Radiofísica: verificación de la calibración de fuentes de alta y baja tasa de dosis

Facultad de Ciencias Trabajo Fin de Grado Grado en Física RADIOFÍSICA: VERIFICACIÓN DE LA CALIBRACIÓN DE FUENTES DE ALTA Y BAJA TASA DE DOSIS Autora: Lidia Prieto Pachón. Tutor/es: Ana Cristina López Cabeceira. Jesús María de Frutos Baraja. 2022 Antes de comenzar con mi trabajo de fin de grado quiero agradecer a mi tutor Jesús María de Frutos Baraja su atención, ayuda y disponibilidad permanente. Su profesionalidad en su trabajo y conocimientos han hecho todo mucho más sencillo. Así mismo, quiero agradecer a mi tutora Ana Cristina López Cabeceira por sus correcciones, ayuda y preocupación en todo momento. Gracias a Pedro Zalama Martínez y Patricia Otero de la Varga por enseñarme su trabajo y hacerme partícipe de él. Por último, quiero transmitir mi más sincero agradecimiento a mi familia, por su apoyo incondicional, por creer en mi y por animarme a seguir adelante. Gracias a vosotros he llegado hasta aquí. Relación TFG y Grado En Física. Se va a nombrar las distintas materias, que aparecen en el Grado de Física según el anexo II del Real Decreto 1393/2007, cuyos conceptos explicados y aprendidos durante dichas asignaturas de cada año han sido usados durante mi estancia en el Hospital Clínico Universitario de Valladolid; todas estas asignaturas están dentro de otras materias como Fundamentos de Física, Matemáticas, Estructura de la materia, Técnicas experimentales en Física, Mecánica Clásica, Termología, Electromagnetismo, Física Cuántica.  1º curso del grado: Fundamentos de Campos y Ondas, Fundamentos de Física Cuántica y Estadística, Análisis Matemático, Química, Técnicas experimentales en Física I.  2º curso del grado: Mecánica y Ondas, Termodinámica, Técnicas experimentales en Física II, Física de Materiales (optativa).  3º curso del grado: Electromagnetismo, Física Cuántica, Física Estadística, Técnicas experimentales en Física III.  4º curso del grado: Electrodinámica clásica, Mecánica Cuántica, Física del estado sólido, Electrónica, Física nuclear y de partículas, Técnicas experimentales en Física IV, Electromagnetismo de Alta Frecuencia (optativa). Todas estas asignaturas supusieron una gran base para distintos conceptos requeridos a lo largo de mi estancia en el HCU de Valladolid, relacionados con los Rayos X y la formación de las imágenes gracias a ellos, definiciones y conceptos básicos dados, sobre todo en Física nuclear y de partículas, como actividades, radioisótopos, etc. También han sido necesarias algunas teorías o leyes aprendidas durante la asignatura de Termodinámica, Fundamentos de Campos y Ondas y Electromagnetismo. ÍNDICE GENERAL Resumen y abstract. 1. Introducción...........................................................................................................................1 1.1. Introducción a la radiofísica.....................................................................................................1 1.2. Interacción radiación materia...................................................................................................1 1.3. Interacción radiación medio biológico....................................................................................3 1.4. Cáncer......................................................................................................................................3 1.5. Radioterapia.............................................................................................................................4 1.6. Braquiterapia............................................................................................................................4 1.7. Dosis biológica efectiva para braquiterapia con fuentes LDR y HDR...................................8 1.8. Posibles consecuecnias de la radiación....................................................................................8 2. Hipótesis y objetivos............................................................................................................10 2.1. Hipótesis................................................................................................................................10 2.2. Objetivos................................................................................................................................10 3. Material y método................................................................................................................11 3.1. Material..................................................................................................................................11 3.1.1. Fuentes........................................................................................................................12 3.1.2. Detector de pozo.........................................................................................................12 3.1.3. Control de calidad de detector de pozo.......................................................................13 3.1.4. Electrómetro................................................................................................................15 3.1.5. Inserto..........................................................................................................................15 3.1.6. Especificación de las fuentes.......................................................................................15 3.1.7. Trazabilidad de las fuentes..........................................................................................17 3.2. Método...................................................................................................................................18 3.2.1. Pasos previos a la calibración......................................................................................18 3.2.2. Proceso de calibración.................................................................................................18 3.2.3. Corrección de la medida..............................................................................................18 3.2.4. Parámetros estadísticos................................................................................................20 3.2.5. Incertidumbre en la calibración de fuentes..................................................................20 3.3. Desarrollo experimental.........................................................................................................23 3.3.1. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de melanoma ocular...24 3.3.2. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de próstata..................24 3.3.3. Caracterización del CPEI para fuente 125Ir..................................................................25 3.3.4. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ del melanoma ocular....................................................................................................................26 3.3.5. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ de la próstata...........................................................................................................................27 3.3.6. Verificación de la calibración de las fuentes de alta tasa 125Ir.....................................27 4. Resultados.............................................................................................................................29 4.1. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de melanoma ocular.............29 4.2. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de próstata............................29 4.3. Caracterización del CPEI para fuente 125Ir............................................................................31 4.4. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ del melanoma ocular....................................................................................................................31 4.5. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ de próstata...................................................................................................................................32 4.6. Verificación de la calibración de las fuentes de alta tasa 125Ir .............................................34 5. Discusión de resultados.......................................................................................................35 5.1. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de melanoma ocular.............35 5.2. Caracterización del CPEI para fuente 125I destinado para BQ de próstata............................35 5.3. Caracterización del CPEI para fuente 125Ir.............................................................................36 5.4. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ del melanoma ocular....................................................................................................................36 5.5. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 125I, destinadas para la BQ de la próstata...........................................................................................................................37 5.6. Verificación de la calibración de las fuentes de alta tasa 125Ir...............................................39 Conclusiones................................................................................................................................40 Lista de acrónimos y abreviaturas Lista de figuras Bibliografía Resumen. La braquiterapia es una técnica radioterapéutica cuyo uso para tratamiento de ciertos tumores está en pleno crecimiento. Los principales materiales del que hace uso esta técnica son los radioisótopos. Estos serán accesibles en forma de semillas recubiertas, comúnmente llamadas fuentes. Estos radioisótopos serán los responsables de irradiar (ya sea de forma permanente o durante un intervalo de tiempo) la zona que ocupa u ocupó dicho tumor. Por lo que es de elevada importancia la calibración y verificación de estas fuentes (su actividad) a usar en Braquiterapia, con el fin de llegar a tratar la mayor zona dañada por el cáncer, pero protegiendo e irradiando lo menos posible las zonas sanas y órganos del cuerpo del paciente. Por otro lado, durante el proceso de verificación es fundamental la calibración del detector de pozo, el cual adosa el inserto donde se colocará la fuente. Palabras clave. Física Médica, radiofísica, radiación, radioterapia, braquiterapia, fuentes de I 125 (LDR) y Ir 192 (HDR), detector de pozo, electrómetro, actividad, TKRA, decaimiento de la actividad, calibración, verificación. Abstract. Brachyterapy is a radiation therapy ttechnique whose use for the treatment of certain tumors is growing. The main materials used in this technique are radioisotopes. These will be accesible in the form of coated sedes, commomly called sources. These radiosiotopes will be responsable for irradiating (permanently or for an interval of time) the area that occupies or occupied the tumor. Therefore, it is very important to calíbrate and verify these sources (their activity) to beusd in Brachytherapy, in order to treat the most area damaged by cáncer, but protecting and irradiating as little as posible the healthy areas and organs of the patient´s body. On the other hand, during this verification process it is essential to calíbrate the well detector, which attaches the insert where the source will be placed. Keywords. Medical Physics, radiophysics, radiation, radiotherapy, brachytherapy, sources of I 125 and Ir 192 , well chamber, electrometer, activity, AKS, activity´s decay, calibration, verification. 1 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Introducción a la radiofísica La Física Médica es la aplicación de los métodos de la Física a las Ciencias de la Salud, desempeñando una importante función en la asistencia sanitaria, investigación biomédica y prevención. Se podría considerar como una de las aplicaciones de la Física que mayor y más directa incidencia tiene sobre las personas, porque incide de forma directa sobre la salud. La Física Médica abarca desde el diseño de equipos y procedimientos para el diagnóstico y la terapia, hasta el desarrollo de modelos y algoritmos de cálculo que permiten conocer y explicar el comportamiento del cuerpo humano. Desde el estudio, investigación y desarrollo en radiaciones ionizantes, radiaciones no ionizantes, resonancia magnética nuclear, ultrasonidos, biofísica y bioingeniería, hasta sistemas de cálculo y procesos de imágenes. La actividad sanitaria en Física Médica, como actividad profesional, se desarrolla en España mediante una especialidad sanitaria denominada Radiofísica Hospitalaria. Las actividades sanitarias desarrolladas por estos Especialistas en Radiofísica Hospitalaria son fundamentalmente la planificación, aplicación e investigación de las técnicas y procedimientos utilizados por la física de radiaciones, el control de calidad de equipos e instalaciones y la seguridad radiológica en la utilización de los mismos, sin olvidar el resto de actividades que engloba la Física Médica y la docencia. Se conoce como radiofísica a la rama de la física cuyo objetivo es el estudio detallado de distintos tipos de radiación. Este estudio consiste en la emisión, propagación e interacción de la radiación con la materia. En concreto, la especialidad sanitaria de Radiofísica Hospitalaria tuvo su creación el día 14 de febrero de 1997 por el Real Decreto 220/1997, mediante el cual se reconoce dicha profesión. Este profesional es el encargado de distintas tareas: dosimetría y control de calidad de unidades de tratamiento y fuentes de Radioterapia, control de calidad en Diagnóstico por Imagen, control de dosis de pacientes sometidos a pruebas diagnósticas con radiaciones ionizantes y la Protección Radiológica. Por ello la radiofísica desempaña un papel esencial en el tratamiento de pacientes oncológicos: en el diseño de técnicas para el tratamiento, tiempos de tratamiento, determinar la distribución de dicha radiación [1]. 1.2. Interacción radiación materia La radiación es la transmisión de energía de un cuerpo, ya sea en forma de partículas u ondas. Este fenómeno nos rodea y estamos siendo expuestos a él continuamente; sin embargo, la mayoría de la radiación es inofensiva, aunque depende del tipo, dosis y duración de dicha exposición. Partiendo de la ionización, que es el proceso en el cual un átomo pierde o gana un electrón (partícula con carga negativa) dando lugar al ión (átomo no neutro, sino cargado positiva o negativamente), hay dos tipos de radiación: ionizante, con energía suficiente para separar los electrones de los átomos, es decir: radiación con energía elevada; y la no ionizante, que no cuenta con la energía suficiente para llevar acabo dicho proceso. 2 La radiación no ionizante es la radiación de menor rango de energía como se puede ver en fig. 1. La luz es un tipo de radiación. En concreto, la luz que los seres humanos somos capaces de captar con nuestros ojos es la que se llama luz visible, y ocupa un pequeño rango de dicho espectro [2]. Figura 1: Espectro de radiación electromagnética [3]. Respecto a la radiación ionizante, las más conocidas son las creadas a partir de desintegración radiactiva que se da en átomos inestables que se reorganizan con el fin de modificar su energía y poder llegar a estabilizarse. Dentro de esta desintegración destacan:  Desintegración α: el átomo emite dos neutrones y dos protones (núcleo de átomo de Helio).  Desintegración β: el átomo emite un electrón o su antimateria: positrón.  