![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image002.gif")
Herramienta
de cálculo de blindaje para adaptar un bunker de braquiterapia de al=
ta
tasa de dosis de Iridio 192 a Cobalto 60
Calculation tool to adapt a high dose rate
brachytherapy bunker from Iridium 192 to Cobalt 60
Vilma Nohemí Yanchapanta
Bastidas[1], Ri=
chard
Willians Pachacama Choca[2], Li=
zbeth
Sofía León Quishpe[3]
Recibido: 10-06-2019 / Revisado:
15-07-2019 /Aceptado: 04-08-2019/ Publicado: 06-09-2019
Abstract . &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; DOI: https://doi.org/10.33262/cienciadigital.v=
3i3.3.811
&=
nbsp;
Until the end of the last decade, the
most widely used equipments for performing high=
dose
rate (HDR) brachytherapy were based on the use of equipment with Iridium 192
radioactive sources, but in recent years equipment with sources of Cobalt 60
has been introduced to the market. Therefore, a thickness addition will be =
necessary
in the protection barriers of the bunker due to the radiating characteristi=
cs
of the Co-60, generating the need to develop a method of calculation of
shielding in an agile and simple way. These calculated thicknesses should
attenuate radiation at 100 uSv / week in contro=
lled
areas and 20 uSv / week in uncontrolled areas. =
The
thicknesses of the barriers obtained with this methodology were compared wi=
th
the methodologies of calculations issued by the International Atomic Energy
Agency and the reports of the National Council for Protection and Measureme=
nt
of Radiation, observing a percentage difference of less than one. To make u=
se
of this methodology, it is recommended to have the calculation memory of the
bunker to be adapted, to maintain the initial position of the source and the
arrangement of the adjoining romos.
=
=
Keywords:
Brachytherapy, high dose rate, cobalt =
60,
iridium 192, bunker
&=
nbsp; Resumen.
Hasta
fines de la década pasada, los equipos más difundidos para
realizar braquiterapia de alta tasa de dosis (HDR) se basaban en el uso de
equipos con fuentes radiactivas de Iridio 192, pero en los últimos
años se han introducido al mercado equipos con fuentes de Cobalto 60=
, por
lo que será necesario una adición de espesor en las barreras =
de
protección del bunker debido a las características radiantes =
del
Co-60, generando la necesidad de desarrollar un método de cál=
culo
de blindaje de una manera ágil y sencilla. Dichos espesores calculad=
os
deben atenuar la radiación a 100 uSv/sem=
ana en
las zonas controladas y 20 uSv/semana en zonas =
no
controladas. Los espesores de las barreras obtenidos con esta
metodología, fueron comparados con las metodologías de
cálculos emitidas por el Organismo Internacional de Energía
Atómica y los reportes del Consejo Nacional de Protección y
Medición de Radiación, observando una diferencia porcentual m=
enor
a uno. Para hacer uso de esta metodología, se recomienda contar con =
la
memoria de cálculo del búnker a adaptar, mantener la
posición inicial de la fuente y la disposición de las salas
colindantes.
Palabras claves:Braquiterapia, alta tasa de dos=
is,
cobalto 60, iridio 192, bunker
Introducción.
La protección contra la
irradiación externa generada por una fuente radiactiva se alcanza
mediante la combinación de factores como: tiempo, distancia, blindaj=
e y
actividad de la fuente
Uno de estos parámetros de
protección radiológica es el espesor de cada una de las pared=
es
del bunker, que cuando se decide sustituir la fuente de Iridio 192 por una =
de Cobalto
60 origina que el blindaje del bunker sea deficiente por las diferentes
propiedades físicas de cada radioisótopo, por ejemplo, la
energía promedio de emisión gamma de la fuente de Co 60 es de
1.25 MeV frente a los 0.38MeV del Iridio 192
En correspondencia con lo antes
expuesto, el objetivo del trabajo es disponer de una metodología de
cálculo ágil, sencilla y práctica que permita adaptar =
un
bunker de irradiación destinado a Braquiterapia de alta tasa de
dosis(HDR por sus siglas en el inglés) diseñado para fuentes =
de
Iridio 192 a uno que admita realizar Braquiterapia HDR con fuentes de Cobal=
to
60.
Metodología.
