TP FUENTE BRAQUITERAPIA
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DOSIMETRIA
Calibración de una fuente de 192Ir para braquiterapia de alta tasa de dosis
Resumen
Se calibró una fuente de 192Ir de un equipo de braquiterapia de alta tasa de dosis
mediante una cámara de ionización tipo pozo. En la primera parte del trabajo se
presentan los conceptos relevantes para la realización de la práctica y los aspectos
técnicos recomendados para la calibración de fuentes de radioterapia. En la segunda
parte se describe paso a paso el procedimiento de calibración y se presentan los
resultados.
PARTE I: Conceptos Básicos
1. Magnitudes y unidades de medida
Para la caracterización de la intensidad de las fuentes de braquiterapia, el protocolo
IAEA TEC – DOC 1151 recomienda emplear la magnitud intensidad de kerma en aire
, definida como el producto de la tasa de kerma en aire en el seno de aire y el
cuadrado de la distancia desde el punto de calibración hasta el centro de la fuente
tomada sobre el bisector perpendicular al eje longitudinal de la misma. Sus unidades SI
pueden ser Gy m2 h-1 ó cGy cm2 h-1. Los documentos ICRU-38 (1985) e IAEA –
TECDOC 1274/S (2004) recomiendan una magnitud similar a la anterior, definida
como “tasa de kerma de referencia en aire” . En este caso las unidades SI deben
ser Gy h-1 a 1m, ya que esta última magnitud es definida específicamente a un metro de
la fuente. La intensidad de kerma en aire es numéricamente igual a la tasa de
kerma en aire de referencia , aunque difiere por definición de esta última en que
puede ser determinada en cualquier distancia donde la fuente pueda ser considerada
como puntual mientras que se define a un metro. Para fuentes lineales de tipo
alambre o cadenas de semillas de 192Ir se suele emplear también la magnitud intensidad
lineal de kerma en aire, definida como por unidad de longitud de la fuente (IAEA
TEC – DOC 1151, 2000 p.17).
En el desarrollo de la práctica se adoptará la magnitud como medida de la
intensidad de la fuente de 192Ir.
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Figura 1: Esquema de una cámara de ionización de tipo pozo
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2. Instrumento de medición: Cámara de ionización tipo pozo
La intensidad de las fuentes usadas en braquiterapia puede determinarse con una gran
variedad de detectores. Entre ellos, las cámaras de ionización de tipo pozo suelen ser
los de uso habitual; y en particular las cámaras abiertas a la atmósfera son las
recomendadas (IAEA TEC – DOC
1274/S, 2004 p.27)
El principio de funcionamiento de este
tipo de detectores se basan en la
recolección directa de la carga
eléctrica producida por la radiación al
atravesar el aire contenido entre dos
electrodos sometidos a una diferencia
de potencial (Figura 1). Al incidir la
radiación sobre el volumen sensible produce una cantidad de pares iónicos que depende
de la energía y de la fluencia de radiación. El campo eléctrico en esta región acelera a
los electrones hacia el electrodo positivo, mientras que los iones cargados positivamente
se dirigen al electrodo negativo. Mediante un electrómetro, se mide a la salida del
dispositivo una corriente I que es proporcional tasa media de energía transferida por el
haz de fotones al volumen sensible, es decir, proporcional a la tasa de kerma en el seno
de la cámara y en consecuencia proporcional a .
La constante de proporcionalidad entre la magnitud de interés (intensidad de kerma en
aire) y la magnitud medida (corriente o carga) es el factor de calibración. Cabe
mencionar que la cámara y el electrómetro pueden tener factores de calibración
independientes. Si este es el caso, los factores de calibración deben multiplicarse para
formar el factor total de calibración del sistema completo.
La conversión de la lectura a intensidad de kerma en aire requiere que la cámara esté
calibrada en términos de kerma en aire para la energía de fotones real de la fuente que
se quiere calibrar. Esto se realiza mediante estándares primarios o secundarios
(calibrados mediante cámaras “patrón”). Cabe mencionar no existen en la actualidad
patrones primarios para haces de fotones de 192Ir (HDR) y por lo tanto, el procedimiento
de calibración de una cámara patrón para este tipo de haz se realiza mediante un
procedimiento alternativo, basado en la técnica de Goetsch. Este procedimiento
básicamente consiste en calibrar la cámara para una calidad de rayos X apropiada y en
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un haz de 137Cs ó 60Co. Con el conocimiento de los factores de calibración de kerma en
aire para estas dos energías, el factor de calibración para 192Ir se obtiene por
interpolación, teniendo en cuenta que la energía media (pesada por kerma en aire de una
fuente de braquiterapia) de 192Ir es 397 keV. Una vez calibrada la cámara patrón, la
calibración se transfiere a otras cámaras a través de patrones secundarios. Vale destacar
que la calibración de cualquier cámara es válida sólo para el tipo de fuente (geometría y
calidad del haz) con que se ha realizado la calibración, así como también para el voltaje
de operación y para las condiciones de presión y temperatura al momento de la
calibración.
