PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN MEDICINA NUCLEAR

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN MEDICINA NUCLEAR
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN MEDICINA NUCLEAR Parte 2. Física de las Radiaciones

Part 2. Radiation Physics
Radiation Protection in Nuclear Medicine Objetivo Familiarizarse con el conocimiento básico en física de las radiaciones; magnitudes dosimétricas y unidades para realizar cálculos relacionados; diferentes tipos de detectores de radiación y sus características, sus principios de operación y limitaciones.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Contenidos Estructura atómica Decaimiento radiactivo Producción de radionucleidos Interacción de la radiación ionizante con la materia Magnitudes y unidades de radiación Detectores de radiación

Parte 2. Física de las Radiaciones
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Parte 2. Física de las Radiaciones Módulo 2.1 Estructura atómica

Radiation Protection in Nuclear Medicine El atomo La estructura del núcleo Protones y neutrones = nucleones Z Protones con carga eléctrica positiva (1.6 ×10-19 C) Neutrones sin carga (neutral) Número de nucleones = número másico A La estructura fuera del núcleo Z Electrones (partículas ligeras con carga eléctrica), carga de igual magnitud que el protón pero negativa Particula Símbolo Masa (kg) Energía (MeV) Carga Protón p 1.672 × 10-27 938.2 + Neutrón n 1.675 × 10-27 939.2 Electrón e 0.911 × 10-30 0.511 -

Identificación de un isótopo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Identificación de un isótopo Número Atómico Número de Neutrones Masa Atómica La conferencia asume la familiaridad con los conceptos básicos de la física. Esta diapositiva permite que el profesor revise el modelo atómico de base y la nomenclatura de isótopos de etiquetado

Radiation Protection in Nuclear Medicine Ernest Rutherford, Rutherford se describe aquí como el padre del modelo del átomo con un núcleo central. Se puede mencionar que supervisó a los 11 estudiantes que fueron galardonados con el Premio Nobel. El mismo obtuvo uno en química.

Energía de union del electron
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Energía de union del electron Los electrones del átomo pueden tener sólo niveles discretos de energía Para remover un electrón de su orbital  E  energía de unión del electrón Orbitales discretos alrededor del núcleo: K, L, M, … El orbital K tiene energía máxima (i.e. estabilidad) La energía de unión decrece cuando Z crece Número máximo de electrones en cada orbital: 2 en K, 8 en el orbital L, … Es importante describir los niveles de energía de los electrones con el fin de llegar a que los estudiantes comprendan los procesos de excitación y desexcitación

Ionización - excitación
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Ionización - excitación Energía La imagen describe el proceso de ionización, que libera un electrón del átomo y la excitación que eleva un electrón de un depósito interior a uno más lejano, ambos procesos como resultado de la transferencia de energía al átomo. Puede ser importante discutir cómo la energía puede ser transferida a los átomos.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Desexcitación Radiación característica electron- Auger Recuerde mencionar que la energía característica de la radiación depende de los niveles de energía del electrón (K, Lm M etc) y, por consiguiente, la característica del átomo.

Los niveles de energía del núcleo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Los niveles de energía del núcleo Niveles ocupados ~8 MeV 0 MeV ENERGÍA Emisión de partícula Rayo gamma Desexcitación Excitación Esta imagen es tal vez demasiado complicada para un determinado público. No obstante, se puede utilizar para explicar los diferentes procesos que intervienen en los procesos de excitación y desexcitación en el núcleo en términos de energía. Los nucleones pueden ocupar diferentes niveles de energía y el núcleo puede estar presente en un estado de base o en estado de excitación. Un estado de excitación puede alcanzarse agregando energía al núcleo. Al desexcitarse el núcleo emitirá el exceso de energía por emisión de partículas o por radiación electromagnética. En este caso, la radiación electromagnética es llamada rayo gamma. La energía del rayo gamma será la diferencia en energías entre los diferentes niveles de energía del núcleo.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Transición isomerica Normalmente el núcleo excitado atravesará una desexcitación en pico segundos. En algunos casos, sin embargo, se puede medir un tiempo medio de residencia en el nivel excitado. La desexcitación de tal nivel se llama transición isomérica (TI). Esta propiedad del núcleo se distingue en la etiqueta del nucleido agregando una letra “m” del siguiente modo: tecnecio-99m, Tc-99m o 99mTc