Desintegración 𝜸: el átomo no emite ninguna partícula, sino que reorganiza los protones y neutrones que hay en su núcleo, lo que desemboca en la liberación de un fotón de energía muy alta (rayos gamma) [2]. Además, la ionización producida por la radiación puede medirse mediante distintos métodos, que se basan en propiedades de la interacción radiación-materia: la radiación atraviesa un material cediéndole energía y, provocando los efectos presentados a continuación, de tal forma que se puede llegar a medir dicha radiación. Es decir, alguno de estos métodos son: ionización gaseosa, disociación de la materia, excitación de luminiscencia de sólidos y mediante alteraciones biológicas. En cuanto a la interacción radiación materia, la ionización de los átomos de las moléculas de un medio, en las energías típicas para toda la radioterapia en general, se debe a la absorción por efecto Fotoeléctrico (ver Anexo nº1) y Compton (ver Anexo nº2) de los fotones de alta energía, que vienen de una fuente de rayos X o 𝜸 o de la colisión elástica e inelástica de los electrones si se trata de fuente de emisión beta. 9 2. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS 2.1. Hipótesis La hipótesis de la cual se parte es la constancia del sistema de verificación de la calibración en las distintas verificaciones llevadas a cabo. La radiofísica es un campo que abarca todas las áreas expuestas anteriormente. Sin embargo, este trabajo solo se centrará en Radioterapia, concretamente Braquiterapia y la verificación de la calibración de las fuentes empleadas para realizar esta tarea. 2.2. Objetivos El principal objetivo es verificar la permanencia constante en el tiempo de un sistema de calibración. Además, cabe destacar que aparecen distintos objetivos secundarios:  Caracterización del detector de pozo con fuentes I 125 destinadas para braquiterapia del melanoma ocular.  Caracterización del detector de pozo con fuentes I 125 destinadas para braquiterapia de próstata.  Caracterización del detector de pozo con fuentes Ir 192 destinadas para braquiterapia de alta tasa.  Se comprueba el factor de calibración de un sistema de calibración y su comportamiento en un conjunto de verificaciones para I 125 para melanoma ocular.  Se comprueba el factor de calibración de un sistema de calibración y su comportamiento en un conjunto de verificaciones para I 125 para braquiterapia de próstata.  Se comprueba el factor de calibración de un sistema de calibración y su comportamiento en un conjunto de verificaciones para Ir 192 . 10 3. MATERIAL Y MÉTODO 3.1. Material El material usado para llevar a cabo los distintos objetivos se presenta en la tabla que aparece a continuación: Fuentes:  BQ melanoma ocular LDR: fuente Bebig I25.S16.  BQ próstata LDR: fuente IsoCord I25.S17plus.  BQ HDR Ir 192 : está en la máquina TDU Saginova. Número de serie de la fuente: D90E677. Pueden ser LDR y HDR. En la calibración de todas ellas aparece el mismo electrómetro y detector de pozo; pero el inserto usado será diferente para cada una de las finalidades en braquiterapia de las fuentes. Detector o cámara de pozo (PTW SourceCheck (4𝜋)) Dentro del cual se colocará la fuente con su respectivo inserto para la calibración. Se llama así debido a su forma similar a un pozo. Electrómetro PTW UNIDOS E (PTW TM33005 sn 121655) Da la lectura en intensidad o corriente, que posteriormente se pasa a TKRA. Después de llevar a cabo todas las medidas, es importante realizar la despolarización, ya que la tensión impuesta desde el principio es muy alta (400V). Insertos Va a ser diferente para cada una de las fuentes. Permite colocar la fuente siempre en la misma posición en la cavidad del detector. Tubo de transferencia (LAA 1400-GYN 140076) Usado para BQ HDR. Es el encargado de guiar la fuente desde el Saginova hasta el detector. Por lo que el proceso de verificar la calibración de estas fuentes es similar en todas ellas. Las fuentes de ojos y próstata son LDR ( I 125 ) pero son distintas; sin embargo el proceso es totalmente análogo con el uso de diferentes insertos. Mientras que para la calibración de la fuente HDR el proceso es ligeramente distinto: el isótopo está presente en la máquina TDU Saginova y viaja hasta el detector mediante el tubo de transferencia que se colocará en la cavidad de la cámara mediante su respectivo inserto. Además, debe tenerse en cuenta que rara vez se cuenta con salas adecuadas de baja dispersión y cámaras de gran volumen; y muchas veces la técnicas usadas son complejas, llegando al caso 11 extremo de que la medida en aire sea imposible. Por lo que el sistema de medida formado por la cámara de pozo-electrómetro-inserto (CPEI) va a ser el elegido por excelencia. 3.1.1. Fuentes Las fuentes usadas en braquiterapia han sido muy diversas y han ido evolucionando a lo largo del tiempo, buscando siempre garantizar de forma óptima la protección radiológica, actividad, etc. Se empezó usando Ra 226 (Radio226), pero debido a razones de protección, dejó de usarse. Las fuentes más usadas actualmente son las siguientes:  Cs 137 (Cesio137): su uso cada vez es menor. Se usa su emisión 𝜸 con energía igual a 0.622MeV y semivida de 30.18 años. Es menos energético que el Ra 226 , por eso es su sustituto. Además, su estado es sólido y no hay ningún gas en sus descendientes, por lo que disminuye la contaminación.  I 192 r (Iridio192) (ver Anexo nº 3 y 4): su energía máxima de emisión 𝜸 es de 0.612MeV y la media es igual a 0.38MeV. Su semivida es de 74.02 días. Su uso está muy expandido, llegando a ser la fuente más usada para braquiterapia de tipo HDR.  I 125 (Yodo125) (ver Anexo nº 5, 6 y 7): Emite rayos X con energías 27.4keV y 31.4keV; aparte de radiación 𝜸 con 35.5keV de energía; y una semivida igual a 59.6 días. Como puede verse, las energías son muy bajas. Su uso es cada vez mayor, en braquiterapia tipo LDR, en forma de semillas [11]. Los factores a tener en cuenta a la hora de hacer el pedido de fuentes para usar en braquiterapia son diversos, como el tiempo que va a pasar hasta que se vayan a usar, que se traduce en decaimiento de la actividad de dicha fuente. 3.1.2. Detector de pozo [12] La TKRA, de la que hablaremos más adelante, de las fuentes usadas en pacientes sometidos a la braquiterapia puede medirse mediante diferentes instrumentos, llamados detectores, como: detectores de pozo, cámaras cilíndricas de pequeño o gran volumen. Se usa cámaras de gran volumen para fuentes LDR y para fuentes más grandes como 137Cs. Aunque el uso de una u otra dependerá de la energía y el valor de la TKRA de la fuente a medir. Sin embargo, a día de hoy, toda TKRA de fuentes se mide con el detector de pozo junto al inserto adecuado. El detector de pozo o cámara de ionización es un detector de ionización gaseosa (en este grupo también se encuentra el contador de Geiger-Müller aunque su uso es más extendido para protección radiológica, detector de centelleo o el detector de neutrones, por ejemplo). Los materiales que pueden llegar a ionizarse (proceso en el que un átomo o molécula son desequilibrados y se convierten en portadores de carga eléctrica positiva al perder electrones o en portadores de carga negativa al ganar electrones) son muy variados. La condición que deben cumplir para poder desarrollarse como detectores es que las cargas debidas a la radiación se vean afectadas por un campo eléctrico que las desplacen. Por esta razón, la cavidad del detector está llena de gas, incluido aire. La cámara de pozo es la responsable de medir el número de iones dentro de la cavidad con gas (a cierta presión y puede ser aire o gas noble como el Ar) que hay entre dos electrodos separados cierta distancia y sobre los que se aplica una diferencia de potencial o tensión de 12 polarización. El campo eléctrico aplicado hace que las cargas libres se muevan: los electrones se mueven hacia el electrodo positivo o ánodo y los iones hacia el cátodo, electrodo negativo. Dando lugar a la corriente de ionización, la cual será recogida por el electrómetro que da su valor final en modo carga o modo corriente. Esta corriente será pequeña por lo que se debe amplificar para poder ser medida. Hay cámaras cilíndricas, la forma de los electrodos es cilíndrica (uno de ellos es un cilindro hueco y el otro es un ánodo en disposición coaxial). Para fuentes de alta tasa, pueden usarse cámaras de ionización con volúmenes mayores a 0.5cm3. Para fuentes de baja tasa se usa cámaras de ionización de mayor volumen, hasta unos 1000 cm3, para obtener una señal suficiente. Los detectores con geometría cilíndrica cuentan con una cavidad central sobre la que se aloja el inserto con la fuente para realizar la medida, un electrodo colector y un volumen de aire que rodea a la cavidad. La medida va a ser altamente dependiente de la construcción de la fuente y su posición en el detector, porque las fuentes no son isotrópicas (ya que los detectores integran sobre un ángulo sólido de casi 4𝜋 excepto por el pequeño ángulo sólido a lo largo de la dirección del electrodo central) y para intentar disminuir lo máximo posible estas variaciones, se hace uso de los insertos. Cabe destacar las ventajas que presenta la cámara de pozo:  Fácil, sencilla y rápido uso.  