Vitoria-Gasteiz, 14 de marzo de 2012Título ponencia GURUTZETAKO UNIBERTSITATE OSPITALEA HOSPITAL UNIVERSITARIO CRUCES GURUTZETAKO UNIBERTSITATE OSPITALEA

Vitoria-Gasteiz, 14 de marzo de 2012

Título ponencia

GURUTZETAKO UNIBERTSITATE OSPITALEAHOSPITAL UNIVERSITARIO CRUCESGURUTZETAKO UNIBERTSITATE OSPITALEAHOSPITAL UNIVERSITARIO CRUCES

Cruces, 22 de abril de 2015

Definición de la variedad de

términos utilizados para la dosis. Dosimetría

Jose CeleiroUnidad de Radiofísica y Protección Radiológica

Hospital Universitario Cruces

Cruces, 22 de abril de 2015Definición de la variedad de términos utilizados para la dosis. Dosimetría

Introducción

• Se usan diferentes magnitudes para medir la radiación fuera del paciente y dentro del paciente

Dosis absorbida en tejido

En aire

• Es difícil medir la dosis en el interior del cuerpo

• Habitualmente se mide en aire y luego se “convierte” (o calcula) en el tejido


• MAGNITUD Cualquier característica o

propiedad de un cuerpo que se puede medir

• MEDIDA La evaluación concreta de la

magnitud• UNIDAD

Patrón de medida. Referencia para establecer el valor de la magnitud

• SISTEMA DE UNIDADES Conjunto reducido de

unidades patrón de magnitudes fundamentales sujetas a ciertos criterios generales, de las cuales derivan las demás magnitudes

Magnitudes

SISTEMA INTERNACIONAL O MKS

Basado en 7 magnitudes fundamentales

• Longitud (metro)• Masa (Kilogramo)• Tiempo (segundo)• I.Corriente (amperio)• Temperatura (kelvin)• I.Luminosa (candela)• Cantidad de sustancia (mol)

• La legislación europea prescribe el 1 de enero de 1986 que en las mediciones radiológicas se usen obligatoriamente las unidades del Sistema Internacional de medidas


• RADIOMETRÍA– Magnitudes asociadas a un campo de radiación (fluencia y

flujo de energía y de partículas, energía radiante,...)• COEFICIENTES DE INTERACCIÓN

– Magnitudes asociadas a la interacción de la radiación con la materia (coeficiente de atenuación másico, lineal, sección eficaz, ...)

• DOSIMETRÍA– Magnitudes relacionadas con la medida de la energía

absorbida y de su distribución. Derivan de las dos anteriores (Dosis absorbida, Kerma, LET,..)

• RADIACTIVIDAD– Magnitudes asociadas con el campo de radiación producido

por determinadas sustancias• RADIOPROTECCIÓN

– Magnitudes relacionadas con los efectos biológicos producidos por las radiaciones en determinados órganos o tejidos

Clasificación de las magnitudes radiológicas


• Medir las dosis fuera del paciente (en aire)

• Estimar daños en piel, cristalino (efectos deterministas con umbral)

• Estimar dosis en órganos internos

• Estimar los riesgos estocásticos

Magnitudes y unidades radiológicas y dosimétricas


Exposición : X

• La exposición es una magnitud dosimétrica para radiación electromagnética ionizante, basada en su capacidad para producir ionización en aire

• Esta magnitud sólo se define para radiación electromagnética interaccionando en aire


Exposición: X

• Antes de interaccionar con el paciente (haz directo) o con el personal (radiación secundaria), los rayos X interaccionan con el aire

• La magnitud “exposición” se refiere a la capacidad de los rayos X para producir ionización en aire

• Los efectos en tejido serán, en general, proporcionales a este efecto en aire


X = dQ/dm

Exposición: X Definición de la magnitud

• La exposición es el cociente entre el valor absoluto del total de carga de los iones de un solo signo producidos en un elemento de masa de aire dividido por el valor de la masa de aire.