Para realizar esta herramienta de
cálculo de blindaje se realizó la
investigación según el siguiente orden:
Estudio de la bibliografía existente sobre cálculos de
blindaje para salas de Braquiterapia de alta tasa de dosis
Para el estudio del estado actual de la
bibliografía existente sobre cálculos de blindaje para salas =
de
Braquiterapia de alta tasa de dosis, se consideró información de valor del mar=
co
conceptual de las recomendaciones de los organismos internacionales en el
ámbito de la protección radiológica, donde establecen =
la restricción
de dosis permisibles tanto para el Personal Ocupacionalmente Expuestos (POE=
) y público
de 20 y 1 mSv/año respectivamente
Evalúo de las principales diferencias y semejanzas existentes en=
tre
los diseños de una instalación de Braquiterapia HDR con Iridio
192 y Cobalto 60
Las principales
semejanzas existentes entre los diseños de una instalación de
Braquiterapia HDR con Iridio 192 y Cobalto 60 son: enclavamientos eléctricos y mecánicos de seguridad, el
control de acceso al bunker utilizando un dispositivo de
señalización que cuente con luces de advertencia cuando la fu=
ente
esté en estado de exposición, es decir, cuando la fuente
esté fuera de su carcasa protectora
Identificación de las características de los materiales q=
ue
serían óptimos para la adaptación
Se identificó que los materiales óptimo=
s a
utilizar en el refuerzo de las paredes del bunker a ada=
ptar, deben
ser de alto número atómico (Z)
Desarrollo de un software genérico de la nueva metodologí=
a
Para el desarrollo del software genérico de la
nueva metodología de cálculo de blindaje para adaptar bunkers=
de
braquiterapia de alta tasa de dosis se determinó los parámetr=
os necesarios,
los cuales se detallan a continuación, mismo que será program=
ado
en Excel 2016:
Características geométricas del punto de
medición: se consideró la distancia de cálculo desde la fuente al punto de
cálculo incluyendo la distancia de medición de 0.30 m fuera d=
e la
barrera (d), valor que lo recomienda el NCRP
Identificación de los tipos de radiació=
n:
para el cálculo de blindaje se consideró que para la modalidad
terapéutica de Braquiterapia todas las barreras serán
consideradas primarias
Identificación de las áreas colindantes,
factores de uso y ocupación: las areas colindantes a las paredes del
bunker fueron clasificadas como zonas controladas y no controladas
Tabla 1. Factor de
ocupación.
|
Tipo de
Área |
NCRP 151 |
IAEA SRS 47 |
|
|
Zonas
controladas, Oficinas, Recepciones, Salas de espera con personal, Salas de
planificación de tratamiento, etc. |
1 |
1 |
|
|
Otras sa=
las
de tratamiento, Salas de exploraciones |
1/2 |
1/2 |
|
|
Pasillos,
Áreas de descanso del personal |
1/5 |
1/4 |
|
|
Puerta d=
e la
sala de tratamiento |
1/8 |
- |
|
|
Ba&ntild=
e;os
públicos, áreas al aire libre con asientos, Salas de espera=
sin
personal, Zonas de espera del paciente |
1/20 |
1/16 |
|
|
Escalera=
s,
Áreas peatonales, Ascensores sin personal, Áreas de
estacionamiento sin personal |
1/40 |
1/16 |
|
Las capas décimo reductoras (TVL por sus sigla=
s en
inglés) es una característica propia cada radioisótopo,
estos valores dependen de la energía y del tipo de material (Tabla 2=
)
Tabla 2. Valores de TVL para
Ir-192 y Co-60
|
|
Iridio
192 |
|
|||
|
Material |
Densidad
(g/cm3) |
TVL1
(cm) |
TVLe (cm) |
TVL1
(cm) |
TVLe (cm) |
|
Hormigón |
- |
21,8 |
|||
|
Plomo |
- |
4,1 |
|||
|
Acero |
- |
7,1 |
Cálculo de blindaje
Debido a q=
ue
se considera en braquiterapia solo barreras primarias, estas fueron calcula=
das
determinando el factor de transmisión aplicando la ecuación 1=
;
|
|
( 1 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image004.gif")
=
Donde: ![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image006.gif")
es la tasa de kerma de referencia =
en
aire (RAKR por sus siglas en
inglés): ![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image008.gif")
representa la actividad total de la
fuente de radiación, su unidad es MBq: t=
es el
tiempo de duración promedio del tratamiento (en horas); n representa=
el
número promedio de tratamientos llevados a cabo en una semana, los
subíndices i,j representan a la fuente de
Iridio 192 y Cobalto 60 respectivamente.
=
Una vez determinado todos los parámetros de cálculo se
procedió a determinar el espesor de las barreras, calculando el
número de TVL, representada con N
|
|
( 2 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image010.gif")
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
|
Donde: &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p;
|
( 3 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image012.gif")
Una vez
determinado el espesor de cada una de las paredes, se comprobó que l=
os
espesores calculados sean capaces de atenuar la radiación por debajo=
de
la tasa de dosis instantánea (IDR por sus siglas en inglés) e=
n el
punto de medición.
|
|
( 4 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image014.gif")
Donde
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image016.gif")
es la tasa de dosis que llega al punto de cálculo,=
se expresa
en (uGym2/h), su calcula de la siguiente manera:
|
|
( 5 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image018.gif")
Resultados y Discusión.
=
Después de haber analizado todos los parámetros de
cálculo para los espesores de las barreras para cualquiera de las dos
fuentes radiactivas, se llega a la ecuación 6, la cual nos ayuda a
calcular de una forma ágil y sencilla el espesor final de las barrer=
as
del bunker para el Cobalto 60.
|
|
( 6 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image020.gif")
Pa=
ra
verificar que el ![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image022.gif")
sea capaz de cumplir con la restricción de dosis fuera del
bunker se calcula el IDRj de la siguiente manera (ecuaci&oa=
cute;n
7):
|
|
( 7 ) |
![](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image024.gif")
Aplicando
la ecuación 6, se procedió a calcular los espesores de las
barreras primarias, utilizando la restricción de dosis P y el factor=
de
ocupación T establecidos en los documentos de IAEA SRS 47 y NCRP 151
para instalaciones de Braquiterapia HDR con fuente de Ir-192 o Co-60, al
comparar los resultados obtenidos por las metodologías de cál=
culo
existentes con la propuesta se obtuvieron los resultados que se representan=
en
la tabla 3, 4, 5 y 6:
Al comparar los espes=
ores
calculados para las barreras primarias aplicando las metodologías
existentes, utilizando las restricciones de dosis (P) y factor de
ocupación (T) recomendados en los reportes de la IAEA SRS 47 y NCRP =
151
es posible observar diferencias, debido a que no existe un consenso de valo=
res
de P y T, mientras que al comparar con la metodología propuesta no
existe variación (Tabla 3 y 4).
Del análisis de
los resultados se puede ver que la diferencia de espesor más
significativa fue de -25%. Esto se debe a que en el cálculo se
utilizó los valores de P y T recomendados en cada uno de los documen=
tos
mencionados (Tabla 5). Por ejemplo en los puntos C y D tienen la mayor
diferencia porcentual, debido a que la restricción de dosis establec=
ida
para público por el NCRP 151 es 20 uSv/s=
emana
mientras que la recomendada por el IAEA SRS-47 es de 6 uSv/semana.
Así también en el punto B hay un variación de -14% ent=
re
el resultado obtenido por la NCRP 151 versus el IAEA SRS-47 debido a que, el
primero recomienda un valor de T=3D1/5 mientras que el segundo sugiere un v=
alor
de T=3D1/4 (Tabla 5).
Después de hab=
er
realizado todos los cálculos de las barreras primarias de
protección radiológica se comprobó que los resultados
obtenidos cumplen con la restricción de dosis establecidas en las
recomendaciones del NCRP 151, IAEA SRS 47 (Tabla 6), donde se observa que e=
l PIDR
es menor a 7,5 uSv/h.