3. Punto de Calibración
El punto de calibración de una cámara de pozo está definido como el punto en el cual se
coloca el centro de la fuente durante el procedimiento de calibración y puede diferir de
una fuente a otra dependiendo de la longitud de la fuente. Para cámaras que sean
idénticas a la cámara de pozo estándar del OIEA, el punto de calibración esta dado por
la posición dentro del pozo para el cual la respuesta máxima (Figura 2). Con la fuente
colocada en este punto, la cámara es menos sensible a pequeñas variaciones en la
posición de la fuente. En otras palabras, se minimiza la contribución a la incertidumbre
en la intensidad de kerma en aire debida a la incertidumbre en la posición de la fuente.
Esta posición es dependiente del tipo de fuente y debe ser determinada antes de la
calibración. La ubicación del punto de calibración debe ser descrita en el certificado de
calibración de la cámara y la posición de la fuente en este punto debe ser reproducible.
[IAEA TEC – DOC 1274/S (2004) p.27
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Fuente alambre192Ir
PozoEje
Punto de calibraciónPlano bisector de la fuente
Q
x
Figura 1: Punto de calibración de una cámara de ionización tipo pozo. El centro de la fuente se ubica en la posición donde la respuesta de la cámara es máxima.
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4. Determinación de la tasa de kerma de referencia en aire con una cámara de
ionización tipo pozo
Conocidos los factores de calibración de la cámara y el electrómetro, la intensidad de
kerma en aire se determina como
Donde:
es el valor de la lectura de corriente registrada
es el factor de calibración de la cámara en unidades de intensidad de kerma en aire
sobre corriente (mGy m2 h-1 A-1), cuyo valor se extrae del certificado de calibración de
la misma.
es el factor de calibración del electrómetro en unidades de corriente por dígito
(nA.Rdg-1), cuyo valor se extrae del certificado de calibración del mismo
es el factor de corrección por la densidad del aire, que debe aplicarse cuando la
presión P y temperatura T en el momento de la determinación difieran de los valores al
momento de la calibración de la cámara (Pcal y Tcal). Este factor se calcula como:
(con las temperaturas en Celsius)
es el factor de corrección por pérdidas debido a la recombinación de cargas, y se
determina mediante la técnica de los dos voltajes como:
Siendo y la carga colectada con el voltaje de trabajo de la cámara y la mitad
de éste respectivamente. (IAEA TEC – DOC 1274/S, 2004 p.28-29)
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5. Aspectos técnicos
Para asegurar la calidad de las medidas, éstas deben realizarse en un ambiente de
dispersión mínima. Para esto, se recomienda las siguientes seguir las siguientes
indicaciones [IAEA TEC – DOC 1274/S (2004) p.28]:
i. Ubicar la cámara a no menos de 1 metro de cualquier pared o el piso
ii. Previo a la medición, debe dejarse estabilizar la cámara por al menos 30
minutos, a fin de asegurar que el volumen sensible de la cámara se equilibre con
el medio
iii. Antes y después de cada medición debe verificarse la estabilidad de la cámara
iv. Antes de efectuar la medición de una fuente debe establecerse el punto de
calibración, es decir, la posición dentro de la fuente dentro de la cámara para la
cual la respuesta es máxima.
v. Las medidas de carga acumulada o corriente deben efectuarse con un mínimo de
4 cifras significativas
vi. Determinar presión y temperatura, que serán necesarias para efectuar las
correcciones indicadas en la sección anterior.
vii. Deben realizarse al menos dos inserciones de la fuente y determinar la lectura
media como el promedio de al menos 5 lecturas de carga acumulada o corriente
aleatoriamente distribuidas dentro de una banda de ± 0,3% de la lectura
promedio. La diferencia porcentual entre los dos grupos de lecturas efectuadas
no debe ser mayor que el 0,5%.
PARTE II: Realización de la práctica
Se calibró una fuente de 192Ir de un equipo de braquiterapia HDR (GammaMed Plus).