Exposición: X Unidades

• La unidad de exposición en el Sistema Internacional (SI) es Culombio por kilogramo (C kg -1)

• La unidad antigua de exposición era el Roentgen o Renguenio (R)

• 1 R = 2.58 × 10 -4 C kg-1

• 1 C kg-1 = 3876 R


Tasa de exposición: X/t

• Tasa de exposición es la exposición producida por unidad de tiempo.

• La unidad SI de tasa de exposición es el C/kg por segundo o (en unidades antiguas) R/s.

• En protección radiológica es comúnutilizar estos valores en tasa“por hora” (R/h o mR/h).


KERMA: K

• El KERMA (“kinetic energy released per unit mass” energía cinética liberada por unidad de masa )

K = dEtrans / dm• Donde dEtrans es la suma de las energias

cinéticas iniciales de todas las particulas cargadas liberadas por los fotones en una masa de material dm

• La unidad SI del kerma es el julio por kilogramo (J/kg), llamado Gray (Gy).


Dosis absorbida: D

• La dosis absorbida D, es la energía absorbida por unidad de masa

D = dE/dm

• Esta magnitud (y también el Kerma) está definida para toda radiación ionizante y en cualquier medio (la “exposición” era sólo para radiación electromagnética y en aire)

• La unidad en el SI es el Gray [Gy]. 1 Gy = J/kg

• La unidad antigua es el “rad”. 1 Gy=100 rad.

• En radiodiagnóstico, Kerma y D son numéricamente iguales .


Relación entre dosis y exposición

• Si conocemos la exposición, podemos calcular la dosis absorbida en un material

• D [Gy] = f * X [C kg-1]f = coeficiente de conversion

dependiente del medio

• La dosis absorbida en una cantidad de aire expuesta a 1 [C kg-1] de Rayos-X es 0.869 [Gy]

f(aire) = 0.869


Ejemplos de valores del coeficiente de conversión: f

Valores de f ([Gy] / Ckg-1])

Energía fotones Agua Hueso Músculo

10 keV 0.91 3.5 0.93

100 keV 0.95 1.5 0.95


Dosis absorbida en tejido blando y en aire

• Los valores de dosis absorbida en tejido blando varían en un pequeño porcentaje dependiendo de la composición exacta del medio utilizado para simular el tejido blando

• El siguiente valor es generalmente usado para un haz de rayos X de 80 kV y 2.5 mm Al de filtración:Dosis en tejido blando = 1.06 × Dosis en aire


Magnitudes específicas de Radiodiagnóstico

• En Radiología convencional e Intervencionista se usa el producto dosis-área y la dosis en la superficie de entrada o “dosis-piel”

• En Mamografía se usa la dosis glandular media

• En Tomografía Computerizada se usa el índice de dosis CT (CTDI) y otras asociadas


• Producto dosis área = Dosis × área

• La unidad más habitual utilizada para el DAP es el Gy.cm2

• Es independiente de la distancia a la fuente; la dosis decrece con el inverso del cuadrado de la distancia y el área aumenta con el cuadrado de la distancia

Producto Dosis-Área

Area = 1Dose = 1

Area = 4Dose = 1/4

d1=1

d2=2


Dosis en aire y Dosis en la superficie de entrada (DSE)

La dosis en la superficie de entrada incluye la dosis retrodispersa del paciente DSE = D * Factor retrodispersión =KASE * Factor retrodispersión


Factores de retrodispersión (agua)

HVL Tamaño de campo (cm x cm)

mmAl 10 x 10 15 x 15 20 x 20 25 x 25 30 x 30

2.0 1.26 1.28 1.29 1.30 1.30

2.5 1.28 1.31 1.32 1.33 1.34

3.0 1.30 1.33 1.35 1.36 1.37

4.0 1.32 1.37 1.39 1.40 1.41


La dosis acumulativa es la suma de la dosis (kerma en aire) en el punto de referencia intervencionista (o punto de referencia a la entrada del paciente, según IEC 2010) durante todo el procedimiento. Se muestra en mGy o en Gy.

