Calibraci

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CALIBRACIÓN DE HACES DE FOTONES Y ELECTRONES
Diana B. Feld Comisión Nacional de Energía
Atómica Buenos Aires, Argentina
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Medir implica comparar cantidad dada con otra
considerada patrón. En radioterapia interesa
conocer con precisión tanto la cantidad tasa
absoluta de dosis como las relaciones relativas
de dosis (PDD, TMR, ) ? DOSIMETRÍA
cálculo
resultados concordantes
medición
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• Los métodos de medición de dosis en terapia
  radiante deben ser tales que el resultado sea
• repetitivo en períodos cortos de tiempo
• reproducible a lo largo del tiempo
• preciso (con mínima incertidumbre)
• PORQUE la dosis debería ser administrada al
  volumen blanco con una exactitud de ? 5
  (tolerancia para la desviación entre la dosis
  prescripta y administrada)

ELECCIÓN
condiciones de medición
medio
instrumento
DFS, tamaño de campo, profundidad

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Antes de comenzar con las mediciones
dosimétricas, las máquinas deben estar en
condiciones de operar, es decir los controles
previos a la calibración dosimétrica completados.
EJEMPLOS

• controles visuales
• mecánicos interruptores de movimiento
• interruptores de radiación
• coincidencias (ejes luminosos y radiantes,
  ángulos, escalas )

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CAMPO RADIANTE (R) VS. LUMINOSO (L)
Tumor
Ensayo descripto en las Normas IRAM 3682/97,
Argentina
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MEDIR LA DOSIS ABSORBIDA?
NO ES POSIBLE EN FORMA DIRECTA
distintos detectores miden distintos efectos
radiantes
carga eléctrica
emisión de luz
aumento de temperatura
cambios químicos
ennegrecimiento de películas radiográficas
SE REQUIERE LA TRANSFORMACIÓN DE CADA CANTIDAD A
DOSIS
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Instrumento con el cual se obtiene una lectura
(L) representativa de la dosis (D) depositada en
el volumen (V) sensible del dosímetro por la
radiación ionizante. Dosímetros absolutos
Dosímetros relativos La
dosis a determinar requiere la calibración
del instrumento en un campo radiante conocido?
NO
SÍ
Dosímetro (para aplicaciones radiantes)
Laboratorios primarios
Laboratorios secundarios
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DOSÍMETROS PARA LABORATORIOS PRIMARIOS
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DOSÍMETROS ABSOLUTOS
calorímetros
cámaras de ionización (CI)
dosímetros químicos Fricke
PERO SON ABSOLUTOS PARA DETERMINADA
CONFIGURACIÓN Y CON CIERTAS LIMITACIONES
TODOS LOS OTROS SISTEMAS DEBEN SER REFERENCIADOS
A UN DOSÍMETRO ABSOLUTO
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• Calorimetría
• técnica dosimétrica por excelencia porque ...
• mide energía de una manera muy directa
• la dosis absorbida en el volumen sensible del
  detector (Dabs) es

? en principio, la dosimetría calorimétrica es
simple. ? en la práctica, es muy compleja
POR QUÉ?
por la necesidad de medir DT extremadamente
pequeñas
? ? la dosimetría calorimétrica se utiliza
fundamentalmente en laboratorios primarios
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PATRONES DE DOSIS ABSORBIDA EN AGUA
CI de grafito Calorímetro de grafito en fantoma
de grafito Calorímetro de agua, determinación más
directa de la dosis
Referencia TRS 398
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DOSIMETRÍA POR IONIZACIÓN (CI) recomendada en
dosimetría hospitalaria por su simplicidad y
precisión
ABSOLUTA
V
CI de aire libre (o cilíndrica)
Las dimensiones de las cámaras desde el volumen
colector (V) deben ser ? el alcance máximo de los
electrones secundarios para asegurar el
equilibrio electrónico (EqE).
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DOSIMETRÍA RELATIVA
CI cilíndrica o dedal
7 mm
Medición el eje central de la cámara debe ser
perpendicular al eje del haz de radiaciones se
agrega caperuza de build-up para energías Co-60
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CI DE PLACAS PARALELAS
0.1 mm
5,4 mm
5 mm
27 mm
electrodo colector
anillos de guarda
Recomendada para zonas con gradientes importantes
de dosis (build-up), para RX de baja energía y
para haces de electrones.
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CI de aire libre
CI de cavidad
Colecta los iones producidos en un volumen
conocido de aire (V) de masa m.
Se comportan como cavidades de aire que cumplen
la teoría de cavidad de Bragg-Gray.
cavidad de aire
Son cámaras de gran tamaño, útiles para energías
de rayos X lt 300 keV
La cavidad VE la misma fluencia (?) de
electrones que el medio que rodea a la cavidad
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• Características de las cámaras de cavidad
• cavidad pequeña, poco gradiente de dosis dentro
  de la misma
• material de la pared y electrodo central
  homogéneos, de material equivalente al aire o al
  agua
• espesor de la pared lo más delgado posible,
  consistente con la exigencia de robustez y
  aseguramiento del equilibrio electrónico. Para
  cámaras dedal se agrega una caperuza para
  lograr EqE a energías superiores para las que fue
  diseñada la CI

