CARRERA: INGENIERA BIOMDICAF.C.E.F.y N - U.N.C.MATERIA: MEDICINA NUCLEAR Ao: 2010Lic. G. R. Vlez Lic. A. Martnez Lic. M.L. Haye.

Medicin de la radiacin: DosimetraHay dos consideraciones diferentes en dosimetra: describir el haz de radiacin y describir la cantidad de energa que puede depositar en algn medio.Un haz de Rayos X emitidos de un blanco o un haz de Rayos emitidos de una fuente radioactiva consisten en un gran nmero de fotones, usualmente con una gran variedad de energias.Descripcin del Haz de fotones

Las cantidades que se utilizan para la descripcin del haz de fotones son:FLUENCIA:dN: Numero de fotonesda: rea transversal de una esfera donde entran los fotonesFLUENCIA DE ENERGIA:dEfl: Suma de la energia de todos los fotones que pasan por daSi es un haz monoenergticoCantidad de energa que pasa por unidad de rea

TASA DE FLUENCIA:Cantidad de fotones que ingresan por unidad de area por unidad de tiempoTASA DE FLUENCIA DE ENERGIA:Cantidad de energa que pasa a travs de una unidad de rea por unidad de tiempo

Descripcin de la deposicin de energaLa transferencia de energa de un fotn al medio se hacia en 2 etapas: el fotn interacciona con el tomo causando que los electrones se pongan en movimiento luego los electrones de alta energa trasferan esta a travs de ionizaciones y excitaciones

KERMAdEtr es la energa cintica transferida de los fotones incidentes a los electrones.Esta es la cantidad que conecta la descripcin del haz de radiacin con los efectos que puede producir.Tambin:Haces monoenergticosEspectrosEs una cantidad fcil de calcular, pero difcil de medir

EXPOSICIONdQ es el valor absoluto de la carga total de iones de un mismo signo que se producen en aire cuando todos esos iones (positivos y negativos) son liberados por fotones en un dm y son completamente parados en aire.Esta cantidad da la capacidad que tiene el haz de radiacin de ionizar aire.Es una cantidad que solo sirve en aire, para fotones y energas menores de 3 MeV

DOSIS ABSORBIDAdEab es la energa que queda retenida en el medioTambin:La unidad que se utiliza para la Dosis absorvidaEs una cantidad que sirve en cualquier material, cualquier tipo de radiacin y cualquier energa.

Relaciones entre las cantidadesKERMAY tenamosObtenemos:EXPOSICIONLa exposicin es la ionizacin equivalente al KERMA de colisin en aire

Podemos calcular X a travs de Kcol conociendo la carga de ionizacin producida por unidad de energa depositada por fotones es la energa media requerida para producir un par de iones en aire es la energa media por unidad de cargaAdems la Exposicin en un punto esta relacionada con la de otro punto a travs de la ley de inversa del cuadrado

ODOSIS ABSORBIDAEQUILIBRIO ELECTRONICOSuponemos que en una irradiacin, todos los e- viajan hacia delante y una distancia R (rango) y los fotones no se atenuan.El nmero de e- que se pone en movimiento en cada cuadrado es el mismo

Si medimos la ionizacion en D, tendremos la ionizacin total del haz que ingreso en A. La dosis absorbida es proporcional a la ionizacin producida en cada cuadro, por lo tanto comienza en cero y alcanza su valor mximo en R.As vemos que nuestra relacin entre Dosis Absorbida y Kerma es solo vlida cuando existe el equilibrio electrnico, es decir cuando hay un equilibrio entre dosis y kerma.Si tenemos en cuenta la atenuacin del haz, entonces

Teora de la cavidad de BRAGG-GRAY La dosis absoluta solo puede medirse por calorimetra. La mayoria de las mediciones de hoy en da se realizan sobre medir ionizacin y calcular la dosis corrigiendo por factores de cambio.Supongamos que introducimos en nuestro medio una cavidad llena de aire. Se producirn ionizaciones en el aire de la cavidad, dando lugar a deposicin y/o absorcin de energa en ese aire. Es posible recolectar la carga producida.

Podemos relacionar la dosis absorbida en el gas con la ionizacin producida en el gasSi asumimos que la cavidad de aire es tan pequea que no afecta la fluencia de fotones en el medio, el aire en la cavidad ver la misma fluencia de e- que las paredes. EntoncesRelacin promedio de poderes de frenadoLa importancia de la Frmula de BRAGG-GRAY es que relaciona la ionizacin en una cavidad con la dosis absorbida en la pared que rodea la cavidad

Relacin entre fluencia de energa y exposicinSupongamos un haz de RX incidiendo en la unidad de rea A. Imaginemos una pequea masa de aire en P (centro de A). La E absorbida por la masa es (ab/)aire.Como 1 R es la E de absorbida en aire por 0.00876 J/Kg.R, una expresin alternativa para la E absorbida esFluencia de E por R

Tasa de exposicin para emisores Gamma = constante de tasa de exposicinFluencia de fotones por RoentgenUtilizando el hecho de que = hFluencia de fotones por R

Dispositivos para la medicin de RadiacinCmara de IonizacinTenemos una cavidad de aire en un volumen y es irradiada uniformemente. Suponemos que la distancia entre la esfera exterior e interior es igual la mximo rango de los e- generados en aire.Si el N de e- que entran en la cavidad es igual al que sale, tenemos equilibrio electrnico. Supongamos que podemos medir la carga de ionizacin producida en la cavidad por los e- liberados en el aire que rodea la cavidad

