. En un futuro la incorporación de estas técnicas de análisis de las planificaciones y tratamientos se convertirán previsiblemente en una herramienta indispensable en la práctica clínica de la oncología radioterápica.
Referencia bibliográfica: