Metrología Radiaciones Ionizantes
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7/25/2019 Metrologa Radiaciones Ionizantes
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Jornada Da de la Metrologa
20 de Mayo 2013
INTI
Margarita Sarav
C.N.E.A
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
Es bien conocido por todos las aplicaciones beneficiosas de las RI
en la medicina, industria, medioambiente, etcCalidad y seguridad son dos condiciones que deben cumplirsecuando se trabaja con RI.
Calidad: para que el uso de las radiaciones satisfaga el objetivo
propuestoSeguridad: debido a los efectos nocivos de las radiaciones se debetrabajar siguiendo normas especficas en cada caso.
Esto hace que deban medirse con la exactitud necesaria losdistintos tipos de radiaciones ionizantes en sus diversasaplicaciones. Por ello la metrologa de RI juega un papelfundamental en este campo.
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
La metrologa de RI resulta compleja por los
fenmenos que encierra y trata:diferentes tipos de radiacin (alfa, beta,
gamma, rayos X, neutrones, protones, etc)
la energa de cada tipo de radiacinlas interacciones con el medio
los tipos de deteccin
Esto que hace que los valores de incertidumbre que semanejan sean muy superiores a los de otras ramas dela metrologa
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Apl icaciones de las RI
Nivel procesos por radiacin (esterilizacin deproductos mdicos, tratamiento de alimentos, de
polmeros, etc)Nivel radioterapia (radioterapia con haces externos,braquiterapia)
Nivel diagnstico (convencional, mamografa, TC)Niveles radioproteccin (con haces externos,dosimetra personal, contaminacin superficial)
Nivel ambiental (ambiental gamma, sustanciasradiactivas en el medioambiente)
Nivel medicina nuclear (radionucledos usados enel diagnstico y en terapia)
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Apl icaciones de las RI
Dentro de cada aplicacin se pueden empleardiferentes tipos de radiaciones (partculas, rayos X,radiacin gamma,etc) y diferentes rangos de energapara cada tipo
Cada rea maneja distintas magnitudes:radiomtricas, dosimtricas, de radioproteccin, deactividad de un radionucleido y sus asociadas.
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA: NIVEL RADIOTERAPIA
La magnitud que se usa es la Dosis absorbida, D (Gy)El cncer es un problema de cuidado de salud muy significativo;aproximadamente el 50% de los pacientes con cncer son tratdoscon radioterapia en alguna etapa del tratamiento.
La radioterapia usa tecnologa compleja que incluye radiacin demegavoltaje, la cual si no es tratada con cuidado puede conducir
a errores significatvos en el tratamiento del paceinte como astambin exposicin del personal
La Comisin Internacional de Unidades de Radiacin, ICRU, ensu Reporte 24, concluye que existe evidencia que para cierto tipo
de tumores es necesaria una exactitud de 5% en la dosis quese entrega al volumen blanco, si se piensa en la erradicacin deltumor primario. Algunos mdicos requieren lmites msestrictos, de 2%, pero en esos aos (1976) no era posible
alcanzarlos
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA: NIVEL RADIOTERAPIA
An actualmente no se alcanzan esos valores en la dosisentregada al paciente de modo que se considera que el objeivo es5% para 1 desviacin estandar
El requerimiento de una exactitud 5% podra interpretarse comouna tolerancia en la desviacin entre la dosis prescriptaclnicamente y la dosis dada al volumen blanco.
Sea como fuere , en la radioterapia moderna es necesario conocercon gran exactitud la dosis entregada al volumen blanco
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
NIVEL RADIOTERAPIA EXTERNA
El medio de inters es el agua: Dw absorbida en aguaActualmente los patrones primarios desarrollados por
algunos NMI se basan en mediciones con cmara de
ionziacin o con calormetro
Cmara de IonizacinD
aire
= Q/m. (W/e)aireDw = Daire . (S/)w, aire
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
Cmara de ionizacin
El electrodo de polarizacin est conectado directamente a la fuente de tensin
El elecrodo de medicin est conectado a tierra
a travs de un electrmetro de baja impedancia
a fin de medir la corriente o carga producida en
el volumen sensitivo de la cmara.
