GURUTZETAKO UNIBERTSITATE OSPITALEA HOSPITAL UNIVERSITARIO CRUCES Definición de la variedad de términos utilizados para la dosis. Dosimetría Jose Celeiro Unidad de Radiofísica y Protección Radiológica Hospital Universitario Cruces Cruces, 22 de abril de 2015

Introducción Se usan diferentes magnitudes para medir la radiación fuera del paciente y dentro del paciente Es difícil medir la dosis en el interior del cuerpo Habitualmente se mide en aire y luego se “convierte” (o calcula) en el tejido En aire Dosis absorbida en tejido

SISTEMA INTERNACIONAL O MKS Magnitudes MAGNITUD Cualquier característica o propiedad de un cuerpo que se puede medir MEDIDA La evaluación concreta de la magnitud UNIDAD Patrón de medida. Referencia para establecer el valor de la magnitud SISTEMA DE UNIDADES Conjunto reducido de unidades patrón de magnitudes fundamentales sujetas a ciertos criterios generales, de las cuales derivan las demás magnitudes SISTEMA INTERNACIONAL O MKS Basado en 7 magnitudes fundamentales Longitud (metro) Masa (Kilogramo) Tiempo (segundo) I.Corriente (amperio) Temperatura (kelvin) I.Luminosa (candela) Cantidad de sustancia (mol) La legislación europea prescribe el 1 de enero de 1986 que en las mediciones radiológicas se usen obligatoriamente las unidades del Sistema Internacional de medidas

Clasificación de las magnitudes radiológicas RADIOMETRÍA Magnitudes asociadas a un campo de radiación (fluencia y flujo de energía y de partículas, energía radiante,...) COEFICIENTES DE INTERACCIÓN Magnitudes asociadas a la interacción de la radiación con la materia (coeficiente de atenuación másico, lineal, sección eficaz, ...) DOSIMETRÍA Magnitudes relacionadas con la medida de la energía absorbida y de su distribución. Derivan de las dos anteriores (Dosis absorbida, Kerma, LET,..) RADIACTIVIDAD Magnitudes asociadas con el campo de radiación producido por determinadas sustancias RADIOPROTECCIÓN Magnitudes relacionadas con los efectos biológicos producidos por las radiaciones en determinados órganos o tejidos

Magnitudes y unidades radiológicas y dosimétricas Medir las dosis fuera del paciente (en aire) Estimar daños en piel, cristalino (efectos deterministas con umbral) Estimar dosis en órganos internos Estimar los riesgos estocásticos

Exposición : X La exposición es una magnitud dosimétrica para radiación electromagnética ionizante, basada en su capacidad para producir ionización en aire Esta magnitud sólo se define para radiación electromagnética interaccionando en aire

Exposición: X Antes de interaccionar con el paciente (haz directo) o con el personal (radiación secundaria), los rayos X interaccionan con el aire La magnitud “exposición” se refiere a la capacidad de los rayos X para producir ionización en aire Los efectos en tejido serán, en general, proporcionales a este efecto en aire

Exposición: X Definición de la magnitud La exposición es el cociente entre el valor absoluto del total de carga de los iones de un solo signo producidos en un elemento de masa de aire dividido por el valor de la masa de aire. X = dQ/dm

Exposición: X Unidades La unidad de exposición en el Sistema Internacional (SI) es Culombio por kilogramo (C kg-1) La unidad antigua de exposición era el Roentgen o Renguenio (R) 1 R = 2.58 × 10-4 C kg-1 1 C kg-1 = 3876 R

Tasa de exposición: X/t Tasa de exposición es la exposición producida por unidad de tiempo. La unidad SI de tasa de exposición es el C/kg por segundo o (en unidades antiguas) R/s. En protección radiológica es común utilizar estos valores en tasa “por hora” (R/h o mR/h).