Radiation Protection in Nuclear Medicine Excitación del núcleo Energía partículas y/o fotones Una imagen que, en términos simples explica la excitación de un núcleo. De nuevo un debate sobre cómo la energía puede ser transferida al núcleo puede ser valioso.

Desexcitación nuclear
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Desexcitación nuclear Partícula alfa Partícula beta Radiación gamma

Radiation Protection in Nuclear Medicine Conversión interna Radiación característica Electrón de conversión

Espectro de radiación gamma (características de los núcleos)
Part 2. Radiation Physics Espectro de radiación gamma (características de los núcleos) Radiation Protection in Nuclear Medicine Energía del Fotón (keV) Conteos por canal Esta imagen ilustra que la energía de rayos gamma es característica de un determinado núcleo, lo que significa que el núcleo se puede identificar observando el espectro de rayos gamma. Este espectro es de un viejo generador Tc99m. Puede ser importante señalar a la paralela a los rayos X característicos.

Los fotones son parte del espectro electromagnético Radiation Protection in Nuclear Medicine Rayos X y g IR UV IR: infrarojo, UV: ultravioleta

Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Parte 2. Física de las Radiaciones Módulo 2.2 Decaimiento radiactivo

Radiation Protection in Nuclear Medicine Núclidos estables Fuerzas electrostáticas de largo alcance Fuerzas nucleares de corto alcance p n Linea de estabilidad Número de Protones (Z) Número de Neutrones (N) Esta imagen se utiliza para explicar por qué un núcleo es estable y por qué el número de neutrones esta aumentando en relación con el número de protones de los núcleos pesados para balancear el aumento la fuerza electrostática.

Núclidos estables e inestables
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Núclidos estables e inestables Muchos neutrones para la estabilidad Muchos protones Número de Protones (Z) Número de Neutrones (N) Esta imagen se debe utilizar para explicar la inestabilidad de un núcleo a la que se puede llegar ya sea por un exceso de protones o por un exceso de neutrones. La imagen es una introducción a la desintegración radiactiva.

Decaimiento radiactivo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Decaimiento radiactivo Fisión El núcleo es dividido en dos partes, fragmentos de fisión, y 3 o 4 neutrones. Ejemplos: Cf-252 (expontáneo), U-235 (inducido) decaimiento - a El núcleo emite un partícula a (He-4). Ejemplos: Ra-226, Rn-222 decaimiento - b Demasiados neutrones dan por resultado decaimiento b- n = >p+ + e- + n Ejemplo: H-3, C-14, I-131. Demasiados protones resultan en decaimiento b+ p+ = > n + e+ + n Ejemplos: O-16, F-18 O captura electrónica (EC) p+ + e- = > n + n Ejemplos: I-125, Tl-201

Decaimiento radiactivo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Decaimiento radiactivo Es imposible saber en que momento un determinado núcleo radiactivo decaerá. Sin embargo, es posible determinar la probabilidad de decaimiento en un momento en particular. En una muestra de N núcleos el número de decaimientos por unidad de tiempo es:

Actividad El número de núcleos radiactivos que decaen
por unidad de tiempo 1 Bq (becquerel) = 1 desintegración por segundo

1 Bq es una magnitud pequeña
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine 1 Bq es una magnitud pequeña 3000 Bq en el cuerpo provenientes de fuentes naturales 20,000,000 a 1,000,000,000 Bq en exámenes de medicina nuclear

Múltiplos & prefijos (Actividad)
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Múltiplos & prefijos (Actividad) Múltiplo Prefijo Abreviatura 1 - Bq mega (M) MBq giga (G) GBq tera (T) TBq En esta diapositiva se trata una inserción para ver que todos los participantes se encuentren al mismo nivel.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Henri Becquerel,

Radiation Protection in Nuclear Medicine Marie Curie, Maria Curie aparece aquí como un disparador para hablar de la antigua unidad de actividad.