Dosis acumulativa


Punto de referencia intervencionista


• En algunos procedimientos, la piel del paciente, alcanza niveles de dosis similares a los usados en ciertas fracciones de radioterapia

• En procedimientos complejos la dosis en piel es muy variable

• El Máximo local de dosis en piel o “pico” de dosis en piel, es la dosis máxima recibida por una porción de piel expuesta.

Procedimientos intervencionistas: dosis en piel


Procedimientos intervencionistas: dosis en piel

• Ejemplo de lesión en la piel debido a dosis acumulada en piel de 20 Gy después de angiografía coronaria y 2 angioplastias.


Dosis glandular media (mamografía)

• La dosis glandular media es una magnitud dosimétrica recomendada para estimación de riesgo por muchos organismos internacionales

• No se puede medir directamente pero se puede conseguir indirectamente de medidas realizadas con un maniquí específico y el uso de factores obtenidos de modelos físicos que tienen en cuenta la técnica de radiación utilizada y la composición de la mama.


Kerma en aire en la superfi cie de entrada (mamografía)

• El Kerma en aire en la superficie de entrada es la magnitud que frecuentemente se mide en mamografía.

• Puede relacionarse con la dosis glandular media.


Indice de dosis en Tomografía computerizada (CTDI)

• El CTDI es la integral a lo largo de una línea paralela al eje de rotación (z) del perfil de dosis (D(z)) para un corte único, dividido por el ancho de corte nominal T

D(z)dz T

1 =

+

-

CTDI ò¥

¥


Indice de dosis ponderado normalizado en el corte (CTDIwn)

• Se mide en mGy/mAs (“normalizado”)

• C es la intensidad del tubo * el tiempo de exposición (mAs)

• CTDI100 ,c es la medida de CTDI en el centro de un maniquí estándar con una cámara de ionización tipo lápiz con una longitud activa de 100 mm

• CTDI100,p representa un promedio de las medidas en 4 diferentes localizaciones en la periferia del maniquí

dxxDCTDI s )(1

)( CTDI32

+ CTDI31

C1

= CTDI p100,c100,wn


CTDIw

• CTDIw (mGy) en el maniquí dosimétrico de cabeza o cuerpo para un único corte en técnica secuencial o por rotación en técnica helicoidal:

donde:

• CTDIwn es el índice de dosis ponderado normalizado en el maniquí de cabeza o cuerpo para la técnica usada (ancho de corte, potencial aplicado) en una exploración

• C es la intensidad de corriente del tubo X el tiempo de exposición (mAs) para un único corte en técnica secuencial o por rotacion in técnica helicoidal

C CTDI = CTDI wnw ×


CTDIvol

• CTDIvol (mGy) es el CTDI efectivo o volumétrico que se obtiene de corregir el CTDIw por el pitch:

• Las magnitudes CTDI son indicadores de dosis local en un corte tomográfi co.

p/ CTDI = CTDI wvol


Producto dosis por longitud DLP

• Se mide en unidades de [mGy • cm] y se define para una exploración completa como:

donde:• i representa cada secuencia en técnica secuencial

que forma parte de una exploración• N es el número de cortes, T (cm) el ancho de cada

corte y C (mAs) el producto intensidad tubo*tiempo exposición, en una secuencia particular

C N T CTDI = DLP wni

×××å


Producto dosis por longitud DLP

• En el caso de técnica helicoidal[mGy • cm]:

• donde, para cada secuencia helicoidal i que forma parte de una exploración: • T es el ancho de la exploración (cm)• A es la corriente del tubo (mA).• t es el tiempo(s) total de adquisición dela secuencia

El DLP es un indicador de exposición a la radiación por el paciente.

t A T CTDI = DLP wni

×××å


• Los aspectos de dosimetría de las radiaciones relacionados con el contenido de esta clase vienen reflejados en la legislación en 2 Reales Decretos:

• RD 1085/2009: Reglamento sobre instalación y utilización de aparatos de Rayos X con fines de diagnóstico médico (BOE 18/07/2009). Objetivo de PR: protección radiológica del paciente.

