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BlindajesAcelerador - SEPR

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Cálculo de blindajes para<br />

aceleradores lineales en<br />

instalaciones de radioterapia.<br />

Mª Ángeles Rivas Ballarín<br />

HCU “Lozano Blesa”. Zaragoza


Norma DIN 6847 Parte 2ª


Análisis del Report 151<br />

de NCRP<br />

Índice<br />

1.Introducción.<br />

2.Métodos de cálculo.<br />

3.Consideraciones en torno a carga de trabajo,<br />

factor de uso y tasa de dosis absorbida.<br />

4.Detalles estructurales.<br />

5.Consideraciones especiales.<br />

6.Evaluación de los blindajes.<br />

7.Ejemplos.<br />

8.Apéndice A. Figuras.<br />

9.Apéndice B. Tablas.<br />

10.Apéndice C. Monitoreo de neutrones.<br />

3


Conservador<br />

• Atenuación del haz primario por el paciente de un<br />

30% o más.<br />

• Se asume incidencia perpendicular en las barreras.<br />

• Se asume que el nivel de radiación de fuga es el<br />

máximo permitido por el IEC 60601-2-1-AM1<br />

• Factores de ocupación para zonas no controladas<br />

sobreestimados (pe. Ej. poca gente pasa el 100%<br />

del tiempo en su oficina)<br />

• Se asume una distancia de 0,3 m de la barrera al<br />

punto de cálculo cuando en la mayoría de casos<br />

(especialmente en puertas) este valor es mayor<br />

• La regla de las dos fuentes, utilizada cuando hay<br />

contribución de radiaciones de varios tipos (p. ej.<br />

fuga y dispersa TVL y HVL de la más penetrante.<br />

4


Clasificación de zonas<br />

• Zona controlada<br />

– Acceso restringido a personal que trabaja bajo la<br />

supervisión de un encargado de la protección radiológica.<br />

Los trabajadores que trabajen en dichas áreas deben<br />

haber sido entrenados en el uso de radiaciones<br />

ionizantes.<br />

• Zonas no controladas<br />

– Ocupadas por pacientes, visitantes (público) y<br />

trabajadores que no pertenecen al área de las<br />

radiaciones ionizantes. Así mismo serán áreas no<br />

controladas las adyacentes a la instalación de<br />

radioterapia<br />

5


Dosis tras barrera (P)<br />

• Zonas controladas<br />

P=5 mSv/año 0,1 mSv/semana<br />

(ICRP 60: 0,12 mSv/sem ZV)<br />

• Zonas no controladas<br />

P=1 mSv/año 0,02 mSv/semana<br />

(ICRP 60: 0,02m Sv/sem LA)<br />

6


Tasa de dosis máxima<br />

tras barrera<br />

• La máxima tasa de dosis en cualquier<br />

hora, en zonas no controladas<br />

0,02 mSv/h<br />

Para barrera primaria<br />

R<br />

h<br />

N<br />

⎡ B W U<br />

max pri pri pri<br />

= ⎢ 2 ⎥<br />

t Nh<br />

dpri<br />

⎤<br />

⋅ ⎢⎣<br />

⎥⎦<br />

N max<br />

=Número máximo de pacientes que se pueden tratar en una hora<br />

=Número medio de pacientes /h a lo largo de la semana<br />

t =Número de horas que se trata durante una semana<br />

N h<br />

7


Tasa dosis máxima tras<br />

barrera<br />

• La máxima tasa de dosis en cualquier<br />

hora, en en zonas no controladas<br />

0,02 mSv/h<br />

Para barrera secundaria<br />

N ⎡⎛<br />

max<br />

CF ⋅BL⋅W<br />

⎞ ⎛a⋅F⋅Bps ⋅Wps ⋅U<br />

ps ⎞⎤<br />

L<br />

Rh<br />

= ⎢⎜<br />

2 ⎟+<br />

⎜<br />

2 ⎟⎥<br />

t⋅Nh<br />

⎣⎝ dL<br />

⎠ ⎝ 400⋅dsec<br />

⎠⎦<br />

N max<br />

=Número máximo de pacientes que se pueden tratar en una hora<br />

N h =Número medio de pacientes /h a lo largo de la semana<br />

t =Número de horas que se trata durante una semana<br />

8


Factor de ocupación<br />

A evaluar por el experto cualificado.<br />

• Cociente entre el tiempo máximo que podría pasar<br />

una misma persona en el área dada y el tiempo de<br />

funcionamiento de la instalación.<br />

• Sugeridos:<br />

– T=1 para zonas controladas<br />

– T=1/5 para zonas de ocupación media<br />

– T=1/40 para zonas de baja ocupación pasillos o<br />

el exterior.<br />

9


Factor de uso<br />

Tratamientos estándar:<br />

Uso simétrico (0º,90º,180º,270º)<br />