Decaimiento de padre a hijo
B C λ1 λ2

Decaimiento padres - hijos
Equilibrio secular TB<<TA ≈ ∞ Actividad de Padres Actividad de Hijos Actividad de Padres Actividad (unidades arbitrarias) Actividad de Hijos Actividad (unidades arbitrarias) Equilibrio transitorio TA ≈ 10 TB Sin equilibrio TA ≈ 1/10 TB Actividad de Padres Actividad de Hijos Número de vidas medias del Hijo Actividad (unidades arbitrarias) Número de vidas medias del Hijo Número de vidas medias del Hijo

Radiation Protection in Nuclear Medicine Mo-99 → Tc-99m Mo-99 87.6% Tc-99m  140 keV T½ = 6.02 h Tc-99 ß- 292 keV T½ = 2×105 y Ru-99 estable 12.4% ß- 442 keV  739 keV T½ = 2.75 d

Irene Curie, 1897-1956 Frederic Joliot, 1900-1958
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Irene Curie, Frederic Joliot, Curie y Joliot fueron los primeros en producir un radionucleido artificial en 1934.

Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Parte 2. Física de las Radiaciones Módulo 2.4 Interacción de la radiación ionizante con la materia

Radiation Protection in Nuclear Medicine Radiación ionizante Partículas cargadas Partículas alfa Partículas beta Protones Partículas sin carga Fotones (gamma - rayos X) Neutrones Cada partícula individual puede causar ionización, directa o indirectamente. Otros tipos de radiación, como los infrarrojos, microondas, radioondas no son ionizantes. Sin embargo, esto no significa que los efectos biológicos estén ausentes.

Interacción de partículas cargadas con la materia
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Interacción de partículas cargadas con la materia pesada ligera Macroscópico Microscópico La imagen debe ser utilizada para explicar las diferencias entre las interacciones de las partículas cargadas ligeras y las pesadas. Cabe mencionar que aún cuando la interacción se llama colisión es una interacción entre los campos eléctricos.

Transmisión de particulas cargadas
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Transmisión de particulas cargadas Partículas beta Partículas alfa

Alcance medio de partículas b-
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Alcance medio de partículas b- Alcance medio Energía (MeV) Radionucleido Max energía (keV) Alcance (cm) en aire agua aluminio H-3 18.6 4.6 0.0005 C-14 156 22.4 0.029 0.011 P-32 1700 610 0.79 0.29

Radiation Protection in Nuclear Medicine Radiación de frenado Fotón Electrón La radiación de frenado se genera en la solución y en el blindado de fuentes no selladas de alta energía que emiten partículas beta. Ejemplos de ello son P32, Sr89 y Sm153

Producción de radiación de frenado
Cuanto mayor es el número atómico del blanco de rayos X, mayor es el rendimiento Cuanto mayor es la energía del electrón incidente, mayor la probabilidad de la producción de rayos X A cualquier energía del electrón, la probabilidad de generar rayos X decrece con el incremento de la energía de los rayos X

Radiation Protection in Nuclear Medicine Producción de rayos X Electrones de alta energía impactan un blanco (metálico) donde parte de su energía se convierte en radiación. Blanco Electrones Rayos X Energía baja a media ( keV) Alta energía > 1MeV La intención de esta presentación no es cubrir la producción de rayos X ampliamente. Las cuestiones importantes para señalar por el profesor se mencionan en la siguiente diapositiva.