• RD 783/2001: Reglamento sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes (BOE 26/07/2001). Objetivo de PR: protección radiológica de trabajadores profesionalmente expuestos y público.

Dosimetría y legislación


• El Programa de Garantía de Calidad en Radiodiagnóstico debe incluir, entre otros, la evaluación como mínimo anualmente de indicadores de dosis en las prácticas más frecuentes.

• Los valores medios medidos se compararán con los valores de referencia (Anexo 1).

Dosimetría. PR del paciente y RD 1085/2009


Tipo de exploración Dosis superficie a la entrada DSE (mGy)

Abdomen AP 10.0

Columna lumbar AP/PA 10.0

Columna lumbar Lat 30.0

Columna lumbo-sacra Lat 40.0

Cráneo AP 5.0

Cráneo Lat 3.0

Cráneo PA 5.0

Mamografía 10.0

Pelvis AP 10.0

Tórax Lat 1.5

Tórax PA 0.3

Valores de referencia en grafía


• Exploraciones simples sin escopia y con un reducido nº exploraciones/paciente

• Se determinará el % de imágenes desechadas y la DSE en la proyección estándar realizada con mayor frecuencia en esa sala (tabla anterior). Muestra mín: 10 estimaciones. Detallar condiciones técnicas de la exposición en cada proyección controlada.

Dosimetría en exploraciones simples. PR del paciente y RD 1085/2009


• Exploraciones complejas convencionales con escopia y varias imágenes por exploración

• Se medirá la DSE en grafía, en una de las proyecciones estándar. Se precisará el nº de imágenes por exploración y el tiempo de escopia para el tipo de exploración más usual en la sala

• Se medirá la tasa de dosis a la entrada en escopia, sobre pacientes reales o sobre maniquí

• Alternativamente, se medirá el producto dosis-área en el tipo de exploración elegido para el control

• 5 determinaciones como mínimo

Dosimetría en exploraciones complejas. PR del paciente y RD 1085/2009


• Exploraciones especiales: vascular, hemodinámica, intervencionismo, etc

• Se medirá la DSE en una de las proyecciones estándar y la dosis en la superficie, medida durante todo el estudio en la zona de mayor frecuencia de incidencia del haz directo, o el producto dosis-área, registrándose adicionalmente el nº de imágenes producidas y el tiempo de escopia

• 5 determinaciones como mínimo.

Dosimetría en exploraciones especiales. PR del paciente y RD 1085/2009


• Se medirá la DSE en la zona central de la región barrida por el equipo en el curso de una exploración típica frecuente, registrándose los detalles técnicos

• Opcionalmente, podrá medirse el CTDIwn empleando un maniquí apropiado, o el CTDI en aire, documentando la metodología. Se calculará el CTDIw para el espesor o espesores utilizados en la exploración, y el producto dosis-longitud para una exploración completa

• 5 determinaciones como mínimo

Dosimetría en tomografía computerizada. PR del paciente y RD 1085/2009


• La exposición a la radiación de los diferentes órganos y tejidos corporales causa daños con distintas probabilidades y diferente gravedad

• La combinación de la probabilidad y la gravedad recibe el nombre de “detrimento”

• En pacientes jóvenes, las dosis a los órganos pueden aumentar significativamente el riesgo de cáncer inducido por radiación en comparación con pacientes de mayor edad.