10


Carga de trabajo<br />

Total Body Irradiation<br />

W TBI = D TBI·d 2 TBI<br />

11


Carga de trabajo<br />

Tratamientos con IMRT:<br />

• Carga de trabajo en el isocentro W<br />

– radiación primaria y dispersa.<br />

• Carga de trabajo en el cabezal W L<br />

– radiación de fuga y neutrones<br />

Factor IMRT:<br />

C<br />

I<br />

=<br />

UM<br />

UM<br />

IMRT<br />

conv<br />

12


Carga de trabajo<br />

Factor IMRT:<br />

2< C I < 10<br />

• Calcular a partir de las UM necesarias<br />

para dar la misma dosis a un maniquí a<br />

10 cm de profundidad y campo 10x10<br />

cm 2 .<br />

• Tener en cuenta las UM debidas al<br />

QC de los tratamientos.<br />

13


Carga de trabajo<br />

• Si no se conoce<br />

W isocentro =1000 Gy /semana E < 10 MV<br />

W isocentro = 500 Gy /semana E > 10 MV<br />

14


Dosis debida a<br />

electrones y neutrones<br />

•Electrones:No se tiene en cuenta<br />

para los blindajes , salvo en equipos<br />

de sólo electrones.<br />

•Neutrones:No se tiene en cuenta en<br />

barreras primarias y secundarias de<br />

hormigón (H 2 O). Sí para la puerta.<br />

15


Conductos<br />

• Aire acondicionado: 60x30 cm 2<br />

• Cables de la máquina: 30x10cm2<br />

• Cables QA (Física): Φ < 10 cm<br />

• Electricidad, agua…: Φ < 10 cm<br />

¡ Nunca en barrera primaria !!!<br />

16


Conductos<br />

• Nunca en barrera primaria<br />

• Mayor ángulo posible con la dirección del<br />

haz.<br />

17


Conductos: Bunker con<br />

laberinto<br />

Encima de la puerta<br />

– E< 10 MV : No requiere blindaje adicional<br />

– E> 10 MV: Depende de longitud laberinto<br />

18


Conductos: Bunker sin<br />

• En paredes paralelas al plano de giro<br />

del gantry<br />

•Angulados<br />

laberinto<br />

• Envueltos con 10 cm BPE<br />

19


Método de cálculo de<br />

los blindajes<br />

20


Conceptos básicos<br />

S<br />

d<br />

B<br />

O<br />

P= Shielding design goal


Barrera primaria<br />

Debe atenuar<br />

– Haz de fotones que atraviesa al paciente<br />

– Fotoneutrones producidos en el cabezal<br />

y en la barrera<br />

–Fotones γ de captura neutrónica<br />

– Sólo se tiene en cuenta la energía más<br />

alta del haz primario.<br />

22


Barrera primaria<br />

Factor de transmisión<br />

30 cm<br />

d<br />

P<br />

B<br />

pr<br />

=<br />

2<br />

P ⋅d<br />

W ⋅U⋅T<br />

P = Dosis objetivo (Sv/semana)<br />

W = Carga de trabajo para dosis primaria (Gy/semana)<br />

d = Distancia desde la fuente al punto de dosis objetivo<br />

U = Factor de uso de la barrera primaria<br />

T = Factor de ocupación de la sala al otro lado de la barrera<br />

primaria<br />

23


Barrera primaria<br />

Espesor: Nº capas decimorreductoras<br />

d<br />

P<br />

30 cm<br />

t<br />

t<br />

pri<br />

pri<br />

Material<br />

Hormigón<br />

(d=2.35g/cm 3 )<br />

= TVL1 + TVLe<br />

⋅(<br />

n −1)<br />

⎛ 1 ⎞<br />

= TVL1 + TVL (log⎜<br />

⎟<br />

e<br />

⋅ −1)<br />

⎝ Bpri<br />

⎠<br />

Energía<br />

(MV)<br />

⎛<br />

n = log⎜<br />

⎝<br />

TVL 1<br />

(cm)<br />

1<br />

B pri<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

TVL e<br />

(cm)<br />

6 37 33<br />

15 44 41<br />

18 45 43<br />

Láser empotrado en la pared: puede reducir 1 HVL <br />

compensar con una lámina de acero equivalente.<br />

24


Barrera primaria<br />

Zona no controlada<br />

30 cm<br />

Tasa de dosis < 0,02 mSv/h<br />

d<br />

P<br />

R<br />

h<br />

Nmax ⎡ BW · · U<br />

t· N ⎢<br />

⎣ d<br />

=<br />

2<br />

h<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

N max =Número máximo de pacientes que se pueden tratar en una hora<br />

N h =Número medio de pacientes /h a lo largo de la semana<br />

t =Número de horas que se trata durante una semana<br />

25


Barrera primaria<br />

Anchura del anillo primario<br />