Tubo de rayos X para una producción media y baja de rayos X
Part 2. Radiation Physics Tubo de rayos X para una producción media y baja de rayos X Radiation Protection in Nuclear Medicine Fuente de Alto Voltaje Cátodo Electrones Tubo al vacio Blanco de Tugsteno Ánodo de cobre Rayos X Tanto en esta como en la siguiente diapositiva, no es importante atravesar todos los detalles de la producción de rayos x las características importantes para señalar son el objetivo de diseño y el ángulo de incidencia.

Mega voltaje rayos X (linac)
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Mega voltaje rayos X (linac) Blanco Electrones Rayos X

Aspectos relativos a la producción de rayos X
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Aspectos relativos a la producción de rayos X Distribución angular: los rayos X de alta energía son dirigidos principalmente hacia adelante, mientras que los rayos X de baja energía son emitidos principalmente en dirección perpendicular a la emisión incidente del electrón. Eficiencia de la producción: En general, a mayor energía, más eficiente es la producción de rayos X, esto significa que a bajas energías la mayor parte de la energía del electrón (>98%) es convertida en calor. El enfriamiento del blanco es esencial. El profesor puede mencionar que a altas energías la eficiencia de la producción de rayos x puede superar el 50% - sin embargo, el objetivo de enfriamiento sigue siendo un gran problema debido a la alta haz corriente.

El espectro resultante de los rayos X
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine El espectro resultante de los rayos X Radiación sin filtrado (al vacío) Energía fotónica (MeV) Intensidad Rayos X característicos Radiación de frenado Espectro tras la filtración Energía máxima del electrón El contenido de esta diapositiva debe continuar los debates anteriores. Los puntos importantes que deben ser mencionados por el profesor están en las casillas. Una alternativa sería que el profesor elimine una o más casillas y le solicite a los participantes describir lo que visualizan.

Interacción de los fotones con la materia
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Interacción de los fotones con la materia absorción dispersión transmisión Deposición de energía

Radiation Protection in Nuclear Medicine Efecto fotoelectrico Fotón Radiación característica Electrón

Radiation Protection in Nuclear Medicine Proceso Compton Fotón Electrón Fotón disperso

Radiation Protection in Nuclear Medicine Producción de pares Fotón Positrón Electrón

Radiation Protection in Nuclear Medicine Aniquilación + + e- (511 keV) + (1-3 mm) Radionucleido Tenga en cuenta que en esta imagen los positrones son procedentes de un radionucleido y no son un resultado de la producción de par. Es importante explicar que el proceso de aniquilación es el mismo.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Interacción del foton Energía del fotón(MeV) Número atómico(Z) Efecto fotoeléctrico Efecto Compton Producción de pares Esta imagen debe utilizarse para demostrar la importancia de la deposición de energía de fotones en el proceso de interacción con los tejidos blandos (Z <10), lo que significa que todas las modalidades de imagen tienen problemas con la radiación dispersa

Radiation Protection in Nuclear Medicine Transmisión - fotones HVL: espesor hemi-reductor TVL: espesor deca-reductor Número de Fotones Espesor d: espesor del material m: coeficiente de atenuación

Radiation Protection in Nuclear Medicine HVL Energía HVL (mm) Concreto Plomo 50 kV 43 0.06 100 kV 10.6 0.27 200 kV 25 0.52 500 kV 36 3.6 1 MV 44 7.9 2 MV 64 12.5 5 MV 96 16.5 10 MV 119 16.6 20 MV 137 16.3 Espesor hemi-reductor vs energía del fotón, para plomo y concreto (HVL)

Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Parte 2. Física de las Radiaciones Módulo 2.5 Magnitudes y unidades de radiación