CI de placas paralelas con cubierta de protección
Cámaras tipo Farmer y caperuzas para EqE
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ELECCIÓN DEL MEDIO

• fantoma de agua, recomendado para haces de
  fotones y electrones
• fantomas de plástico que deben ser semejantes al
  agua en cuanto a

• densidad
• número de electrones / gramo
• número atómico efectivo (composición atómica y
  calidad de la radiación)

Ejemplos de materiales plásticos usados para
fantomas poliestireno, acrílico, agua sólida.
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CONDICIONES PARA EL TAMAÑO DEL FANTOMA
radiación incidente
5 cm


10 cm
DISPERSIÓN

• margen de 5 cm más allá del borde de campo, en
  todas direcciones
• profundidad gt 10 cm más allá de la posición de
  la CI

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QUÉ CONDICIONES CONVIENE FIJAR PARA LA MEDICIÓN
DE REFERENCIA?
REFERENCIA condiciones similares a las de
tratamiento

• zona de equilibrio electrónico
• tamaño de campo representativo de los campos
  de tratamiento, compatible con las dimensiones
  del fantoma
• profundidad similar a las de tratamiento, donde
  la atenuación del haz no sea muy pronunciada

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CONDICIONES DE REFERENCIA PARA HACES DE Co-60 y
RX y ELECTRONES DE ALTA ENERGÍA

• HACES DE ELECTRONES
• Fantoma de agua (o plástico para baja energía),
  CI de placas paralelas (o cilíndrica para altas
  energías)
• DFS 100 cm
• profundidad (Z) Zref (TRS 398)
• tamaño de campo ? 10 x 10 cm2 (baja energía), ?
  20 x 20 cm2 (alta energía)
• CI cilíndrica centro de la cavidad, CI placas
  paralelas en la superficie interna de la ventana

• HACES DE FOTONES DE ALTA ENERGÍA
• Fantoma de agua, CI cilíndrica
• DFS o isocentro
• profundidad (Z) 5 o 10 cm, según la energía
• tamaño de campo 10 cm x 10 cm
• Zref centro de la cavidad de la CI cilíndrica

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CONDICIONES DE REFERENCIA PARA RX DE ENERGÍAS
MEDIAS
2 cm

Profundidad de referencia 2 cm Punto de
referencia de la cámara centro de la cavidad



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CANTIDADES DE INFLUENCIA
NO son el objeto de la medición pero condicionan
el resultado de la misma

• presión, temperatura, humedad
• incompleta colección de iones (recombinación)
• polaridad

eficiencia de colección
PERO ... la lectura (LP) NO es dosis (D), el
dosímetro debe ser calibrado en un laboratorio de
calibraciones dosimétricas para transformar LP en
D a través de un FACTOR DE CALIBRACIÓN
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? El factor de calibración transforma la lectura
en P (LP) en el valor verdadero, en este caso
la dosis absorbida en agua en el punto P (Dagua,
P) en ausencia de la CI, si se cumplen las
mismas condiciones para las cuales fue obtenido
el factor de calibración.
Dp, agua LP . factor de calibración
coinciden las condiciones de referencia clínicas
y del laboratorio de calibraciones?
SI NO COINCIDEN ...
La lectura (LP) del dosímetro, debe ser corregida
por los factores correspondientes a las distintas
CANTIDADES DE INFLUENCIA.
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TRS 398, IAEA
Formalismo muy simple para la obtención de la
dosis en P en agua, en ausencia de la CI,
habiendo medido L en el punto P
Q0 es la calidad de la radiación en el
laboratorio de calibraciones
es el factor de calibración para la calidad Q0
se obtuvo para determinados valores de T, P,
polaridad, ...
PERO ...
debe ser la lectura corregida por los factores de
influencia para que sea válido
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Si Q ? Q0
factor de calidad del haz
Si se cumple la teoría de Bragg-Gray
donde pQ y pQ0 son los únicos factores
dependientes de la CI
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CALIDAD DEL HAZ CANTIDAD REPRESENTATIVA DE LA
ENERGÍA ?? ÍNDICE DE CALIDAD (IC)