El electrodo de guarda est a tierra y sirve
para 1) definir el volumen sensitivo de la
cmara; 2) previene la medicin de
corrientes de fuga de la cmara
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
NIVEL RADIOTERAPIA EXTERNA
Calorimetra: Dw
= cpT
i) calormetro de grafito: se mide el aumento detemperatura en un cuerpo trmicamente aislado deotros cuerpos que lo rodean (jackets) por medio de
gaps de vaco. Para pasar de dosis en grafito a dosisen agua deben haese correcionesii)calormetro de agua: se hace uso de la baja
difusividad trmica del agua, lo que permite medir el
aumento de temperatura diretamente en un punto enagua. La medicin es complicada debido a la prdidaconductiva de calor (o ganancia) y por el defecto decalor inducido por radilisis
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DOSIMETRA
NIVEL RADIOTERAPIA EXTERNA
Calorimetra:
ii)calormetro de agua:Dw = cpTPara Dw = 1 Gy T = 0,24 mK
Se hace uso de la baja difusividad trmica del agua, loque permite medir el aumento de temperaturadiretamente en un punto en agua. La medicin escomplicada debido a la prdida conductiva de calor
(o ganancia) y por el defecto de calor inducido porradilisis
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
NIVEL RADIOTERAPIA EXTERNA
Condiciones de calibracin de cmaras deionizacin (en cobalto 60)
Maniqu agua
Tamao del maniqu 30cmx30cmx30cmDistancia Fuente-Cmara 100 cm
Tempertura de referencia T0 200 C
Presin atmosfrica P0 101,325 kPa
Humedad relativa del aire 50%
Punto de referencia centro de la cavidad, sobre el eje
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
NIVEL RADIOTERAPIA EXTERNA
Cantidad de mquinas de megalvotaje en Argentina: 11780 Aceleradorles Lineales; 37 mquinas cobaltoterapiaDe los 80 AL slo 16 tienen MLC
En la figura se observa que entre los aos 2001 y 2011/2012 la
cantidad de AL instalados en el pas se ha duplicado, en tanto quela cantidad de mquinas de cobaltoterapia se ha reducido en un
43%
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA RDIOTERAPIA EXTERNA
Equipo de telecobaltoterapia
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA RDIOTERAPIA EXTERNA
Acelerador lineal
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibrac in
Calibracin en aire, cobalto 60
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracin
Calibracin en agua, cobalto 60
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracin
NIVEL RADIOTERAPIA (externa)
ENERGA DEL COBALTO 60 (acreditado por el OAA, desdeel ao 2004)
Patrn secundario N.E. 2611 (0,6 cm3) trazable al BIPM
Se calibran aprox. 50 dosmetros por ao, en trminos dekerma en aire y de dosis en agua.
La incertidumbre de los coeficiente de calibracinobtenida en el CRRD para NKaire es 0,9% (k=2) y para Dwes 1,2% (k=2)
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades metrolgicas
NIVEL RADIOTERAPIA (externa)
Rayos X de energas medias (100 300 kV): terapiaconvencional
- Patrn secundario N.E. 2611 y cuatro calidades de
haces trazables al BIPM (85kV, 0.142mmCu; 130kV,0.487mmCu; 180kV,0.997mmCu; 250kV,2.495mmCu)
- Se calibran aproximadamente 5 dosmetros por
ao en trminos de kerma en aire
- La incertidumbre del coeficiente de calibracin entrminos de kerma en aire, N
Kaire
es 1,2% (k=2)
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
Radioterapia externa
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METROLOGA DE RADIACIONES IONIZANTES:
DOSIMETRA
Determinacin de la dosis en agua usando cmaras de
ionizacin calibradasa) Protocolo basado en el coeficiente de calibracin en
trminos de kerma en aire, NKaire, en un haz de60Co
Dw = MQ . NK,Co .(1-g) . km . katt . kcel . sw, air . pq
b) Protocolo basado en el coeficiente de calibracin entrminos de dosis en agua, ND,w, en un haz de
60Co
Dw = MQ . ND,w kQ, Q0
La incertidumbre de Dw es 0,9% en60Co y 1,5% para
rayos X altas energas
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracinNIVEL RADIOTERAPIA : BRAQUITERAPIA
- Magnitud de inters: tasa de kerma en aire de referencia,que es la tasa de kerma en aire a 1 metro de la fuenteradiactiva
- Patrn Secundario Standard Imaging modelo 1000,trazable al NIST para fuentes de 137Cs, y de 192Ir
- Capacidades de calibracin:cmara de pozo-electrmetro en energa del 137Cs,
aprox. 3 cmaras/ao
fuentes selladas (tubos) de137
Cs de baja tasa dedosis. aprox. 9 servicios totalizando 60 fuentes/aofuentes selladas de altas tasa de dosis, de 192Ir: aprox: 3
servicios/ao . SLO 6 EQUIPOS DE ALTA TASA EN ELPAS
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracin
NIVEL RADIOTERAPIA : BRAQUITERAPIA
Cmara de pozo Patrn Secundario Standard Imagin g
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibrac in
Nivel Radiop rotecc in: el objet ivo es contro lar losvalo res de dosis a los q ue estn expuestos lo spacientes, los trabajado res ocupacionalmenteexpuestos y el pblic o en general.