Geometría reproductible, lo que se traduce como una precisión mayor al medir.  Su cavidad ocupa un volumen grande, lo que provoca mayor sensibilidad y estabilidad. El volumen elevado supone una ventaja para medir fuentes de baja tasa, ya que supondrá mayor cantidad de gas en la cavidad, y por lo tanto, mayor ionización.  El tiempo para integrar la señal es menor comparado con otros tipos de cámara o detectores. Gracias a esto, las fugas pueden ser menores.  Cuenta con una gruesa pared de aluminio para atenuar los fotones de baja energía dispersos.  No hay errores temporales. 3.1.3. Control de calidad de detector de pozo [12, 13] Todos los detectores de pozo deben pasar por controles de calidad. Cada uno de ellos tendrá una periodicidad distinta y un rango de tolerancia.  Laboratorios LPCD y LSCD: se debe garantizar la calibración de los lugares donde se llevan a cabo dichas calibraciones: laboratorios primarios y secundarios de calibración dosimétrica (LPCD y LSCD). Las cámaras deben calibrarse con trazabilidad a estándares o patrones primarios, internacionales o nacionales si los hubiese. Por su parte, la periodicidad para llevar a cabo dicha calibración LPCD y LSCD varía según la fuente medida (recomendación: de 2 a 5 años; pero existen recomendaciones para calibración uniforme entre laboratorios primarios, laboratorios acreditados, fabricantes de fuentes y usuarios que las dan uso), aunque en todo caso se realiza una calibración a la hora de adquirir el detector.  Reproductibilidad: repetición de medidas con el fin de conseguir la precisión y estabilidad del detector, con una tolerancia del 2%. La verificación de la reproductibilidad debe realizarse nada más comprar el nuevo detector y anualmente. 13  Linealidad: La relación entre la lectura en el electrómetro y la TKRA en el rango de uso da la correspondiente linealidad del sistema (recomendación: usar siempre la misma escala de todas las posibles que permita el electrómetro). Su verificación debe repetirse dos veces al año.  Recombinación: este factor debe medirse una vez se haya adquirido dicho detector y anualmente; aunque si se da el caso de verificar la TKRA de fuentes de tipo HDR, debe realizarse cada vez que se utilice, debido a que el efecto de recombinación en este tipo de fuentes es más notorio. La tolerancia de estas calibraciones para toda fuente es del 1%.  Dependencia geométrica: hace referencia a la variación de la respuesta del detector según se varíe la distancia detector-fondo, posición de la fuente, etc. Por lo que habrá que fijar su posición donde su respuesta sea la máxima. Este tipo de calibración se realiza solamente al adquirir dicho detector; aunque para fuente de longitud variable, se deberá tener en cuenta el factor correctivo de la dependencia de la respuesta con dicha longitud.  Dependencia energética y filtración de fuente: se fijan las condiciones iniciales, ya que la respuesta del detector depende de la fuente a medir. Por lo que la periodicidad de esto será solo inicialmente: cuando detector vaya a ser usado por primera vez.  Ventilación: Como se sabe, las cámaras pueden estar selladas herméticamente (cerradas) o abiertas al ambiente. En el primer caso no aparece ningún problema; es en el segundo sí: a la hora de comprobar (en la adquisición del detector y luego, anualmente) la relación de la respuesta del detector con la temperatura y la presión.  Fugas: Debe verificarse antes y después de cada uso del detector que las fugas pre y post irradiación estén dentro de los valores que se documentan en sus especificaciones.  Redundancia: Actualmente, para comprobar la estabilidad de la respuesta del sistema CPEI, se realiza con otro detector de pozo y realizando la medida con una fuente de HDR. Figura 5: Esquema de la cámara de ionización SOURCECHECK4π, tipo 33005 (medidas en milímetros). 14 3.1.4. Electrómetro El electrómetro forma parte del instrumental usado a la hora de calibrar todo tipo de fuentes, tanto HDR como LDR. Es un instrumento indispensable para llevar a cabo dicha tarea, ya que por su pantalla, se consigue la lectura buscada. Puede usarse en modo carga o corriente. No es recomendable recoger las medidas en modo corriente. La mayoría de electrómetros miden la corriente de forma indirecta mediante la caída del potencial entre los extremos de la resistencia de alto valor por la cual circula la corriente de ionización, que se genera en la cámara de pozo. Por lo que esa resistencia tiene una impedancia que varía en función de la temperatura, envejecimiento, tensión y humedad. Y, como lo que se está buscando es obtener la menor incertidumbre posible, medir en modo carga es la mejor opción. Además, el electrómetro debe ser capaz de medir corrientes muy débiles (del orden de pA), que son las corrientes que generan estas fuentes. Se trabaja con voltajes elevados (400V), por lo que es importante, al finalizar el proceso de verificar la calibración, llevar a cabo su correspondientes desionización. Presenta una ventaja y es su temporizador. Gracias a él se puede ajustar el tiempo de adquisición de la medida [12]. Este instrumento cuenta con una elevada impedancia de entrada (esta resistencia de entrada se determina por su resistencia a las fugas del condensador) cuyo uso más conocido reside en las medidas de tensión de corriente continua, carga eléctrica y resistencia. Este instrumento es capaz de medir corriente (desde 200 fA a 1 𝜇A) o carga (desde 2pC a 10mC) cuya resolución máxima es 1 fA o 10 fC, respectivamente. Además de contar con una precisión mayor al 0,5%. Sin embargo, pueden aparecer distintos problemas como es la adecuada calibración del rendimiento de estos electrómetros. Esto tiene fácil solución, por ejemplo, mediante el método null en la medida, que habría que mantenerlo con el fin de que el colector potencial de la placa esté muy cerca del potencial de la placa de protección [14]. 3.1.5. Inserto Se conocen como insertos los dispositivos mecánicos que se adaptan a la cavidad y así fijan la posición de la fuente. Son diferentes para cada tipo de fuente. Los detectores tienen marcas para que la colocación de los insertos, y por tanto de las fuentes, sea siempre igual. Ya que la medida no debe ser función de la orientación de la fuente respecto al eje longitudinal del detector. 3.1.6. Especificación de las fuentes Se debe especificar las actividades de las fuentes en unidades de tasa de kerma de referencia en aire TKRA, tanto en los certificados de suministro dado por parte de los laboratorios de calibración, en los sistemas de planificación, en datos de matrices de dosis publicados en la literatura, en prescripciones, en documentación de los tratamientos en los que se vayan a hacer uso, etc. En los certificados proporcionados por el suministrador deben especificarse la trazabilidad de la medida y dicha incertidumbre con el factor de cobertura; además de reflejar claramente cuál es la magnitud usada para especificar la actividad de la fuente. Sin embargo, en 15 la práctica las formas más usuales de referirse a la especificación de las fuentes son las siguientes [11]:  Actividad: hace referencia al número de transformaciones nucleares espontáneas producidas por unidad de tiempo. La actividad es como se llama a la magnitud que representa el grado de radiactividad de una fuente o material. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (SI) es el Becquerel (Bq). La equivalencia de esta unidad es: 1 Bq=1 desintegración/segundo Otra magnitud usada es el Curio (Ci). Recibe ese nombre por las aportaciones de Marie Curie y Pierre Curie. 1 Ci=3.7 × 1010 desintegraciones nucleares por segundo Cabe destacar dos magnitudes diferentes: dosis absorbida (D) y la dosis equivalente. La primera de ellas mide la cantidad de energía que cede la radiación a la unidad de masa de materia que se expone a la radiación; y su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Gray (Gy): 1 Gy=1 J/kg. Respecto a la dosis equivalente, es aquella que tiene en cuenta el efecto o daño de la radiación en el cuerpo que se irradia. Se obtiene como el producto de la dosis absorbida D por un factor de ponderación (en función del tipo de radiación usada). Su unidad en el SI es el Sievert (Sv). La mayoría suelen ser del rango entre mili o micro Sievert. [9]  Actividad aparente o equivalente de una fuente 𝐀𝐚: de uso expandido en braquiterapia. Es la actividad de una fuente puntual del mismo radionucleido sin filtración, dando lugar a la misma tasa de kerma en aire a la misma distancia del centro de la fuente. Es decir, es la actividad del isótopo junto a su recubrimiento, formando así la fuente. Dado este dato por el fabricante, se puede obtener su actividad aparente teórica mediante su decaimiento: la actividad del isótopo no es siempre la misma, todo isótopo decae, con un factor u otro. Para esto, se ha de tener en cuenta la vida media (𝜏) del isótopo, que se conoce como el tiempo en el que el isótopo radiactivo permanece antes de convertirse en otro núcleo. La expresión para ver el decaimiento es la siguiente: N = N0·e−λt N0 es el número de núcleos iniciales radiactivos. N son los que quedan después de un tiempo t y λ es la constante de desintegración característica de cada sustancia. Respecto a al decaimiento de la actividad: A=A0·e−λt Siendo A la actividad que se quiere calcular, A0 es la actividad de referencia, 𝜆 es la constante de desintegración y t es el tiempo transcurrido entre el día que se mide A0 y A.  Tasa de kerma de referencia en aire TKRA o 𝐊𝐑 : se conoce como la tasa de kerma en el seno del aire a una distancia de referencia igual a 1 metro, corregido por la atenuación y dispersión en dicho medio. Es decir, la tasa de kerma de referencia en aire, es la cantidad especificada a la distancia de 1 metro. Para llevar a cabo esta medida se hace uso, generalmente, de la cámara de pozo. Las unidades usadas son Gy s a 1 metro o μGy h a 1 metro; definiendo Gy como gray. La AAPM (Asociación Americana de Físicos en Medicina) recomienda el uso de SK, la 16 cual se define como: SK [μGym2 h] = KR [μGy h] · l2 [m2]; es decir, el producto de la distancia de calibración por la tasa de kerma en aire, bajo las mismas condiciones que para KR. Cabe destacar que durante este trabajo, las unidades empleadas para medir TKRA son μGy/h. Esto es porque la calibración del detector se realizó en Europa, mientras que si hubiese sido calibrado en EEUU, se debería usar el factor referente a la distancia (aparece un factor m2 en el numerador: 𝜇Gy·m2/h). Como se ha dicho en la actividad aparente, los isótopos decaen: su actividad no es la misma que el día que se calibró. La TKRA teórica se calcula mediante la fórmula siguiente: TKRAteórica =TKRAref ·e(−1)·ln (2) τ·T Donde T es el número de días transcurridos desde la calibración por el fabricante hasta la verificación de dicha calibración [11].  La diferencia esencial entre Kerma y dosis absorbida D. Es bien sabido que la radiación interacciona con la materia, de forma que la energía se transforma. El primero de los conceptos hace referencia a la conversión de dicha energía; mientras que el concepto de dosis hace referencia al depósito de la misma. El Kerma hace referencia a la suma de las energías cinéticas iniciales de las partículas ionizantes cargadas liberadas por las partículas ionizantes no cargadas junto con la energía disipada en forma de radiación por esas mismas partículas cargadas. La igualdad entre dosis absorbida y Kerma es mayor cuanto mejor se obtenga un equilibrio de partículas cargadas, cuanto más despreciable sea la producción de radiación de frenado y la energía de las partículas no cargadas sea grande si se compara con la energía de enlace de las partículas cargadas liberadas (ver Anexo nº 8 y 9) [14]. 3.1.7. Trazabilidad de las fuentes [11] Haciendo caso a todas las recomendaciones internacionales y nacionales, se debe verificar el buen acuerdo entre la TKRA proporcionada por el certificado del suministrador o fabricante con una calibración previa al uso de dichas fuentes para pacientes, teniendo en cuenta las incertidumbres. Además, se debe asegurar la trazabilidad a patrones aceptados internacionalmente (en EEUU y Europa hay patrones en laboratorios de calibración para varias fuentes LDR como Cs 137 e Ir 192 ; para fuentes como el I 125 , se encuentran patrones en el NIST de EEUU y laboratorios de Europa). Cabe definir que se considera como trazabilidad al proceso de trasladar coeficientes de calibración mediante fuentes, desde una referencia (patrón). Por ejemplo, para obtener la trazabilidad en el caso de I 125 y Ir 192 , se debe calibrar en un laboratorio acreditado externo el sistema conjunto de detector de pozo-electrómetro-inserto. Para las calibraciones sucesivas se pide al suministrador de fuentes una fuente patrón para verificar el sistema de calibración, aunque solo para el caso de fuentes de baja tasa. 17 3.2. Método 3.2.1. Pasos previos a la calibración No se debe olvidar llevar a cabo algunos pasos previos a la medida de la TKRA de una determinada fuente:  Comprobación del estado de las baterías, las visualizaciones digitales tienen incorporadas un indicador del estado de las baterías.  Ajuste al 0 de escala mediante su correspondiente mando.  Comprobar que la cámara funciona correctamente: Todo monitor de detector tiene una o dos fuentes encapsuladas de radionúclidos: si su posición es la correcta delante de la cámara del detector, deberían dar una tasa de dosis conocida. Esto solo sirve para comprobar el funcionamiento, no para calibrarla (esto se realiza en sus laboratorios correspondientes). 3.2.2. Proceso de calibración [11] La forma más extendida consiste en calibrar en el laboratorio el electrómetro junto al detector de pozo e inserto específico. Además, se debe tener en cuenta los parámetros de trabajo del sistema electrómetro-detector calibrado, las características de la fuente patrón con la que se ha realizado la transferencia del coeficiente de calibración y la tensión de colección. Las fuentes para braquiterapia deben tener calibración con trazabilidad directa (fuente o sistema de calibración calibrado en un laboratorio primario o secundario de calibración, LPC o LSC) o secundaria (se calibra una fuente con respecto a otra fuente patrón con igual diseño y TKRA similar). Aunque en la teoría toda fuente que vaya a ser implantada en un paciente debe calibrarse, en la práctica no es así; por razones de recursos, protección radiológica y contaminación, etc. a 3.2.3. Corrección de la medida [12] Antes de realizar la correspondiente medida de la TKRA, se debe tener en cuenta que se recoge el dato de la intensidad M durante un cierto tiempo y a partir de él se puede obtener el objetivo impuesto: actividad en TKRA. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el dato recogido debe corregirse por distintos factores: Mu=(M−MF)·kP,T ·ks·ktr ·kpol Cada una de los términos que forma la expresión anterior hace referencia a una corrección:  𝐌: intensidad recogida durante el tiempo t pero sin tener en cuenta ninguna corrección, obtenido integrando la carga.  𝐌𝐮: carga con correcciones.  𝐌𝐅: componente de fugas. Es importante tenerla en cuenta si supera a la señal M en 0,1%.  𝐤𝐏,𝐓: es la corrección por presión y temperatura. Siendo P0 y T0 la presión y temperatura ambiente. Es decir: 1013.2hPa y 20°C, respectivamente. Si la cámara fue 18 calibrada en Alemania se usa: T0=20°C; si por el contrario se hubiese calibrado en Estados Unidos, T0 = 22°C. kP,T =T+273.2 T0+273.2·P0 P Se debe tener en cuenta la relación entre la presión y la altitud, debido a que la cantidad de electrones en el volumen del detector es comparable al tamaño del volumen activo y depende de los materiales que componen las paredes del instrumento y de la energía de las fuentes. Como consecuencia de esto, se propone un factor adicional con el fin de corregir esta posible variación, que será mayor a bajas presiones asociadas a bajas altitudes y será menor a altas presiones asociadas a altas altitudes. No obstante, no toda cámara abierta necesita esta corrección adicional. Las cámaras abiertas para fotones y radiación β de alta energía no la necesitan, pero los fotones de baja energía sí. Esto se debe a si la fracción de la señal es menor del 1% (no hace falta corrección por altitud) o si es del 5-10%. Por lo que la corrección por la altitud es: Corrección=(kP,T)k Siendo el parámetro k= 0.59 para el I 125 .. Esta corrección solo está presente en la medida de fuentes LDR. Por el contrario, si fuese cerrada no habría correcciones de temperatura y presión, ya que la cantidad de gas encerrada en la cámara sería constante, con excepción de la posibilidad de la aparición de fugas. Además, hay menos gas que en una cámara abierta, lo que se traduce en menos ionizaciones con el aire. Por lo que para obtener medidas con alta precisión la mejor opción es el uso de cámara de pozo abierta.  𝐤𝐬: factor de corrección por la recombinación de iones, lo que provoca que toda cámara presente deficiencia de carga recogida si está expuesta a un haz de radiación (cualesquiera sea su naturaleza). Este efecto dependerá, para una geometría fija de la cámara, de la tensión de colección aplicada y de la tasa de producción de carga. Se hace uso del método de las dos tensiones para evaluar dicha corrección, si la radiación aplicada es continua: ks=(V1 V2)2−1 (V1 V2)2−(M1 M2) Siendo M1 y M2 las lecturas recogidas de las polarizaciones V1 y V2, siendo la mayor siempre la primera polarización. Este valor es aproximadamente igual a 1, pero debe verificarse en cada caso.  𝐤𝐭𝐫: durante el tiempo que la fuente tarda en llegar a la posición final, esta va a verse afectada por la irradiación. Se obtiene el valor de dicha corrección representando lecturas de la carga para diferentes intervalos de tiempos de irradiación frente a dichos tiempos. Obteniendo una recta, a partir de la cual se extrapola para t=0 y se obtiene la lectura Mt0. Entonces se puede usar la siguiente expresión (Mt es la carga leída para el instante t, justo cuando se calcula la TKRA): ktr =1−Mt0 Mt 25 3.3.3. Caracterización del detector de pozo para fuente 𝐈𝐫 𝟏𝟗𝟐 El dispositivo experimental es el mismo que para la calibración de dicha fuente, se puede ver en el apartado 3.3.6. Se quiere ver la curva de respuesta del sistema CPEI según la posición de la fuente en la cámara. Es decir, recoger el dato de la corriente en cada posición con respecto al fondo de la cámara. Cabe destacar que no se recoge dato en la posición 0 debido a que la fuente no llega, debido a la construcción del aplicador. Por lo que se coloca el inserto en el interior de la cámara abierta y por él se introduce el tubo de transferencia por el que viaja la fuente, su primera posición es lo máximo que se pueda introducir: aplicador empuja en el final y comprueba que esté cerrado. Posteriormente, se va retrayendo, parando en cada una de las posiciones asignadas (ver Anexo nº 16). 3.3.4. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , destinadas para la braquiterapia del melanoma ocular Esta verificación se lleva a cabo cuando se reciben dichos lotes de fuentes, el modelo de las fuentes usadas es Bebig I25.S16 y luego se deja actuar el decaimiento de su actividad, no se vuelven a medir cuando se vayan usar, basta con calcularlo con su respectiva fórmula. No se trata de calibrar las semillas, sino de verificar que coincide con la actividad aparente proporcionada por el fabricante. Las fuentes que se usan para configurar la placa que se colocará sobre el melanoma ocular son del mes actual y de los 3 o 4 lotes anteriores. Es importante destacar que en el HCUV se recibe este tipo de fuentes la primera semana cada dos meses. Recibiendo 3 lotes de 8 fuentes cada uno, para no superar la dosis (ya que si se superase, los requerimientos que habría que cumplir serían más exigentes). Se lleva la verificación de la calibración de todas ellas. El proceso llevado a cabo es el siguiente: se conectará el electrómetro con la cámara y se hará null en el primero de los instrumentos, se aumenta la corriente hasta llegar a 400V. Esto se hace con el fin de eliminar posibles corrientes parásitas. Se coge una fuente con ayuda de pinzas y se coloca en el inserto correspondiente (fig. 8), luego se introduce el conjunto inserto - fuente en la cámara de pozo (fig. 9). Una vez colocada, se lee por pantalla del electrómetro la intensidad de corriente (en mA) y se espera unos segundos hasta que se estabilice. Se pasa a medir en modo carga, durante un intervalo de tiempo de 60 segundos. Durante este proceso, los electrones que hay en el interior de dicha cámara de pozo ionizan el aire. Finalmente mide la carga a base de medir la corriente. Es decir, se obtiene la medida en unidades de carga, pero se pasa a TKRA mediante su correspondiente factor de calibración. 26 3.3.5. Verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , destinadas para la braquiterapia de próstata Como en el caso anterior, la verificación de la calibración de la actividad de las fuentes de I 125 IsoCord I25.S17plus se lleva a cabo mediante el electrómetro - cámara de pozo – inserto y el proceso a seguir es totalmente análogo que el proceso anterior con la diferencia de que en este caso se miden trenes de semillas (conjuntos) y que no se miden todas las que se van a usar, sino que se usa el método de inferencia estadística: solo se miden un porcentaje de ellas. Estas serán medidas previamente al implante pero después de la dosimetría. Es decir, se realiza este proceso justo en el momento que se vaya a realizar dicha intervención en el correspondiente quirófano. Hay distintas clases de semillas, dependiendo de su actividad, que se usan para llevar a cabo la braquiterapia de cáncer de próstata, sus valores se observan en la Tabla III. Además, el uso de una u otra clase dependerá del valor obtenido en la volumetría de la próstata: si se obtiene un valor menor de 30 cm3, uso de fuentes de clase 5. Entre 30 y 40 cm3, uso de fuentes de clase 6. Y si la volumetría da un valor mayor de 40 cm3, uso de fuentes de clase 7. Aunque hay más clases, las que ocupan nuestro interés son tres que se presentan a continuación junto a su rango de actividades, aunque estos pueden variar. Tabla III: Clases de fuentes según sus actividades. Clase TKRA (𝜇Gy/h) Actividad (mCi) 5 0.541-0.586 0.426-0.461 6 0.587-0.637 0.462-0.501 7 0.638-0.690 0.502-0.543 Figura 8: Inserto usado para medida de fuentes oftalmológicas: T33005.1.100. Adaptador para semillas individuales. Figura 9: Fuente junto al inserto en su correcta posición para su medida. 