Se calcula proyectando la diagonal del mayor tamaño de<br />

campo disponible sobre la parte superior de la barrera<br />

primaria más alejada del isocentro y añadiéndole un<br />

margen de 30 cm a cada lado.<br />

d<br />

2 m<br />

4,1m<br />

4,7 m<br />

F<br />

1,3 m<br />

Campo<br />

(cm)<br />

d (m)<br />

Proyec<br />

(m)<br />

Ancho total<br />

(m)<br />

57 6,1 3,48 4,08<br />

26


Barrera primaria<br />

Anillo hacia el interior<br />

27


Barrera primaria<br />

Anillo hacia el exterior<br />

28


Barrera primaria<br />

Barreras laminadas<br />

Problemas de espacio: Hormigón+Acero/Plomo<br />

Producción de neutrones en el metal<br />

H<br />

n<br />

=<br />

D ⎡<br />

0RFmax<br />

⎢10<br />

⎛ tm<br />

⎞<br />

⎜ + t + 0,3⎟<br />

⎢⎣<br />

2<br />

⎝ 2 ⎠<br />

⎤⎡<br />

⎥⎢10<br />

⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

t1<br />

t2<br />

−<br />

−<br />

TVLx TVL n<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

Do = the x-ray absorbed dose per week at isocenter<br />

R = the neutron production coefficient (i.e., µSv cGy –1 m –2 );<br />

Fmax = the maximum field area at isocenter (m2);<br />

Los neutrones producen γ en el<br />

hormigón<br />

Dosis debida a fotones:<br />

H tr = Dosis de rayos x transmitidos<br />

H γ<br />

= 2,7 H tr<br />

Dosis total<br />

H tot = Hn+2,7 H tr<br />

29


Barrera secundaria<br />

Debe atenuar<br />

– Radiación dispersada por el paciente<br />

– Radiación de fuga procedente del cabezal<br />

Se calcula el espesor por separado<br />

–Dispersa t d (cm)<br />

–Fuga t f (cm)<br />

Fotoneutrones y γ de<br />

captura en puerta y<br />

conductos<br />

t mayor -t menor > 1 TVL t final = t mayor<br />

t mayor -t menor < 1 TVL t final = t mayor + 1 HVL<br />

30


Barrera secundaria<br />

Dispersa<br />

• E disp ↑conforme α↓(E disp ~E prim α< 20º)<br />

• TVL y a (fracción dispersada) se calculan<br />

para cada ángulo.<br />

• Para un punto P, tomaremos la orientación<br />

del haz para la cual el ángulo de dispersión<br />

es mínimo, con el factor de uso que<br />

corresponda a esa orientación.<br />

31


Barrera secundaria<br />

Dispersa<br />

•TVL disp = TVL e<br />

Material<br />

Energía<br />

(MV)<br />

TVL (cm)<br />

15º 30º 45º 60º 90º 135º<br />

Hormigón<br />

(d=2.35g/cm 3 )<br />

6 34 26 23 21 17 15<br />

15 42 31 26 23 18 15<br />

18 44 32 27 23 19 15<br />

32


Barrera secundaria<br />

Dispersa :Factor de transmisión<br />

B<br />

ps<br />

=<br />

Pd · · d ·400<br />

2 2<br />

sca sec<br />

aWU · · · T·<br />

F<br />

• a = Fracción dispersada por el paciente en α (400cm 2)<br />

• d sca =Distancia de la fuente al paciente (m)<br />

• d sec =Distancia del paciente al punto de dosis objetivo (m)<br />

• F = tamaño de (cm 2 ) a 1 m<br />

33


Barrera secundaria<br />

Fuga<br />

• Carga de trabajo en el cabezal W L<br />

• Capas decimorreductoras TVL<br />

Material Energía (MV) TVL 1<br />

(cm) TVL e<br />

(cm)<br />

Hormigón<br />

(d=2.35g/cm 3 )<br />

6 34 29<br />

15 36 33<br />

18 36 34<br />

34


Barrera secundaria<br />

Fuga : Factor de transmisión<br />

B<br />

L<br />

=<br />

10<br />

P·<br />

d<br />

−3<br />

W<br />

2<br />

L<br />

L<br />

· T<br />

d L =Distancia del isocentro a la barrera secundaria (m)<br />

Se supone utilización homogénea de las angulaciones del<br />

gantry<br />

35


Puertas y laberintos<br />

Deben atenuar :<br />

• Fotones:<br />

– Terciarios<br />

– Captura neutrónica<br />

• Neutrones (para E > 10 MV)<br />

36


Puertas y laberintos<br />

Dosis debida a fotones<br />

• Se usa la orientación más desfavorable del gantry en cada<br />

caso.<br />

• Dosis total para todas las orientaciones del gantry:<br />

H fotones = 2,64 (H XS + H LS + H PS + H LT )+ H cg<br />

Donde H XS = H WT o H S , según el anillo primario sea perpendicular o paralelo<br />