Tabl=
a 3:
Comparación de los espesores finales de las barreras primarias del
búnker para Cobalto 60 determinados con la metodología del NC=
RP
151 y metodología propuesta
|
Punto de
cálculo |
Espesor de
barrera (cm) metodolog&iacu=
te;a
del NCRP 151 |
Espesor de
barrera (cm) METODOLOGÍA PROPUESTA |
|
PA |
57,7 |
57,7 |
|
PB |
60,14 |
60,14 |
|
PC |
49,1 |
49,1 |
|
PD |
37,63 |
37,63 |
Tabl=
a 4:
Comparación de los espesores finales de las barreras primarias del
búnker para Cobalto 60 determinados con la metodología de la =
IAEA
SRS-47 y metodología propuesta
|
Punto de cálculo |
Espesor de
barrera (cm) metodolog&ia=
cute;a
de la IAEA SRS-47 |
Espesor de
barrera (cm) METODOLO=
GÍA
PROPUESTA |
|
PA |
58,17 |
58,17 |
|
PB |
66,10 |
66,10 |
|
PC |
62,33 |
62,33 |
|
PD |
50,46 |
50,46 |
Tabl=
a 5:
Diferencias porcentuales entre los espesores finales de las barreras primar=
ias
de acuerdo a los valores de P y T establecido en IAEA SRS 47 y NCRP 151 par=
a el
equipo de Braquiterapia HDR con fuente de Cobalto 60
|
Punto de
cálculo |
Diferencia (=
%)
NCRP 151 vs IAEA SRS- 47 |
|
PA |
-1 |
|
PB |
-9 |
|
PC |
-21 |
|
PD |
-25 |
Tabla 6: Tasa de dosis instantánea=
(IDR)
fuera del búnker de
Braquiterapia HDR con fuente de Co-60 de acuerdo a P y T establecidos =
por el
NCRP 151 e AIEA SRS 47.
|
Puntos de cálculo |
NCRP 151 IDR (uSv/h) |
IAEA SRS-47<= o:p> IDR (uSv/h) |
METODOLOG&Ia=
cute;A
PROPUESTA IDR (uSv/h) |
|
PA |
5,89 |
7,07 |
7,07 |
|
PB |
5,89 |
4,00 |
4,00 |
|
PC |
6,67 |
2,00 |
2,00 |
|
PD |
6,67 |
2,00 |
2,00 |
Conclusiones.
·
Para realiz=
ar el
cálculo de blindaje para la adaptación del búnker de
Braquiterapia HDR con Iridio 192 a Cobalto 60 aplicando la nueva
metodología, se deben mantener constantes varios parámetros de
diseño tales como: factores de ocupación de cada área =
colindante,
restricción de dosis para cada área colindante, tiempo promed=
io
de tratamiento y número de pacientes tratados por semana,
posición de la fuente, distancias de cálculo.
·
Los espesor=
es
determinados de acuerdo a las recomendaciones de la NCRP 151 son menores a =
los
calculados con IAEA SRS- 47, debido a que la restricción de dosis P =
del
NCRP 151 es mayor tanto para POE y público (1mSv/año y 5
mSv/año respectivamente), frente a los establecido por el IAEA SRS-47
(0,3 mSv/año para Público y 6 mSv/año para POE).
·
Para hacer =
uso de
esta metodología se debe contar con “la memoria de cálc=
ulo
del búnker a adaptar”, debido a que toda la metodología
propuesta, está en función de los espesores del búnker
existente.
·
Los materia=
les
óptimos para el revestimiento de las paredes del bunker de braquiter=
apia
de alta tasa de dosis con Iridio 192 a Cobalto 60 pueden ser: plomo,
hormigón, ladrillo o acero. El material que se utilizará para
reforzar el blindaje debe ser analizados considerando varios aspectos: por =
económico
se puede utilizar concreto pero este ocupa un espacio considerable, lo cual
puede disminuir las dimensiones de la sala de tratamiento, entonces se puede
tomar la alternativa de hacer uso del acero y/o plomo los cuales tienen un =
costo
superior pero ocupan menor espacio.
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Suiza: Springer International Publishing. doi:10.1007 / 978-3-319-25382-4=
![3Deditorial1.png](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image026.jpg")
PARA CITAR EL ARTÍC=
ULO
INDEXADO.
Y= anchapanta Bastidas, V., Pachacama Choca, R., & León Quishpe, L. (2019). Herramienta de cálculo de blindaje para adaptar un bunker de braquiterapia de alta tasa de dosis de Iridio 192 a Cobalto 60. Ciencia Digital, 3(3.3), 231-240. https://doi.org= /10.33262/cienciadigital.v3i3.3.811
![3Deditorial1.png](3D"PUBLICACION17VOL3.NUM33_archivos/image028.jpg")
El
artículo que se publica es de exclusiva responsabilidad de los autor=
es y
no necesariamente reflejan el pensamiento de la Revista Ciencia Digital.
El artículo queda en propiedad de la revist=
a y,
por tanto, su publicación parcial y/o total en otro medio tiene que =
ser
autorizado por el director de la R=
evista
Ciencia Digital.
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