27 3.3.6. Verificación de la calibración de las fuentes de alta tasa 𝐈𝐫 𝟏𝟗𝟐 Como en los otros casos, se trata de verificar la calibración dada por el fabricante. Esta verificación debe realizarse una vez recibida la nueva fuente y cada día. La fuente se caracteriza por un número de serie: D90E-677. En este caso, la fuente de alta tasa está contenida en la unidad impulsora, Saginova: sale de ella y entra a través de un cable o tubo de transferencia (LAA 1400-GYN 140076) que lo conectará con la cámara de pozo, pero debe colocarse mediante su respectivo inserto. Es decir, esta fuente hace un viaje de ida y vuelta para poder obtener su calibración y sus posiciones de parada. Otra diferencia es que tanto la cámara de pozo como el Saginova, termómetro y barómetro deben permanecer dentro de una sala acondicionada para dicha actividad, ya que la dosis de radiación con la que se trabaja en este proceso es elevada. El electrómetro (trabajando en modo alta tasa) se colocará en una sala contigua y conectado mediante un cable a dicha cámara para así poder leer las medidas. La salida de la fuente de Saginova se controla mediante un ordenador en la sala contigua. Antes de empezar a medir, siempre se lleva a cabo una prueba Dummy (fuente simulada sin radiación) con el fin de comprobar que la fuente no encuentra ningún impedimento en su camino de ida y vuelta a Saginova. Es decir, la fuente sale y se ve como la lectura del electrómetro se empieza a estabilizar en unidades de intensidad. Cuando se consigue la total estabilidad, que justo coincide cuando la fuente está en el fondo del inserto en la cámara, se pasa al modo carga y se mide durante 60 segundos. Este proceso se repite 3 veces. Figura 11: Inserto destinado para calibración de fuentes de alta tasa: T33004.1.014. Figura 10: Inserto especial RapidStrand adapter T33005.1.130. Adaptador para cadenas de semillas. 28 4. RESULTADOS Es importante tener en cuenta que durante la estancia en el Hospital Clínico Universitario de Valladolid se llevó a cabo la total privacidad del paciente por lo que no se encontrará ningún dato de los mismos. 4.1. Caracterización del CPEI para la fuente 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , para la braquiterapia de melanoma ocular La fuente se coloca en esa posición (5.5 cm sobre el fondo del detector) y se ve la respuesta mediante la lectura en el electrómetro. 4.2. Caracterización del sistema CPEI para la fuente 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , para braquiterapia de próstata Para la primera parte se hacen tres series de medidas para luego hacer la media de todas ellas. Posteriormente se calcula el factor de cada posición, tomando como referencia la posición de lectura máxima (como se puede ver en la Tabla IV, será la posición 3ª a 7ª). Se recogieron los datos de presión y temperatura durante el proceso de esta toma de medidas: 934 mbar y 23ºC, respectivamente. Tabla IV: Lectura y factor para distintas posiciones para un tren de 5 semillas. Posición del tren sobre el inserto Lectura media (pC) Factor kpos 1ª a 5ª 118.17 0.96 2ª a 6ª 121.87 0.99 3ª a 7ª 122.67 1.011 (referencia) 4ª a 8ª 121.60 0.99 5ª a 9ª 118.17 0.96 6ª a 10ª 111.33 0.91 Se trata de un conjunto de medidas relativas. Se puede ver que la lectura máxima se consigue cuando el tren de fuentes ocupa desde la posición 3ª a la 7ª. Es decir, es esa posición la que actúa como referencia. Para la segunda parte, se expone la tabla V. Las posiciones de máxima respuesta se encuentran entre la 4ª, 5ª y 6ª posición sobre el inserto. Por lo que se coge la posición 5ª como la de referencia (máxima respuesta) para así calcular el resto de factores. Estos se usan en el caso de que al verificar la calibración de una fuente individual se coloque en una posición diferente de la 5ª. Cabe destacar que durante todo el proceso se mide la temperatura y presión: 23.7°C y 934 mbar, respectivamente. 29 Tabla V: Lecturas de una fuente en distintas posiciones. Posición de la fuente individual Lectura media (pC) Factor kpos 1ª 23.42 0.88 2ª 25.21 0.95 3ª 26.02 0.98 4ª 26.33 0.99 5ª 26.50 1 (se toma como referencia) 6ª 26.48 0.96 7ª 25.80 0.97 8ª 24.72 0.93 9ª 22.84 0.86 10ª 19.50 0.73 A partir de la tabla V, se lleva a cabo la representación gráfica de la respuesta del CPEI para una fuente individual de I 125 (fig. 12). Figura 12: Curva de respuesta del CPEI para una fuente LDR destinada para BQ de próstata. Para la tercera parte, los datos teóricos de dicha fuente (ver Anexo nº 17). La tabla VI recoge los distintos datos. 15 17 19 21 23 25 27 29 0 2 4 6 8 10 12 Carga (pC) Posición de la fuente sobre el inserto Curva de respuesta del CPEI (LDR) 30 Tabla VI: Lecturas obtenidas para distintos trenes de semillas ocupando distintas posiciones en su respectivo inserto. Como se puede ver, se realizaron dos medidas para el tren de 8 semillas. El primero que aparece en la tabla VI es el del certificado, mientras que el tren que ocupa desde la 1ª hasta la 10ª posición fue una prueba extra para ver la diferencia entre ambos casos. 4.3. Caracterización del CPEI para la fuente 𝐈𝐫 𝟏𝟗𝟐 Se obtiene la curva de respuesta del CPEI para dicho isótopo Ir 192 frente a la posición frente al fondo de la cámara. En este caso, se trabaja con los datos en corriente debido a la ventaja que presenta, es más rápido. A continuación se verifica las posiciones de parada mediante la curva de respuesta (fig. 13). Para ello se recogen los datos de corriente en función de la posición (ver Anexo nº18). La curva muestra la representación frente a la distancia al fondo de la cámara. Figura 13: Curva de respuesta del CPEI para fuente HDR. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 050 100 150 200 Corriente (mA) Posición fuente (mm) Curva de respuesta del CPEI (HDR) Nº semillas Posición en inserto Carga (pC) Temperatura (°C) Presión (mbar) kpos exp kpos cert Diferencia (%) 1 5ª 26.83 24.0 934.00 0.913 1.000 -8.65 2 5ª a 6ª 52.67 24.4 934.00 0.930 1.002 -7.19 3 4ª a 6ª 74.11 24.2 933.75 0.992 1.003 -1.13 4 4ª a 7ª 99.68 24.1 933.75 0.982 1.008 -2.58 5 3ª a 7ª 122.65 24.2 933.75 0.999 1.011 -1.21 6 2ª a 7ª 143.2 24.2 933.75 1.027 1.019 +0.74 7 2ª a 8ª 169.85 24.2 933.75 1.010 1.027 -1.69 8 1ª a 8ª 187.65 24.4 933.75 1.044 1.042 +0.20 8 2º a 9º 187.35 24.4 933.75 1.046 1.046 -1.07 9 1ª a 9ª 207.05 24.2 933.75 1.046 1.057 +0.75 10 1ª a 10ª 223.45 23.9 933.75 1.097 1.093 +0.37 31 4.4. Resultados de la verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , destinadas para la braquiterapia del melanoma ocular Se realiza la verificación de la calibración de la actividad de las fuentes (24 fuentes) recubiertas de un isótopo, destinadas para usar en el tratamiento mediante Braquiterapia. Los datos teóricos recogidos se pueden ver en (ver Anexo nº 19). Por lo que se recogen los valores dados por pantalla en unidad de carga, se pasan a A/s y se obtiene la actividad en TKRA (experimental) usando las fórmulas anteriores (apartado 3.2). Esto puede verse en la Tabla VII. Tabla VII: Lecturas y datos calculados para verificar la calibración de las fuentes. Lecturas (pC) Lecturas(pA) TRKA (μGy/h) Actividad (mCi) Diferencia de TKRA(%) 821.0 13.683 8.008 6.305 3.43 808.7 13.478 7.888 6.211 1.88 775.5 12.925 7.564 5.956 -2.31 766.4 12.773 7.475 5.886 -3.45 768.0 12.800 7.491 5.898 -3.25 799.6 13.327 7.799 6.141 0.73 804.2 13.403 7.844 6.176 1.31 820.1 13.668 7.999 6.299 3.31 811.0 13.517 7.910 6.229 2.17 828.0 13.800 8.076 6.359 4.31 805.3 13.422 7.855 6.185 1.45 797.1 13.285 7.775 6.122 0.41 787.1 13.118 7.677 6.045 -0.84 799.6 13.327 7.799 6.141 0.73 790.0 13.167 7.706 6.067 -0.48 776.7 12.945 7.576 5.965 -2.16 823.5 13.725 8.032 6.325 3.74 764.2 12.737 7.454 5.869 -3.73 803.3 13.388 7.835 6.170 1.19 776.0 12.933 7.569 5.960 -2.24 818.1 13.635 7.980 6.283 3.06 821.9 13.698 8.017 6.312 3.54 800.9 13.348 7.812 6.151 0.89 821.9 13.698 8.0168 6.312 3.54 Luego, se hace el estudio de distintos parámetros estadísticos de la actividad en TKRA y de la diferencia entre el valor teórico y experimental de la misma (ver Anexo nº 20). Se han medido 24 fuentes recubiertas de un isótopo. Su actividad media es igual a 7.798 μGy·m2/h, es decir, esto supone el dato de actividad aparente experimental. Comparándola con el dato ofrecido por el fabricante (7.74 μGy·m2/h), se ve una diferencia entre ellos igual al 0.72%. La desviación típica de la TKRA es de 0.194, mientras que la de la diferencia es mayor: 2.5. El coeficiente de correlación entre la TKRA experimental y la diferencia entre el valor teórico y experimental es exactamente igual 1. 