BlindajesAcelerador - SEPR
BlindajesAcelerador - SEPR
BlindajesAcelerador - SEPR
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
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