Radiation Protection in Nuclear Medicine Absorción de energía Riesgo creciente por daño biológico Muchas ionizaciones por unidad de masa Alta energía absorbida por unidad de masa Esta imagen debe ser utilizada como introducción a la definición de dosis absorbida. Comenzando con el conocimiento de que el proceso de ionización es el principal evento que puede resultar en un efecto biológico. Si definimos una cantidad física que da la energía absorbida por unidad de masa, esto podría ser usado para obtener la relación del riesgo con daño biológico.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis absorbida Energía absorbida por unidad de masa 1 Gy (gray) = 1 J/kg

Radiation Protection in Nuclear Medicine Harold Gray,

1 Gy es una cantidad relativamente grande
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine 1 Gy es una cantidad relativamente grande Dosis de radioterapia >1Gy Dosis proveniente de exámenes típicos de medicina nuclear Gy Radiación de fondo anual debido a radiación natural (terrestre, cósmica, debido a radioactividad interna, radón,…) alrededor de Gy

Fracciones & prefijos (dosis)
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Fracciones & prefijos (dosis) Fracciones Prefijos Abreviatura 1 - Sv 1/1000 mili (m) mSv 1/1,000,000 micro () Sv

Radiation Protection in Nuclear Medicine Una nota de precaución Rayos γ Neutrones La deposición de energía en la materia es un evento aleatorio y la definición de dosis la divide en volúmenes pequeños (ej. Una simple célula). La disciplina de la micro-dosimetría tiene como objeto este tema. El profesor debe señalar que el eje x muestra de «dimensión» o tamaño. Diseños similares se han dibujado de la dimensión para que se muestre ordenada. En cualquier caso es evidente que la energía específica depositada en pequeños volúmenes, va aumentando y estos se vuelven cada vez menos definidos. En las pequeñas dimensiones de la línea que define la dosis absorbida, se convierte en borrosa macroscópicamente y un determinado volumen puede haber recibido un número de diferentes cantidades de energía. En pequeñas dimensiones y dosis bajas , la pregunta para cualquiera de los dos es si recibieron un evento (o mas de uno) o no. Adaptado de Zaider 2000

Dosis equivalente, dosis efectiva
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis equivalente, dosis efectiva Dosis equivalente (tejido u órgano): donde: wR : factor de ponderación de la radiación (1-20), DT : dosis absorbida en tejido (Gy) Dosis efectiva: donde: HT: dosis equivalente (Sv), wT: factor de ponderación del tejido ( ) Unidad: 1 Sv (sievert)

Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis efectiva Tejido u órgano Factor de ponderación Gónadas 0.20 Médula ósea (red) 0.12 Colon Pulmón Estómago Vejiga 0.05 Pecho Hígado Esófago Tiroides 0.01 Superficie ósea Resto (suprarrenales, riñones, músculos, intestino grueso, intestino delgado, páncreas, bazo, timo, útero, cerebro)

Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis efectiva (mSv) 0.01 0.1 1 10 Cardio angiografía Tiroides I-131 TC pelvis Miocardio Tl-201 Intestino grueso TC abdomen CBF Tc-99m Urografía Tiroides I-123 Espina lumbar Hueso Tc-99m Tiroides Tc-99m Hígado Tc-99m Pulmón Tc-99m Pecho Renografía I-131 Extremidades Volumen de sangre I-125 Dental Aclaramiento Cr-51 Rayos X Medicina Nuclear La imagen es un ejemplo de cómo la dosis efectiva se puede usar para comparar la exposición de pacientes en radiología diagnóstica y medicina nuclear.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Rolf Sievert ( )

Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis colectiva La dosis efectiva a una determinada población, tal como todos los pacientes en un departamento de medicina nuclear, todo el personal del departamento, la población de un país, etc. La unidad es 1 Sv·hombre

Dosis colectiva efectiva en Suecia
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Dosis colectiva efectiva en Suecia Fuente Tasa de dosis colectiva (Sv·hombre/año) Número de cáncer fatal /año Natural Radiación cósmica Externa Interna 2500 1700 125 85 Construcción Radiación gamma Radon 20,000 1000 Técnica Planta nuclear Pruebas de armas nucleares Otros < 10 200 < 100 1 10 5 Médicas Radiología diagnóstica Radiología dental Medicina Nuclear 6000 500 300 25 Laborales Medicina nuclear Radioterapia Industria, investigación Minas 20 100 < 1 Total 34852 1790 Los datos proceden de Suecia. A modo de comparación, alrededor de 600 personas mueren anualmente debido a accidentes de tráfico.