al laberinto<br />

• Válido si se cumple:<br />

2 < / Areatransversal laber int o <<br />

d zz<br />

6<br />

1< altura laberinto/anchura laberinto < 2<br />

37


Puertas y laberintos<br />

Fotones terciarios H S<br />

• Radiación primaria dispersada en una barrera primaria hacia<br />

el laberinto<br />

H<br />

s<br />

=<br />

f · W·<br />

U·<br />

α0·<br />

A<br />

( d · d · d<br />

h<br />

r<br />

0<br />

z<br />

· α<br />

z·<br />

A<br />

2<br />

)<br />

z<br />

Ao = Proyección campo máximo en barrera primaria (m2)<br />

α 0 = Coeficiente de reflexión en A 0<br />

Az = Proyección de A 0 (m2)<br />

αz = Coeficiente reflexión en (A z )<br />

f = Fracción de radiación primaria que atraviesa al<br />

paciente (f=0,25 para 6MV y f=0.33 para 15MV)<br />

d h<br />

Eje de rotación<br />

perpendicular al laberinto<br />

38


Puertas y laberintos<br />

Fotones terciarios H WT<br />

• Radiación primaria que atraviesa la pared interna del<br />

laberinto y se refleja en la pared opuesta (IAEA 47)<br />

H<br />

WT<br />

W·<br />

U·<br />

B·<br />

α<br />

p·<br />

A<br />

=<br />

( d · d''<br />

) 2<br />

p<br />

p<br />

Ap=Área del campo máximo proyectado (m2)<br />

dp=Distancia de la fuente a Ap (m)<br />

d”=Distancia centro Ap a puerta (m)<br />

A p<br />

d p<br />

Eje de rotación paralelo al<br />

laberinto<br />

d’’<br />

39


Puertas y laberintos<br />

Fotones terciarios H LS<br />

• Radiación de fuga dispersada en la pared visible desde la<br />

puerta del laberinto.<br />

H<br />

LS<br />

=<br />

10<br />

−3<br />

⋅W<br />

( d<br />

L<br />

sec<br />

⋅U<br />

⋅d<br />

⋅α1<br />

⋅ A<br />

2<br />

)<br />

zz<br />

1<br />

A 1 =Área de incidencia de la radiación de fuga<br />

vista desde la puerta (m 2 )<br />

α 1 =Coeficiente reflexión en (A 1 )<br />

d sec =Distancia fuente centrol de A 1<br />

d zz =Distancia centro s A 1 a puerta<br />

d sec<br />

d zz<br />

40


Puertas y laberintos<br />

Fotones terciarios H PS<br />

• Radiación dispersa del paciente hacia la pared opuesta<br />

a la puerta del laberinto.<br />

H<br />

ps<br />

=<br />

a·<br />

W·<br />

U·<br />

α · A<br />

( d · d · d ) 2<br />

sec<br />

1<br />

1<br />

sca<br />

·( F<br />

zz<br />

/<br />

400)<br />

d sec<br />

=Distancia de la fuente centro A 1<br />

d sca<br />

=Distancia de la fuente al paciente<br />

d sec<br />

d zz<br />

d sca<br />

41


Puertas y laberintos<br />

Fotones terciarios H LT<br />

• Radiación de fuga transmitida a través de la pared<br />

interna del laberinto.<br />

H<br />

LT<br />

=<br />

−3<br />

10 ·<br />

L· ·<br />

2<br />

dL<br />

W U B<br />

d L<br />

=Distancia fuente a puerta<br />

B =Factor de transmisión pared laberinto<br />

d L<br />

42


Puertas y laberintos<br />

Fotones de captura neutrónica H cg<br />

• Si la longitud del laberinto > 2,5 m puede despreciarse la<br />