Detrimento


Dosis media absorbida en un tejido u órgano

• La dosis media absorbida en un tejido u órgano DT

es la energía depositada en el òrgano dividido por la masa del órgano


•La dosis equivalente H es la dosis absorbida multiplicada por un factor de ponderación adimensional wR que indica la efectividad biológica de cierto tipo de radiación

H = D × wR

•Para evitar confusión con la dosis absorbida, la unidad SI de H es el Sievert [Sv]

Para rayos X, wR = 1

Para rayos X, H = D !!

Magnitudes dosimétricas para la estimación de riesgos. Dosis equivalente H


Dosis equivalente promedio en tejido u órgano

La dosis equivalente promedio en un tejido u órgano HT o DT es la energía depositada en el órgano (teniendo en cuenta la efectividad del tipo de radiación) dividido por la masa del órgano.

Dosis equivalente en tejido HT o DT


Factor de ponderación de los tejidos wT

• Los diferentes órganos y tejidos del cuerpo tiene una diferente respuesta biológica a la radiación

• Para tener en cuenta la combinación de los efectos estocásticos debido a las dosis equivalentes de todos los órganos y tejidos del cuerpo sobre el detrimento, cada dosis equivalente se multiplica por un factor de ponderación del tejido wT, y los resultados se suman para obtener la dosis efectiva E


E = T wT·HT

• wT Factor de ponderación para el órgano, o el tejido T

• HT dosis equivalente en el órgano o tejido T

Dosis efectiva, ELa dosis efectiva E es la definida por el sumatorio de las dosis equivalentes en tejido multiplicada cada una por el factor de ponderación para el tejido correspondiente (Glosario BSS 115)

Magnitud dosimétricas para estimar los riesgos estocásticos. Dosis efectiva E


Órgano/Tejido

WT

Órgano/Tejido

WT

Médula ósea

0.12 Pulmón 0.12

Vejiga 0.05 Esófago 0.05

Superficie ósea

0.01 Piel 0.01

Mama 0.05Estómago

0.12

Colon 0.12 Tiroides 0.05

Gónadas 0.20 Resto 0.05

Hígado 0.05

Factor de ponderación de los tejidos wT


• Magnitudes para limitación de dosis a TPE y público.

• El Reglamento sobre Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes adopta las magnitudes limitadoras definidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP 60)

• Dosis equivalente en un órgano T (HT)

• Dosis efectiva : E.

• Las magnitudes limitadoras están basadas en unos factores ponderales de la radiación (wR) y de los tejidos (wT) tabulados

• En la normativa estatal específica en materia de P.R. los factores ponderales de la radiación y el tejido están recogidos en el anexo 2 del RD 783/2001 Reglamento de Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes.

Magnitudes limitadoras


Límites de dosis PR de TPE y público y RD 1085/2009


Magnitudes operacionales para la limitación de dosis

• HT y E (magnitudes limitadoras vigentes) son imposibles de medir.

• Las “Magnitudes Operacionales” sirven para estimar de manera razonablemente conservadora a las “magnitudes limitadoras”

• Las magnitudes relacionadas con la vigilancia radiológica de los Trabajadores Expuestos (TE) a radiaciones ionizantes , actualmente vigentes en nuestra legislación son:

Dosis equivalente Ambiental H*(d)Dosis equivalente Personal Hp(d)

• Valores distintos de “d” sirven para distinguir dosis

equivalente debida a radiación débilmente penetrante y fuertemente penetrante.


Dosis equivalente personal Hp

• Los servicios de dosimetría personal proveen mensualmente valores de Hp(10) (mSv), de dosis equivalente en tejido blando a 10 mm de profundidad. Este valor se usa para estimar la dosis efectiva.

• También se usa Hp(0.07) (mSv) para la estimación de dosis equivalente superficial (piel) a 0.07 mm de profundidad

• Se puede usar Hp(3) (mSv) para la estimación de dosis equivalente en cristalino a 3 mm de profundidad.

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