Part 2. Radiation Physics Módulo 2.6 Detectores de radiación
Radiation Protection in Nuclear Medicine Parte 2. Física de las Radiaciones Módulo 2.6 Detectores de radiación

Radiation Protection in Nuclear Medicine El detector es base fundamental en toda práctica con radiación ionizante. El conocimiento del potencial de los instrumentos así como sus limitaciones es esencial para una interpretación adecuada de las mediciones.

Radiation Protection in Nuclear Medicine Material del detector Cualquier material que exhiba cambios por radiación medibles, puede ser usado como detector de radiación ionizante. Cambio de colores Cambios químicos Emisión de una luz visible Carga eléctrica ….. Detectores activos: medición inmediata del cambio Detectores pasivos: procesamiento antes de leer

Principios del detector
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Principios del detector Detectores gaseosos Cámaras de ionización Contadores proporcionales Tubos Geiger Müller (GM) Detectores por centelleo Sólido Líquido Otros detectores Detectores semi-conductores Detectores de película Detectores de termolumini-sencia (TLD)

Radiation Protection in Nuclear Medicine Tipos de detectores Contadores Detectores gaseosos Detectores de centelleo Espectrómetros Detectores de estado sólido Dosímetros Detectores termoluminiscentes Detectores fílmicos (o de película)

Radiation Protection in Nuclear Medicine Detectores gaseosos

Radiation Protection in Nuclear Medicine Cámara de ionización HV + - Ion negativo Ion positivo Electrómetro La respuesta es proporcional a la tasa de ionización (actividad, tasa de exposiciòn)

Cámaras de ionización Aplicaciones en medicina nuclear
Part 2. Radiation Physics Cámaras de ionización Aplicaciones en medicina nuclear Radiation Protection in Nuclear Medicine Calibradores de dosis Instrumentos de monitoreo Calibradores de dosis: instrumentos de medición de actividad, conocidos también como activímetros, curímetros, etc.

Propiedades generales de las cámaras de ionización
Part 2. Radiation Physics Propiedades generales de las cámaras de ionización Radiation Protection in Nuclear Medicine Gran precisión Estabilidad Sensibilidad relativamente baja

Regiones de operación para detectores llenados con gas
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Regiones de operación para detectores llenados con gas (Amplitud del pulso de salida ) Cámara de Ionización Detectores proporcionales Geiger Muller La figura muestra que el número de pares de iones y el tamaño de la señal generada en un detector de llenado de gas depende de la tensión aplicada. Knoll

Contador proporcional
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Contador proporcional Hay una multiplicación de eventos de ionización secundarios que es proporcional a la tensión, así como el número de ionizaciones primario causado por una partícula o fotón.

Contador proporcional Aplicaciones en medicina nuclear
Part 2. Radiation Physics Contador proporcional Aplicaciones en medicina nuclear Radiation Protection in Nuclear Medicine Instrumentos de monitoreo

Propiedades como monitor de contadores porporcionales
Part 2. Radiation Physics Propiedades como monitor de contadores porporcionales Radiation Protection in Nuclear Medicine Sensibilidad un mayor que la cámara de ionización Usado para partículas y fotones de baja energía

Principio del tubo de Geiger Müller
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Principio del tubo de Geiger Müller Knoll - + Una sola partícula incidente causa una ionización completa Cátodo Ánodo Avalanchas individuales Fotón UV En un tubo GM un campo eléctrico alto es alcanzado en la proximidad del electrodo central. La ionización es la causa primaria de una avalancha de ionizaciones secundarias. En este proceso habrá emisión de fotones UV con energía lo suficientemente alta como para provocar nuevas ionizaciones El resultado será una descarga total del detector. El resultado será un impulso eléctrico que puede medirse sin ningún tipo de amplificación.