contribución de los fotones dispersos frente a los de<br />

captura neutrónica. (E media =3,6 MeV)<br />

Qn = neutrones emitidos en el cabezal por Gy de<br />

fotones en el isocentro<br />

d 1 = Distancia del isocentro al punto medio del pasillo<br />

del búnker<br />

d 2 = Distancia del punto A a la puerta<br />

k = 6,9·10 -16 Sv·m 2 (eficiencia de fotones de captura<br />

por unidad de fluencia de neutrones )<br />

S r =Área total de las paredes del búnker (incluidos<br />

suelo y techo)<br />

TVD = Distancia decimorreductora<br />

β = Fracción de neutrones que atraviesan el cabezal (1<br />

para Pb, 0,85 para W)<br />

H<br />

cg<br />

βQ 5, 4βQ 1,3Q<br />

TVD<br />

= kWL<br />

10 ⎢ + +<br />

⎣4πd 2πS 2πS<br />

d2<br />

− ⎡ ⎤<br />

n n n<br />

2<br />

1<br />

r<br />

r<br />

⎥<br />

⎦<br />

43


Puertas y laberintos<br />

Dosis debida a neutrones<br />

• La mayor parte de los fotoneutrones se originan en el<br />

cabezal.<br />

• El campo de neutrones es máximo en la puerta cuando el<br />

ángulo del gantry está alineado según 1-3.<br />

• Puerta exterior : anchura S altura h<br />

• Dos métodos:<br />

– Kersey<br />

– McGinley<br />

TVD ≈ 3<br />

S ⋅h<br />

El nivel de neutrones<br />

en la puerta es<br />

máximo en esta<br />

configuración<br />

44


Puertas y laberintos<br />

Dosis neutrones: Método Kersey<br />

• La fuente efectiva de neutrones se considera en<br />

el isocentro.<br />

• Dosis equivalente de neutrones por unidad de<br />

dosis absorbida de rayos X en el isocentro:<br />

2<br />

d2<br />

⎛S<br />

⎞⎛<br />

0<br />

d ⎞<br />

0 5<br />

10<br />

⎝ 1 ⎠⎝ 1 ⎠<br />

−<br />

HnD<br />

,<br />

= H0⎜ ⎟⎜ ⎟ S d<br />

S 0<br />

: sección entrada interior laberinto (m 2 )<br />

S 1<br />

: sección laberinto (m 2 )<br />

d 1<br />

: distancia del isocentro a A (m)<br />

d 2<br />

: distancia de A a la puerta (m)<br />

H 0<br />

: Dosis equivalente neutrones (Sv/Gy) a d 0<br />

(en tabla B.9)<br />

d 0<br />

: 1,41 (m)<br />

45


Puertas y laberintos<br />

Dosis neutrones: Método McGinley<br />

• Modificación del método anterior<br />

• Dosis equivalente de neutrones por unidad de<br />

dosis absorbida de rayos X en el isocentro:<br />

H<br />

n,<br />

D<br />

=<br />

2,4·10<br />

−15<br />

W<br />

L<br />

S<br />

S<br />

0<br />

1<br />

⎡ βQ<br />

⎢<br />

⎣4πd<br />

n<br />

2<br />

1<br />

+<br />

5,4βQ<br />

2πS<br />

r<br />

n<br />

1,3Q<br />

+<br />

2πS<br />

n<br />

r<br />

⎤⎡<br />

⎥⎢1,64·<br />

10<br />

⎦⎢⎣<br />

d2<br />

−(<br />

)<br />

1,9<br />

+ 10<br />

⎛ d2<br />

−⎜<br />

⎝ TVD<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

TVD = 2,06<br />

S<br />

1<br />

46


Puertas y laberintos<br />

Dosis total en la puerta<br />

H tot = H terciaria +H cg +H n<br />

Para E > 10 MV H terciaria


Puertas y laberintos<br />

Blindaje de la puerta<br />