El volumen activo de la fuente es un alambre de 192Ir de ~ 0,34 mm de diámetro y 5 mm
contenido en una cápsula de NiTi de 0,6 mm de diámetro y 0,25 mm de espesor. Toda
la cápsula está contenida en un catéter plástico de 2 mm de diámetro externo sellado en
el extremo que se coloca dentro del pozo de la cámara. La intensidad de kerma en aire
informada por el fabricante 28,9 mGy m2 h-1 (valor nominal, fecha de referencia
25/09/2009).
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Figura 4: Curva de respuesta de la cámara de ionización. Las posiciones del centro de la fuente están referidas desde el centro de la fuente hasta el tope del catéter
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Se utilizó una cámara de tipo pozo marca Standard Imaging modelo HDR1000Plus con
salida a un electrómetro marca Standard Imaging modelo CDX 200B. (Figura 3).
La cámara y el electrómetro fueron calibrados por el Laboratorio de Calibración de la
Universidad de Wisconsin (University of Wisconsin, Accredited Dosimetry Calibration
Laboratory) con un patrón secundario trazable al National Institute of Standard and
Technology (NIST) y de iguales características a la fuente utilizada en la práctica.
(Reportes de calibración Nº HDR3012 y EDM11289)
1. Búsqueda de punto de calibración
Se realizó la curva de respuesta de la cámara (Figura 4) mediante medidas relativas
tomadas cada 10 mm para posiciones de 10 a 40 mm y 60 a 90 mm; y cada 2 mm para
posiciones de 42 a 58 mm. Las posiciones corresponden a la posición del centro de la
fuente respecto del tope del catéter. El punto de calibración se encontró a una distancia
de (52 ± 1) mm. Puede apreciarse efectivamente en la figura 4, trabajando en el punto
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Figura 3: Cámara de Ionización (izq.), electrómetro (al centro) y equipo de braquiterapia (der.)
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de calibración, puede asegurarse que eventuales variaciones (pequeñas) alrededor del
punto de calibración, no se introducirán cambios significativos en la lectura.
2. Determinación de la lectura
Una vez determinado el punto de calibración, su ubicó la fuente en esa posición y se
realizaron dos inserciones de la fuente. Para cada inserción se obtuvo una serie de 5
lecturas de corriente y carga total colectada y se verificaron las condiciones requeridas
según lo especificado en los ítems 5.v y 5.vi de la Parte I . La lectura promedio de
ambas inserciones fue (59,86 ± 0,01) nA. Se resumen los resultados en la tabla 1.
Inserción 1 Inserción 2:
Lectura promedio: 59,85 nA [ 3590,65 nC ] 59,87 nA [ 3591,98 nC ]
Lectura máxima: 59,86 nA [ 3591,80 nC ] 59,87 nA [ 3592,10 nC ]
Lectura mínima: 59,83 nA [ 3589,2 nC ] 59,87 nA [ 3581,8 nC ]
Diferencia % entre lectura máxima
y mínima:
0,05% [ 0,07% ] 0,00% [ 0,01% ]
Promedio de ambas inserciones: 59,86 nA [ 3591,31 nC]
Diferencia % entre las lecturas
obtenidas en cada inserción:
0,017% [ 0,008%]
Tabla 1: Resumen de las lecturas de corriente [carga colectada]. Las lecturas de carga colectada fueron corregidas por la eficiencia de colección (0,999 )
3. Determinación de
Se efectuaron las medidas de temperatura y presión para determinar el factor de
corrección correspondiente. Los valores de referencia según el certificado de
calibración son
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Los valores de presión y temperatura registrados al momento de la medición fueron
y . El factor de corrección se calculó a
partir de como:
4. Determinación del factor
Se efectuó una tercera inserción y se efectuó una serie de 5 mediciones con un voltaje
de operación de 151 V. A partir de ésta y de las lectura media obtenida en la segunda
inserción, se calculó la corrección por recombinación como.
5. Determinación de la intensidad de kerma en aire
El certificado de calibración de la cámara indica
La intensidad de kerma en aire se calculó entonces a partir de los factores de
calibración y las correcciones calculadas, como:
BIBLIOGRAFIA
International Atomic Energy Agency. Aspectos Físicos de la garantía de calidad
en radioterapia: Protocolo de control de calidad, IAEA TEC – DOC 1151. (2000)
International Atomic Energy Agency. Calibración de fuentes de fotones y rayos
beta usadas en braquiterapia, IAEA TEC – DOC 1274/S. (2004)
International Commission on Radiation Units and Measurements. Dose volume
specification for reporting intracavitary therapy in gynecology, ICRU Report 38,
Bethesda, MD (1985).
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University of Wisconsin Accredited Dosimetry Calibration Laboratory.
Certificado de calibración. Apéndice: Description of reported UW – ADCL well
typer ionization chamber calibration coefficients. ( (2005)
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