Tubo Geiger Müller Aplicaciones en medicina nuclear
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Monitor de contaminación Dosímetro (si está calibrado)

Propiedades generales de los tubos Geiger Müller
Part 2. Radiation Physics Propiedades generales de los tubos Geiger Müller Radiation Protection in Nuclear Medicine Alta sensibilidad Menor precisión

Detectores por centelleo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Detectores por centelleo

Detector por centelleo
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Detector por centelleo Amplificador Analizador de altura de pulsos Escala Detector Fotocátodo Cátodo Dínodos Ánodo Es importante explicar por qué existe una proporcionalidad entre la energía absorbida de fotones en el detector y la altura del pulso.

Analizador de altura de pulsos (PHA)
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Analizador de altura de pulsos (PHA) NS NI Tiempo Altura del pulso (V) El analizador de altura de pulsos permite contar sólo pulsos de una determinada altura (energía) contados no contados Ventana

Distribución de la altura de pulsos NaI(Tl)
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Distribución de la altura de pulsos NaI(Tl) Altura de pulso (energía) Tasa de cuentas Energía del fotopico Radiación dispersa Explicar el origen de la dispersión de fotones (detector y la muestra) y la total absorción de fotones.

Detector de centelleo líquido
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Detector de centelleo líquido PM Muestra mezclada con solución para el centelleo

Detector de centelleo aplicaciones en medicina nuclear
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Detector de centelleo aplicaciones en medicina nuclear Contadores de muestras Sistemas de sonda simple o múltiple Cámara gamma Instrumentos de vigilancia radiológica

Radiation Protection in Nuclear Medicine Otros detectores

Detector semi-conductor como espectrómetro
Part 2. Radiation Physics Detector semi-conductor como espectrómetro Radiation Protection in Nuclear Medicine Detectores de germanio sólido o Ge(Li) Principio: electrón – pares huecos (análogos a los pares de iones en los detectores gaseosos) Excelente resolución de energía

Radiation Protection in Nuclear Medicine Comparación del espectro de un detector de centelleo Na (I) y de un detector semi-conductor Ge (Li) La explicación de la mejor resolución de energía en un detector de semiconductores, es que la energía necesaria para crear un par-ión hueco es menor que la energía para producir una luz de fotones en el detector de centelleo. Por lo tanto, la fluctuación estadística y el ancho de la totalidad de la energía pico será mucho menor. Knoll

Detector semi-conductor Aplicaciones en medicina nuclear
Part 2. Radiation Physics Detector semi-conductor Aplicaciones en medicina nuclear Radiation Protection in Nuclear Medicine Identificación de radionucleidos Control de pureza del radionucleido

Radiation Protection in Nuclear Medicine Película Principio: El de una película fotográfica normal (film) Granos de haluro de plata, por cambios debidos a la irradiación desarrollan plata metálica Aplicación en medicina nuclear: Dosímetro personal