• Calcular los espesores para fotones y neutrones<br />

por separado, de manera que cada tipo de radiación<br />

contribuya con la mitad del límite de dosis<br />

correspondiente a esa zona.<br />

•E media γ terciaria TVL=3-6 mm Pb<br />

•E media γ cn : 3,6-10 MeV TVL=6,1 cm Pb<br />

•E media neutrones : 100 keV TVL=4,5 cm BPE<br />

48


Puertas y laberintos<br />

Blindaje de la puerta<br />

• El espesor de Pb calculado se reparte en dos láminas<br />

• Entre ambas se coloca el espesor de BPE calculado<br />

Pb<br />

BPE<br />

Interior<br />

Exterior<br />

Frena los<br />

neutrones y<br />

atenúa los γ<br />

Atenúa los γ<br />

Captura los<br />

neutrones y emite<br />

γ cn<br />

de 478 keV<br />

En laberintos de longitud > 8 m:<br />

• 0,6-1,2 cm Pb<br />

• 2-4 cm BPE<br />

49


Puertas y laberintos<br />

Alternativas a la puerta<br />

Para evitar puertas excesivamente pesadas que<br />

requieren motorización.<br />

1. Reducir la superficie de entrada interior<br />

desde la sala de tratamiento al laberinto<br />

2. Añadir una puerta de bajo peso que contenga<br />

un absorbente de neutrones térmicos (9% B)<br />

en la entrada interior del laberinto<br />

3. Colocar una puerta con BPE (5%) a la entrada<br />

interior del laberinto<br />

50


Puertas y laberintos<br />

Alternativas a la puerta<br />

51


Puertas y laberintos<br />

Puerta sin laberinto<br />

Fuga<br />

Dispersa<br />

Isocentro<br />

Solapamiento<br />

incompleto<br />

En el lado en<br />

que incide la<br />

radiación de<br />

fuga<br />

Puerta más ancha


Puertas y laberintos<br />

Puerta sin laberinto : Alternativa<br />

Protege de radiación fuga<br />

directa (fotones y neutrones)


Consideraciones<br />

especiales<br />

•Dispersión sobre el techo del búnker<br />

•Búnker de paredes metálicas<br />

•Activación<br />

•Producción de ozono<br />

•Tomoterapia<br />

•Ciberknife<br />

54


Dispersión sobre el<br />

techo del búnker<br />

• Poco blindaje en el techo del búnker por no<br />

haber estancias en la parte superior del<br />

mismo.<br />

• Esto puede dar lugar a problemas debido a<br />

la presencia de radiación dispersada por la<br />

atmósfera o por el propio techo en puntos<br />

del suelo cercanos al búnker o en edificios<br />

próximos a éste.<br />

55


Dispersión sobre el<br />

techo del búnker<br />

Dispersión en la atmósfera (fotones)<br />

•<br />

• 7 1.3<br />

⋅ ⋅ BXS<br />

⋅D0<br />

⋅Ω<br />

H =<br />

2<br />

( di⋅ds)<br />

d i<br />

2,5 10 ( )<br />

d s<br />

H & D &<br />

= Tasa de dosis equivalente debida a fotones dispersados en la atmósfera (nSv/h)<br />

B XS<br />

= Factor de transmisión del techo para fotones<br />

Ω = Ángulo sólido subtendido por el campo máximo<br />

di = Distancia vertical de la fuente a un punto que esté 2 m por encima del techo (m)<br />

ds = Distancia horizontal desde el isocentro al punto de cálculo fuera del búnker (m)<br />