Si conocemos el volumen o la masa de aire de la cavidad, podemos calcular la carga por unidad de masa o X en el centro de la cavidad.Si ahora comprimimos la pared de aire a una cscara slida, tenemos una cmara dedal (la pared es equivalente a aire).El espesor de la pared debe ser tal que tengamos equilibrio e- dentro de la cavidad.La superficie interior esta revestido por un material especial conductor.El otro electrodo es una varilla de bajo Z (aluminio o grafito) en el centro y aislado elctricamente de la pared.Se aplica un V entre los 2 electrodos para colectar los iones

Caractersticas deseables en un cmaraVariacin mnima en sensibilidad o en su factor de calibracin para un rango grande de energasDebe tener un volumen adecuado para el rango de X que medimos, ya que la sensibilidad es proporcional al volumen.Variacin mnima de la sensibilidad con la direccin del haz.Minimizar la fuga del tallo (stem effect)La cmara debe ser calibrada para todas las calidades de radiacin de inters.Debe tener perdidas mnimas por recombinacin (E altas o pulsantes).

Tipos de Cmaras de IonizacinCmara de CondensadorConsiste en una pared equivalente a aire con un recubrimiento conductor de la electricidad.El electrodo central esta conectado a un conductor dentro de un hueco de un aislante de poliestireno. Esto forma un capacitor, capaz de acumular carga.El aparato encargado de medir la carga es un electrmetro.Cuando la radiacin produce iones, estos son recolectados por las placas del capacitor, disminuyendo su carga total. Esta disminucin es proporcional a X.Solo sirve para E

Cmara FarmerLa pared es de grafito y el electrodo central de aluminio.V = 0.6 cm3 nominal. Junto al electrmetro (mide carga de ionizacin) forman el dosmetro.

Cmara de placas planas paralelasEl espaciamiento entre placas es pequeo (~2 mm).Tiene una ventana (0.02 mm, poliestireno) que permite medir en la superficie del fantoma o cerca de ella.Es mayormente utilizada en calibracin d haces de electrones

Medicin con una cmaraDetectores de estado slido - DIODOSPodemos detectar radiacin a travs de la ionizacin que produce en un slido.

Los diodos son tpicos dispositivos con una juncin p-n. Si alteramos el dopaje de dispositivo, podemos hacer un detector de luz o RX.

PQRS corresponde a X = 15 R/s. Mas all de Q (R y S) est la zona de rotura del diodo, donde V>0 (ms de 300 mV lo queman).Si vemos la lnea BB, Para un V determinado, obtengo una relacin lineal entre X y la corriente.Esto se utiliza para X entre 1mR/s y 15 R/sSirve para hacer dosimetria in vivo.

Dosimetra por Termoluminiscencia (TLD)Ciertos materiales cristalinos, cuando se calientan, emiten luz proporcional a la cantidad de dao por radiacin que tiene.La emisin de luz por la aplicacin de calor se llama termoluminiscencia.Midiendo la luz emitida uno puede determinar la dosis por radiacin recibida por el material.Fluoruro de Litio (LiF) es el material mas popular para TLD

Para medir esta dosis, calentamos el material TLD irradiado en un calentador y un tubo fotomultmetro convierte la luz emitida en una corriente elctrica, que puede ser amplificada y medida.Rango: 10-5 Gy 103 GyAl ser pastillas muy pequeas, se pueden utilizar para medir dosis en cavidades chicas. Es muy til para medir en lugares con grandes gradientes de dosis.Dosimetra QumicaLa energa absorbida de la radiacin puede producir un cambio qumico en el medio absorbente, y la cantidad de este cambio se puede usar para medir dosis.M es la concentracin de iones frricosG es el nmero de molculas de l producto producidas por 100 keV

La cantidad de iones frricos producidos por la radiacin se puede determinar midiendo la densidad ptica (o absorbancia A) de la solucin y comparndola con la solucin sin irradiarI0 es la intensidad de la luz incidente chocando contra una clula de cuarzo que contiene la solucinIt es la luz trasmitidaLa dificultad con estos materiales es que es difcil mantener las condiciones ambientales propicias para su utilizacin.

Dosimetra con FilmLos RX tienen la propiedad de afectar un film de la misma manera que la luz.El film contiene cristales muy pequeos de bromuro de sodio, que cuando son irradiados sufren una transformacin qumica la que da lugar a una imagen latente. Cuando el film se revela, los cristales afectados se reducen a granos de plata. El film se fija. Luego se remueven los granos sin afectar y conseguimos que la plata fijada oscurezca el film.

El grado de oscuridad del film depende de la cantidad de plata depositada, y por lo tanto de la energa absorbida de la radiacin.El grado de oscuridad del film se mide determinando su densidad ptica con un densitmetroI0 es la intensidad de la luz colectada sin el filmIt es la luz trasmitida a travs del film

Curvas sensitomtricas para Kodak XV-2 y Kodak RPM-2

CalorimetraEs el mtodo bsico para determinar dosis absorbida en un medio.El principio es que la E absorbida en un medio de la radiacin aparece como E calrica y como un pequeo cambio qumico (defecto calrico). Esto hace que la Temperatura del medio aumente.Si aislamos trmicamente un pequeo volumen del resto,Si dejamos de lado el defecto calrico, la absorcin de 1 Gy en agua

Ya que e calor especfico del agua es 1 cal C/g, lo que nos da un cambio en temperatura de

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