Magnitudes de inters:
Kerma en aire, Kaire , en Gy
Dosis equivalente ambiental H*, en Sv
Dosis equivalente personal HP(10), en Sv
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracin
Nivel Radioprotecc in:
Patrn Secundario N.E. 2575 (600 cm3)
Trazable al BIPM para H*, en 137Cs y 60Co
Trazable al PTB para Kaire en137Cs , 60Co y rayos X
energas medias Serie ISO 4037
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades de calibracin
NIVEL RADIOPROTECCINSala de cali lb racin
Irradiado r gamma dual
Hopewel l Design s137Cs y 60Co
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de
CNEA (CRRD)
Nivel Radiopro teccin
i) Detectores de radiacin para control de reas en trminos de H*- 137Cs (662 keV) y 60Co (aprox. 1,2 MeV):150 detectores/ao, totalizando 2250 puntos de calibracin (5
puntos x 3 escalas)
Incertidumbre:
6% y
7% (k=2), respectivamenteii)Detectores de radiacin para control de reas en trminos deKaire:
37Cs y 60CoIncertidumbre 6% (k= 2)
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de
CNEA (CRRD). Capacidades metro lg icas
ii) Dosmetros personales de pelcula o TLD, en trminos deHP(10)137Cs (662 keV) y 60Co (aprox. 1,2 MeV)rayos X de energas medias definidas en Norma ISO 4037,Espectros de la Serie ancha (W): 45 , 57, 79, 137, y 173 keV
Aprox. 20 lotes de dosmetros pesonales/ao,totalizando 200 puntos de calibracin en unaenerga: 1000 puntos de calibracin en total (3nergas W + las 2 gammas)
Incertidumbre 5% para 137Cs y 60CoIncertidumbre 7% para rayos X Serie W
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de
CNEA (CRRD). Capacidades metro lg icas
ii) Dosmetros personales electrnicos, en trminos de HP(10)
137Cs (662 keV) y 60Co (aprox. 1,2 MeV)rayos X de energas medias definidas en Norma ISO 4037,
Espectros de la Serie ancha (W): 45 , 57, 79, 137, y 173 keV
Aprox. 20 lotes de dosmetros pesonales/ao, totalizando 200puntos de calibracin en una energa: 1000 puntos decalibracin en total (3 nergas W + las 2 gammas)
Incertidumbre 5% para 137Cs y 60CoIncertidumbre
7% para rayos X Serie W
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de
CNEA (CRRD). Capacidades metro lg icas
ii) Irradiacin calibrada dosmetros personales en trminos deKaire
137Cs (662 keV) y 60Co (aprox. 1,2 MeV)rayos X de energas medias definidas en Norma ISO 4037,
Espectros de la Serie ancha (W): 45 , 57, 79, 137, y 173 keV
Incertidumbre
5% para 137Cs y 60CoIncertidumbre
7% para rayos X Serie W
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de
CNEA (CRRD). Capacidades metro lg icas
Radiacin beta
Calibracin de dosmeros pesonalespara energas de
90
Sr +90
Y, en trminos de HP (0,07) :en ensayo
Irradiador beta Patrn SecundarioTrazable al PTB
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades metrolgicas
NIVEL RADIODIAGNSTICO
El ob jetivo es la ob tenc in de imgenes de buena calidaddism inuyendo la dos is en el paciente y trabajado res expuestos
Convencional y TC (35 - 150 kV)
Equipo de rayos X convencional Philips y Siemens 300
Diagnstico en mamografa
(20 a 50 kV)
Equipo de rayos X para
mamografa, blanco de .........