=Tasa de dosis absorbida en el isocentro (Gy/hr)<br />

56


Dispersión sobre el<br />

techo del búnker<br />

Dispersión en la atmósfera (neutrones)<br />

5<br />

0,85· 10 · Hns·<br />

Φ&<br />

H&<br />

0·<br />

Ω<br />

n<br />

=<br />

( nSv/<br />

h)<br />

para d ≤ 20 m<br />

2<br />

d<br />

i<br />

H • n<br />

=Tasa dosis equivalente debida a neutrones (nSv/h)<br />

H ns<br />

= Dosis equivalente a 2 m techo/fluencia de neutrones incidentes<br />

Ω = Ángulo sólido subtendido por el campo máximo (estereorradianes)<br />

d i<br />

= Distancia vertical de la fuente a un punto 2 m por encima del techo (m)<br />

Φ& =Tasa de fluencia de neutrones a 1 m del blanco (n/cm2·h)<br />

58


Dispersión sobre el<br />

techo del búnker<br />

Dispersión lateral (fotones)<br />

•<br />

H<br />

SS<br />

=<br />

x<br />

•<br />

D0⋅F⋅<br />

f( θ )<br />

⎡t−TVL1<br />

⎤<br />

2 1+⎢ ⎥<br />

TVL<br />

R<br />

⋅ ⎣ ⎦<br />

10<br />

e<br />

x R<br />

H • SS =Tasa de dosis equivalente por dispersión lateral (Sv/h)<br />

D • 0 =Tasa de dosis absorbida en el isocentro (Gy/hr)<br />

F = Área del campo (m 2 ) a 1 m del blanco<br />

f(θ) = Distribución angular de los fotones dispersados en el techo (tabla)<br />

x R<br />

= Distancia desde el rayo central en el techo hasta el punto de interés.<br />

t = Espesor del techo (m)<br />

60


Búnker de paredes<br />

metálicas<br />

• Radiación reflejada en suelo (groundshine)<br />

O añadir Pb y polietileno<br />

Añadir Pb o acero para los<br />

fotones


Activación<br />

Aceleradores de E > 10 MV<br />

Fotones y neutrones generan radioisótopos<br />

por activación de materiales en la sala de<br />

tratamiento:<br />

A 18 MV, reacciones (n,γ)<br />

– 28 Al en el marco de la mesa de tratamiento<br />

– 122 Sb en el Pb del cabezal<br />

– 56 Mn y 24 Na de otros materiales


Dosis de radiación al personal<br />

Activación


Activación<br />

Ante un número creciente de tratamientos con IMRT:<br />

• Estos tratamientos deben administrarse a bajas<br />

energías.<br />

• Los fabricantes deben minimizar la producción de<br />

neutrones y evitar el aluminio y otros materiales de<br />

elevada sección eficaz de captura neutrónica.<br />

• Las irradiaciones con energía alta, especialmente las<br />

medidas de física y QA, deberían programarse al final<br />

de la jornada, para permitir el decay a lo largo de la<br />

noche.


Producción de ozono<br />

• La molécula de O 3<br />

se produce por interacción de los<br />

electrones con el O 2<br />

.<br />

• Se recomienda que la concentración de ozono no<br />

exceda 0,1 ppm.<br />

• Para el uso normal de haces de electrones en<br />

tratamientos clínicos, basta una tasa de ventilación de<br />

3 renovaciones/hora.


Tomoterapia<br />

• Haz estrecho de 6 MV, interceptado a la salida del<br />

paciente por un blindaje ( 12 cm Pb) en el gantry,<br />

que rota en torno al paciente conforme avanza la<br />

mesa.<br />

• No hay barreras primarias.<br />

• Evaluar la radiación secundaria a partir del mapa de<br />

dispersa .<br />

• UM muy elevadas frente a cGy en isocentro (CI).


Cyberknife<br />

• Haz de 6 MV dirigido hacia cualquiera de las<br />

barreras de la sala.<br />

• Campo máximo 6 cm 2 a 80 cm TVL 33 cm<br />

hormigón (haz ancho) es conservador.<br />

• Todas las barreras, excepto el techo, son primarias<br />

• 80-100 haces/tto. U=1/20 es conservador.<br />

• Factor IMRT elevado CI~15.


Método de cálculo de<br />

blindajes<br />

Norma DIN 6847 Parte 2ª<br />

68


Cálculo para una<br />

instalación mediante el<br />

Report NCRP 151 y la<br />

Norma DIN 6847-2


Consideraciones iniciales<br />

• Acelerador Siemens ONCOR Expression<br />

• Mismos valores para la carga de trabajo en el<br />

isocentro W, factores U y T, así como para los límites<br />

para el diseño, P =0,120 mSv/sem para trabajadores<br />

expuestos y 0,020 mSv/sem para público.<br />

• Instalación destinada a tratamientos convencionales e<br />

IMRT con energías de fotones de 6MV y 15MV.<br />

• Se parte de la hipótesis de que sólo un 20% de los<br />

tratamientos serán IMRT.<br />

• Se supone, de forma conservadora, que todos los<br />

tratamientos se imparten a 15 MV.<br />

• La estimación de la carga de trabajo en el cabezal se<br />

ha realizado utilizando un factor IMRT CI = 5.