32 4.5. Resultados de la verificación de la calibración de las fuentes de baja tasa 𝐈 𝟏𝟐𝟓 , destinadas para la braquiterapia de próstata A continuación se trabaja con los valores recogidos en la calibración de las fuentes destinadas para su uso en braquiterapia de próstata. Estos datos han sido recogidos desde el 10 de mayo de 2016 hasta el 6 de julio de 2021. Primeramente, los datos teóricos con los que se ha trabajado se pueden encontrar en (ver Anexo nº 21). Se pasa a recoger distintos datos (ver Anexo nº 12): la fecha de verificación en el hospital y el número de semillas medidas junto con las posiciones que ocupaban, el número de pedido, TKRA del certificado y su correspondiente fecha de referencia en que se calibró, tiempo transcurrido entre ambas fechas de calibración: certificadohospital. Además, de la TKRA teórica para ese día y la TKRA medida ese mismo día (junto a los datos de presión y temperatura recogidos para llevar a cabo la corrección por estos factores). Gracias a todos estos datos y las fórmulas proporcionadas anteriormente (apartado 3.2), se llega a la diferencia entre TKRA medido ese día y el valor obtenido teóricamente mediante su decaimiento. A partir de esto, se pasa a estudiar distintos aspectos. Se estudia el número de semillas medidas (fig. 14). La diferencia media obtenida entre la TKRA medida el día de la intervención y en el día de referencia (TKRA dada por el certificado, aplicando su respectivo decaimiento) se puede ver en la Tabla VIII. Figura 14: Diagrama de semillas medidas en la calibración de las fuentes de próstata. Tabla VIII: Diferencia media obtenida entre la TKRA medida el día de la intervención y en el día de referencia Semillas medidas Diferencia 3 -0,79 %. 5 -2,43 %. El rango de TKRA y los respectivos valores límites del día de la intervención (teórico y experimental) se observa en la Tabla IX. La desviación típica de la diferencia entre la TKRA experimental y teórica es σ = 0,02. Respecto a los percentiles extremos de las diferencias (ver Anexo nº 22). La curtosis de la diferencia (%): 0,70. La relación entre las variables cuantitativas: diferencia de TKRA en el día de referencia y en el día de la intervención frente al tiempo de decaimiento, se obtiene un coeficiente de correlación R=-0.0323. Respecto a la diferencia de TKRA frente a la temperatura, se obtiene R=0,0216. Y por último, la diferencia de TKRA frente a la presión, con R=-0,0030. Se estudia la evolución temporal de las distintas clases (fig. 15). 5 semilas 3 semillas 2 semillas Semillas medidas 33 Además, se expone la media, mediana y moda de la diferencia (%), como puede verse en la Tabla X. Tabla IX: rango de TKRA y los respectivos valores límites del día de la intervención. TKRA Límite inferior de TKRA (μGy/h) Límite superior de TKRA (μGy/h) Rango Teórico 0.4961 0.6637 0.1676 Experimental 0.4951 0.6679 0.1728 Figura 15: Evolución temporal de las distintas clases de fuentes. Tabla X: Media, mediana y moda de las diferencias entre las TKRA teórica y experimental. Diferencia TKRA (%) Media -1,00 Mediana -0,91 Moda +0,016 4.6. Resultados de la verificación de la calibración de las fuentes de alta tasa 𝐈𝐫 𝟏𝟗𝟐 Los datos teóricos pueden encontrarse en (ver Anexo nº 23). Teniendo en cuenta estos datos, se pasó a recoger los datos para verificar la calibración de la fuente, según la Tabla XI. Las medidas se recogen mediante pantalla del electrómetro en unidad de carga y se pasan a A/s, obteniendo así el valor en unidades de intensidad de corriente. Se hacen 3 medidas para luego trabajar con la media de ellas, Tabla XII. Llegando a la Tabla XIII, que muestra las actividades teóricas y experimentales. Tabla XI: Datos medidos, en carga y corriente. Carga (μC) Corriente (nA) 2215 36.92 2215 36.92 2213 36.88 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0100 200 300 400 500 TKRA (𝜇Gy·m^2/h) Número de medidas en el tiempo EVOLUCIÓN TEMPORAL DE LAS DIFERENCIAS CLASE 5 CLASE 6 CLASE 7 34 Tabla XII: Media y desviación de las medidas en unidad de corriente. Media (nA) 36.91 Desviación (nA) 12.24 Tabla XIII: Medidas de las calibraciones, teórica y experimental. TKRA teórica 37.58 μGy/h 29.59 mCi TKRA experimental 37.75 μGy/h 29.72 mCi Diferencia 0.45 % 0.45 % LISTA DE ACRÓNIMOS Y ABREVIATURAS LDR Low Dose Rate (Fuente de Baja Tasa). HDR High Dose Rate (Fuente de Alta Tasa). CPEI Sistema cámara de pozoelectrómetroinserto. HCUV Hospital Clínico Universitario de Valladolid. PSA Antígeno Prostático Específico. TKRA Tasa de Referencia de Kerma en Aire. BED Dosis Biológica Efectiva. BQ Braquiterapia. TAC Tomografía Axial Computarizada. ADN Ácido desoxirribonucleico. TDU Treatment Delivery Unit. PSA Antígeno Prostático Específico. BED Dosis Biológica Efectiva. SEFM Sociedad Española de Física Médica. RFM Revista Física Médica. LPCD Laboratorio Primario de Calibración Dosimétrica. LSCD Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica. SI Sistema Internacional. NIST Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. IAEA Organismo Internacional de Energía Atómica. AAPM Asociación Americana de Físicos en Medicina. ISO Organización Internacional de Normalización. GUM Guía par la Expresión de la Incertidumbre en su Medición. TG-43 Task Group ADCL Acredital Dosimetry Calibration Laboratory TLD Terciary Laboratory Dosimetry LISTA DE FIGURAS Figura 1: Espectro de radiación......................................................................................................2 Figura 2: Dosimetría llevada a cabo para la braquiterapia de cuello de útero...............................6 Figura 3: Dosimetría realizada para braquiterapia de endometrio................................................6 Figura 4: Dosimetría llevada a cabo para planificar tratamiento en braquiterapia de próstata………...…..…………………………...............………………………………….......….7 Figura 5: Esquema de la cámara de ionización SOURCECHECK (4 π), tipo 33005................14 Figura 6: Electrómetro PTW UNIDOS E (PTW TM33005 sn 121655)…………….....……....24 Figura 7: Cámara de pozo PTW SOURCECHECK (4 π)..........................................................24 Figura 8: Inserto usado para medida de fuentes oftalmológicas: T33005.1.100. Adaptador para semillas individuales............................................................................................................26 Figura 9: Fuente junto al inserto en su correcta posición para su medida…………………26 Figura 10: Inserto especial RapidStrand adapter T33005.1.130. Adaptador para cadenas de semillas….……………………………………………...................……………………………27 Figura 11: Inserto destinado para calibración de fuentes de alta tasa: T33004.1.014……. ..28 Figura 12: Curva de respuesta del CPEI para una fuente LDR destinada para BQ de próstata..........................................................................................................................................30 Figura 13: Curva de respuesta del CPEI para fuente HDR…………………………..….......31 Figura 14: Diagrama de semillas medidas en la calibración de las fuentes de próstata….....33 Figura 15: Evolución temporal de las distintas clases de fuentes………………………..…34 Figura 16: Forma general de una distribución asimétrica negativa……………………..….38 BIBLIOGRAFÍA [1] SEFM. Radiofísica Hospitalaria [Internet]. 2017. [Consultado el 13 de mayo de 2022]. Disponible en: https://sefm.es/radiofisica-hospitalaria/ [2] Julián C. ¿Qué es la radiación? [Internet] [Consultado el 8 de noviembre de 2021]. 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