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Capacidades metrolgicas
NIVEL RADIODIAGNSTICO
El ob jetivo es la ob tenc in de imgenes de buena calidaddism inuyendo la dos is en el paciente y trabajado res expuestos
Convencional y TC (35 - 150 kV)
Equipo de rayos X convencional Philips y Siemens 300
Diagnstico en mamografa
(20 a 50 kV)
Equipo de rayos X para
mamografa, blanco de Molibdeno
L b t i d C lib i D i t i d CNEA
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD). Calidades de radiacin en radiodiagnstico
CALIDAD ORIGEN FILTRO ADICIONAL APLICACIONES
RQR Haz emergente del
equipo
Radiografa
general, dental,
fluoroscopa,mediciones en aire
RQA Haz con filtro
adicional
Al Mediciones detrs
del paciente (sobre
intensif de imagen)
RQT Haz con filtro
adicional
Cu TC, mediciones en
aire libre
RQR-M Haz emergente del
equipo
Mamografa,
mediciones en aire
libre
RQA-M Haz con filtro
adicional
Al Estudios
mamografa
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In tercomparac iones dos imtr icas1. OIEA
Dosis en agua 1 vez/ao
Coeficientes de calibracin de dosmetros para RT encobalto 60 : cada 3 aos
Kerma en aire nivel RP (137Cs y 60Co) : cada 2 aos
2. SIM
Coeficientes de calibracin de dosmetros para RT,rayos X de energas medias (2008)
3. EURAMET
Coeficientes de calibracin de dosmetros para RT encobalto 60
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD): Veri f icacin de dos is en radioterapia po r TLD
D = M * N * klineal * kfading * kenerga * ksoporteM lectura TLD
N (Gy/u de lectura) coeficiente de calibracin del sistema de TLD
klin -correccin por respuesta no lineal
kfad
correccin por fading
kengy - correccin por respuesta a energa (rayos X y electrones dealtas energas)
khold - correcin por presencia del soporte de TLD
0.97
0.98
0.99
1.00
1.01
1.02
1.03
1.04
1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200 2.400 2.600
Dose /Gy
Lineal (Serie1)
Fading
y = 0.9559 + (1-.9559) * exp[-ln(2)*(t-7)/18.3]
0,92
0,94
0,96
0,98
1,00
1,02
1,04
0 50 100 150
Time (d)
R
elative
R
ead
in
g
LCtrl1
LCtrl2
Lseg
Serie4
0.995
1.000
1.005
1.010
1.015
1.020
1.025
1.030
0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700
D2010
fe
n
g
y
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Laborato rio de Calib rac in Dos imtr ica de CNEA
(CRRD): Veri f icacin de dos is en radio terapia por TLD
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PASO 1: fotones de alta energacondiciones de referencia
10 cm
Campo: 10 x 10 cm2
SSD o SAD
TLD a 10 cm
PASO 2a: condiciones de referenciay no referencia sobre el eje
10 cm 10 cm
1. 7 x 7 cm2, 20 x 20 cm2, 7 x 20 cm2
2. cua: 10 x 10 cm2, 7 x 20 cm2
3. 10 x 10 cm2 , normal SSD
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RESULTS OF TLD AUDITS FOR RADIOTHERAPY YEAR 2010
-10,0%
-8,0%
-6,0%
-4,0%
-2,0%
0,0%
2,0%
4,0%
6,0%
8,0%
10,0%
0 10 20 30 40 50 60
PARTICIPANT
DOSEDEV
%
REF 10x10
7X7
20X20
7X20
10X10 WITH WEDGE
Lineal (Sup lim)
Lineal (Inf lim)
Resu ltado s de la veri f icacin de dosis en 50 centro s
de rad io terap ia (ao 2010)
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PASO 2b: Haces de electrones adrefsobre el eje (6-9 MeV, 10-15MeV)
dref
1. 6 x 6 cm2, normal SSD2. 10 x 10 cm2, normal SSD3. 10 x 10 cm2, diferente SSD
PASO 3: Haces de fotones en condiciones de referencia y no referencia
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PASO 3: Haces de fotones en condiciones de referencia y no referenciafuera del eje