Datos iniciales<br />

• Carga trabajo en isocentro:W = 500 Gy/semana<br />

• Carga trabajo en cabezal:W L = 900 Gy/semana<br />

• Nº máximo de pacientes/hora =4<br />

• Nº medio de pacientes/hora =3,125<br />

• Tasa de dosis máxima en isocentro:<br />

D & ( 15 MV ) = 2,4 Gy<br />

/<br />

min


Plano planta del búnker<br />

7<br />

5<br />

6<br />

1<br />

2<br />

Co-60<br />

10<br />

8 9<br />

ALE KD2<br />

11<br />

ALE Primus


Plano alzado con edificios<br />

colindantes<br />

4<br />

12<br />

3<br />

12,5m<br />

7m<br />

1,3m<br />

5,5m<br />

3,2m


Espesores en hormigón (d=2,35g/cm 3 )<br />

en cm según los dos métodos<br />

Barreras primarias<br />

• Sobre el techo del búnker, NCRP da un espesor mucho más alto al<br />

aplicar el criterio de dosis máxima de 20 µSv en cualquier hora.<br />

• En el resto la diferencia es inferior al 2%.


Espesores en hormigón (d=2,35g/cm 3 )<br />

en cm según los dos métodos<br />

Barreras secundarias<br />

Radiación dispersa: NCRP da TVL en función del ángulo de dispersión,> TVL de DIN.<br />

Radiación de fuga: DIN mismo valor de TVL que para primaria, NCRP valores específicos para<br />

la TVL, más bajos que los de DIN.<br />

En P7, predomina la radiación de fuga, 36 %, más alta la de DIN.<br />

En P10, el espesor calculado por NCRP es un 22% superior al de DIN debido a la radiación<br />

dispersa en ángulo pequeño.


Blindaje de puerta<br />

A<br />

6,3 m<br />

7,5 m<br />

6 m<br />

13 m<br />

3,5 m<br />

dp<br />

dL<br />

7,2 m<br />

m


Dosis en la puerta según<br />

NCRP<br />

Kersey<br />

H terciaria<br />

H cγ<br />

22,4<br />

0,7<br />

µSv/sem<br />

µSv/sem<br />

Si P= 120 µSv/sem<br />

H n<br />

32,9<br />

µSv/sem<br />

H puerta=<br />

56,0<br />

µSv/sem<br />

McGinley<br />

H terciaria<br />

22,4<br />

µSv/sem<br />

Blindaje innecesario<br />

H cγ<br />

0,7<br />

µSv/sem<br />

H n<br />

7,3<br />

µSv/sem<br />

H puerta=<br />

30,4<br />

µSv/sem


Dosis en la puerta según<br />

DIN<br />

H terciaria<br />

H neutrones<br />

4<br />

1330<br />

(µSv/sem)<br />

(µSv/sem)<br />

Si P= 120 µSv/sem<br />

H total<br />

1334<br />

(µSv/sem)<br />

Espesor plomo (cm)<br />

Espesor BPE (cm)<br />

0<br />

4,7


¿Y si el laberinto fuese<br />

más corto?<br />

A<br />

6,5 m<br />

5,5 m<br />

7,5<br />

m6 m<br />

dp<br />

2,7 m<br />

dL


Dosis en la puerta según<br />

Kersey<br />

H terciaria<br />

=<br />

H cγ<br />

H n<br />

NCRP<br />

185,8 µSv/sem<br />

38,3 µSv/sem<br />

753,3 µSv/sem<br />

P= 120 µSv/sem<br />

1,2<br />

cm Pb<br />

H puerta=<br />

977,4<br />

µSv/sem<br />

4,9<br />

cm BPE<br />

McGinley<br />

H terciaria<br />

=<br />

185,8<br />

µSv/sem<br />

H cγ<br />

38,3<br />

µSv/sem<br />

1,2<br />

cm Pb<br />

H n<br />

H puerta=<br />

233,2<br />

457,2<br />

µSv/sem<br />

µSv/sem<br />

2,7<br />

cm BPE


Dosis en la puerta según<br />

DIN<br />

H terciaria<br />

H neutrones<br />

151<br />

4407<br />

(µSv/sem)<br />

(µSv/sem)<br />

P= 120 µSv/sem<br />

H total<br />

4558<br />

(µSv/sem)<br />

0,6<br />

cm Pb<br />

8,0<br />

cm BPE

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