Radiation Protection in Nuclear Medicine Película Requiere procesamiento → problemas con la reproducibilidad Dosímetro de dos dimensiones Alta resolución espacial Alto número atómico → variaciones de respuesta con la calidad de la radiación La película radiográfica, normalmente consta de una base de poliéster que está recubierta en una o ambas caras con una emulsión radio sensitiva. La capa sensible se compone normalmente de haluro de plata (más bromuro) cristales (diámetro 0,2 - 2m m) incrustados en la gelatina. La absorción de la radiación ionizante provoca la siguiente reacción (simplificado): fotón + Br- ® Br + e- e- + Ag+ ® Ag. La capa de plata es negra y produce una imagen latente. Durante el desarrollo de la película otros iones de plata se reducen en la presencia de átomos de plata. Por lo tanto, si uno (en la práctica pocos) de los iones de plata se reduce en un cristal de bromuro de plata, todos los cristales de plata en el presente (o de grano) se reducirá durante el desarrollo. El resto del haluro de plata (en granos subdesarrollados) se lavan fuera de la película durante la fijación y sólo las áreas de la película que se vieron afectadas por la radiación aparecen en negro. Las ventajas de la película son su buena resolución espacial y el que un conjunto bidimensional de distribución de dosis se adquiere en la medición. La desventaja es su escasa reproducibilidad (que depende de la radiación de energía, así como la transformación) y la no linealidad de la relación dosis-respuesta.

Termoluminiscencia: Principio del TLD
Part 2. Radiation Physics Termoluminiscencia: Principio del TLD Radiation Protection in Nuclear Medicine Material termoluminiscente Filamento de calentamiento Luz emitida Fotomultiplicador Tenga en cuenta que esta es una imagen animada. En la primera parte el detector es irradiado y en la siguiente parte la señal es leída por calentamiento del detector.

Esquema simplificado del proceso del TLD
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine Esquema simplificado del proceso del TLD Los dosímetros de termoluminiscencia (TLD) son cristales que pueden almacenar parte de la energía depositada por la radiación ionizante en forma recuperable. El gráfico ilustra el principio de la Termo -(se aplica calor) luminiscencia (el cristal emite luz) y Dosimetría (de los cuales la intensidad está relacionada con la dosis de radiación ionizante absorbida por el cristal antes de la calefacción ",). Mientras que la luz emitida es proporcional a la radiación absorbida la proporcionalidad constante varía con la radiación de energía, el total de dosis, material y TLD - más difícil para tener en cuenta - la historia térmica de los cristales. Como tal, TLD se usa principalmente como una técnica dosimétrica en la que la dosis que hay que determinar es en comparación con una dosis similar conocida o una dosis similar brindada por el detector TL o uno similar. Las ventajas de los TLDs son su tamaño pequeño y que los cables no son necesarios durante la irradiación. Por lo tanto, son especialmente adecuados para las mediciones en fantomas sólidos y dosimetría en vivo. Las desventajas son el tiempo transcurrido entre la irradiación y el proceso de lectura y la complejidad de toda la instalación TLD.

Dosímetro de termoluminiscencia (TLD)
Cristales pequeños Tejido equivalente Dosímetro pasivo – no se requieren cables Rango amplio de dosimetría ( Gy a 100s de Gy) Varias aplicaciones distintas

Radiation Protection in Nuclear Medicine TLD Aplicaciones en medicina nuclear Dosímetros personales (cuerpo, dedos…) Mediciones especiales

Radiation Protection in Nuclear Medicine TLD Desventajas Consume tiempo No hay registro permanente

Preguntas?

Discusión Un generador Mo/Tc contiene 15 GBq de Mo-99 a un tiempo dado. ¿Qué concentración de actividad de Tc-99m se obtendrá 15h después si el volumen de elusión es 3 ml? Asuma una eficiencia de elusión de 75%.

Discusión Se realizó un tratamiento usando yodo radiactivo (I-131). ¿Cuáles son los modos dominantes de interacción entre los tipos de radiación emitidos y el tejido humano blando?

Discusión Un laboratorio está realizando un trabajo con tritio (H3). Discuta el tipo de detector conveniente para detectar contaminación del equipamiento y áreas de trabajo.

¿Dónde obtener más información?
Part 2. Radiation Physics Radiation Protection in Nuclear Medicine ¿Dónde obtener más información? Lecturas complementarias OMS. Manual de protección radiológica en el hospital y práctica general. Volumen 1. Requisitos Básicos Sorensen JA & Phelps ME. Física en medicina nuclear. Grune & Stratton, 1987

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