Parte 1. Campos simtricos: chequeo de perfiles de haz usandoTLD
10 cm
5 cm5 cm
3 TLDs 1. 1 TLD: 10 x 10 cm2 sobre eje, abierto
2. 3 TLDs: 20 x 20 cm2 perfil X, abierto
3. 3 TLDs: 20 x 20 cm2 perfil Y, abierto
4. 3 TLDs: 20 x 20 cm2
perfil Y, con cua5. 1 TLD: 10 x 10 cm2 sobre eje, abierto
SSD/SAD setup 11 TLDs por haz
PASO 3: Haces de fotones en condiciones de referencia y de no referencia
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PASO 3: Haces de fotones en condiciones de referencia y de no referenciafuera del eje
Parte 2: Campos asimtricos
10 cm
5 cm5 cm
2 TLDs
1. 1 TLD: 10 x 10 cm2 sobre eje, abierto
2. 2 TLDs: asimtrico 10 x 10 cm2 corrido2.5 cm abierto
3. 2 TLDs: asimtrico 10 x 10 cm2 corrido2.5 cm con cua
4. 1 TLD: semi-bloqueado, 10 x 10 cm2abierto
5. 1 TLD: semi-bloqueado, 10 x 10 cm2con cua
6. 1 TLD: 10 x 10 cm2 sobre el eje, abierto
8 TLDs por hazSSD/SAD setup
-
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Campo1: Referencia Campo 2: MLC campo pequeo Campo 3: MLC Y Invertida
Campo 6: MLC Irregular
con cua
5 cm
5cm
10 cm10cm
5 cm
15cm
10cm
10 cm
5.6 cm5 cm
10 cm5cm
2.5cm
5 cm
10 cm
5cm
2.5cm
2cm
5 cm
Campo 7: Pequeo
rectangular
Campo 4: MLC Circular Campo 5: MLC Irregular
field
Verificacin dosimtrica paracampos irregulares con MLC
Paso 5 Verif icacin dos im tr ica en presenc ia de
-
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Paso 5: Verif icacin dos imtr ica en presenc ia deheterogeneidades u sando fantoma sl ido
15 cm
15cm 1
0cm
2 cm
2 cm
5 cm
2 cm
2 cm
2 cm
15 cm
15cm 1
0cm
2 cm
2 cm
5 cm
2 cm
2 cm
2 cm
Lung
15 cm
15cm 1
0
cm
5 cm
2 cm
2 cm
2 cm
2 cm
2 cm
Bone
Paso 6: Veri f ic acin Dos imtr ica 2D para campos
-
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Paso 6: Veri f ic acin Dos imtr ica 2D para campospequeos con MLC
Radiochromic film irradiation TLD irradiation
Direction of leaf
movement
Gantry
5cm
2 cm
Direction of leaf
movement
Gantry
5cm
2 cm 5cm
2 cm
Direction of leaf
movement
Gantry
5cm
2 cm
Direction of leaf
movement
Gantry
5cm
2 cm
-
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Tomoterapia
Acelerador lineal de 6 MV montado en unanillo que rota alrededor del pacienteque es continuamente trasladado atravs de este anillo, resultando en una
entrega helicoidal del haz de radiacin.Utiliza un colimador de 64 lminas parala realizacin de radioterapia conintensidad modulada (IMRT).
Los detectores de la tomografacomputarizada (CT) del gantry opuestoal acelerador lineal permite la obtencinde imgenes de megavoltage para larealizacin de radioterapia guiada porimgenes (IGRT). La planificacin detratamiento se consigue con un sistemade planificacin inversa (TomoTherapyInc., Madison, WI).
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Equipode telecobaltoterapia
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7/25/2019 Metrologa Radiaciones Ionizantes
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Gamma Kn i fe
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7/25/2019 Metrologa Radiaciones Ionizantes
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Tendencias actuales
- En el nivel RT los Laboratorios Primarios de los NMI
han comenzado a brindar los coeficientes decalibracin de los patrones secundarios en hacesde fotones y electrones de altas energas
- Sera conveniente que los Laboratorios Secundarios
se equipen con AL para brindar a los usuarios lacalibracin de dosmetros para RT en un rangoconveniente de altas energas