• para haces monoenergéticos de fotones
• IC energía de los fotones

• para Rayos X de energías medias y bajas
• IC CHR (Capa Hemirreductora o HVL)

2 haces tienen la misma energía efectiva si ambos
tienen la misma CHR
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CALIDAD DEL HAZ (IC) para ALTA ENERGÍA
Distancia Fuente-Cámara F

• para electrones
• IC espesor del hemivalor,
• R50

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RECORDATORIO
Para calidades Q ? Q0
factor de calidad del haz
Si se cumple la teoría de Bragg - Gray
dónde pQ y pQ0 son los únicos factores
dependientes de la CI
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PERO ...
NO SE CUMPLE PARA RX DE ENERGÍAS MEDIAS Y BAJAS
RX ? no cumplen los requisitos para que la
teoría Bragg-Gray sea aplicable
ND,W,Q o kQ,Q se deben medir directamente para
cada cámara
SI el Laboratorio NO calibra en agua para estas
energías, el factor de calibración será NK en
términos de Kerma en aire.
coeficiente másico de absorción del agua real al
aire
factor de perturbación por la inserción de la
cavidad de aire en el medio
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CONDICIONES DISTINTAS A LAS DE REFERENCIA

• Variación en
• tamaño de campo ?? factor de campo
• DFS
• profundidad ?? PDD, TMR, TAR, TPR
• cuñas ?? factor de cuña
• accesorios ?? factores para cada
  
• 
  accesorio

cantidades relativas normalizadas a las
condiciones de referencia medidas durante el
proceso de COMISIONAMIENTO
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FACTOR DE CAMPO
La dosis ? con el tamaño de campo por el aumento
de la radiación secundaria generada en el
colimador y accesorios, y en el fantoma

• SC factor de dispersión del colimador
• SP factor de dispersión del fantoma

sólo por variación del volumen del maniquí
irradiado
zref
FC SC x SP
agua
aire
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VARIACIÓN DEL FACTOR DE CAMPO CON EL ÁREA,
RELATIVO AL CAMPO DE REFERENCIA
para campo grandes, la contribución de las zonas
alejadas del centro es cada vez menor ? la
curva se aplana
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PDD VARIACIÓN CON EL TAMAÑO DE CAMPO
La dosis aumenta con el tamaño de campo por la
contribución de la radiación secundaria
Para campos grandes Zmáx puede desplazarse hacia
la superficie por el incremento de fotones y
electrones secundarios generados en el colimador
y en el filtro aplanador (linacs)
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PDD VARIACIÓN CON LA ENERGÍA
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FACTOR DE CUÑA
El factor de cuña (FC) se obtiene como la
relación entre la dosis en un punto en agua para
un campo con una cuña interpuesta y la dosis para
el mismo campo sin cuña. Es poco dependiente del
tamaño de campo
detector
compensa errores de posicionamiento
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ACCESORIOS
Las bandejas porta-bloques y/o cualquier
accesorio interpuesto entre el haz y el fantoma o
paciente provoca una atenuación del haz.
1 factor de atenuación para cada
accesorio, medido sobre el eje del haz
El factor de atenuación es poco dependiente del
tamaño de campo.
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COLIMADORES MULTI-LÁMINA (MLC)
Se debe medir la transmisión de las láminas así
como la pérdida entre láminas adyacentes y entre
láminas opuestas
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CORRECIÓN POR APERTURA Y CIERRE EN EL
TEMPORIZADOR DE UNA UNIDAD DE CO-60
Irradiación sin corte
t
tf
t0
Irradiación con corte
t administrado tcalculado e
tf
t
t0
tf
t0
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CAMPO RADIANTE TAMAÑO, PENUMBRA, DISTRIBUCIÓN DE
DOSIS EN UN PLANO
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CAMPO RADIANTE
D.E. dosis en el eje
Dosis
eje del campo (X o Y)
Lder
Lizq
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PENUMBRA RADIANTE
Dosis
eje del campo (X o Y)
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PLANICIDAD
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SIMETRÍA
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CALIBRACIÓN IMPLICA

• CONTROLES PERIÓDICOS EN
• instrumentos
• accesorios
• equipos de tratamiento
• equipos de simulación

ESTABLECER

• frecuencias
• tolerancias

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CAMPO RADIANTE vs. CAMPO LUMINOSO
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Controles mecánicos y radiantes en un equipo de
alta energía
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