KERMA: K El KERMA (“kinetic energy released per unit mass” energía cinética liberada por unidad de masa ) K = dEtrans / dm Donde dEtrans es la suma de las energias cinéticas iniciales de todas las particulas cargadas liberadas por los fotones en una masa de material dm La unidad SI del kerma es el julio por kilogramo (J/kg), llamado Gray (Gy).

Dosis absorbida: D La dosis absorbida D, es la energía absorbida por unidad de masa D = dE/dm Esta magnitud (y también el Kerma) está definida para toda radiación ionizante y en cualquier medio (la “exposición” era sólo para radiación electromagnética y en aire) La unidad en el SI es el Gray [Gy]. 1 Gy = J/kg La unidad antigua es el “rad”. 1 Gy=100 rad. En radiodiagnóstico, Kerma y D son numéricamente iguales.

Relación entre dosis y exposición Si conocemos la exposición, podemos calcular la dosis absorbida en un material D [Gy] = f * X [C kg-1] f = coeficiente de conversion dependiente del medio La dosis absorbida en una cantidad de aire expuesta a 1 [C kg-1] de Rayos-X es 0.869 [Gy] f(aire) = 0.869

Ejemplos de valores del coeficiente de conversión: f Valores de f ([Gy] / Ckg-1]) Energía fotones Agua Hueso Músculo 10 keV 0.91 3.5 0.93 100 keV 0.95 1.5

Dosis absorbida en tejido blando y en aire Los valores de dosis absorbida en tejido blando varían en un pequeño porcentaje dependiendo de la composición exacta del medio utilizado para simular el tejido blando El siguiente valor es generalmente usado para un haz de rayos X de 80 kV y 2.5 mm Al de filtración: Dosis en tejido blando = 1.06 × Dosis en aire

Magnitudes específicas de Radiodiagnóstico En Radiología convencional e Intervencionista se usa el producto dosis-área y la dosis en la superficie de entrada o “dosis-piel” En Mamografía se usa la dosis glandular media En Tomografía Computerizada se usa el índice de dosis CT (CTDI) y otras asociadas

Producto Dosis-Área Producto dosis área = Dosis × área La unidad más habitual utilizada para el DAP es el Gy.cm2 Es independiente de la distancia a la fuente; la dosis decrece con el inverso del cuadrado de la distancia y el área aumenta con el cuadrado de la distancia Area = 1 Dose = 1 Area = 4 Dose = 1/4 d1=1 d2=2 17

Dosis en aire y Dosis en la superficie de entrada (DSE) La dosis en la superficie de entrada incluye la dosis retrodispersa del paciente DSE = D * Factor retrodispersión =KASE * Factor retrodispersión

Factores de retrodispersión (agua) HVL Tamaño de campo (cm x cm) mmAl 10 x 10 15 x 15 20 x 20 25 x 25 30 x 30 2.0 1.26 1.28 1.29 1.30 2.5 1.31 1.32 1.33 1.34 3.0 1.35 1.36 1.37 4.0 1.39 1.40 1.41

Dosis acumulativa La dosis acumulativa es la suma de la dosis (kerma en aire) en el punto de referencia intervencionista (o punto de referencia a la entrada del paciente, según IEC 2010) durante todo el procedimiento. Se muestra en mGy o en Gy.

Punto de referencia intervencionista

Procedimientos intervencionistas: dosis en piel En algunos procedimientos, la piel del paciente, alcanza niveles de dosis similares a los usados en ciertas fracciones de radioterapia En procedimientos complejos la dosis en piel es muy variable El Máximo local de dosis en piel o “pico” de dosis en piel, es la dosis máxima recibida por una porción de piel expuesta. 22

Procedimientos intervencionistas: dosis en piel Ejemplo de lesión en la piel debido a dosis acumulada en piel de 20 Gy después de angiografía coronaria y 2 angioplastias. 23

Dosis glandular media (mamografía) La dosis glandular media es una magnitud dosimétrica recomendada para estimación de riesgo por muchos organismos internacionales No se puede medir directamente pero se puede conseguir indirectamente de medidas realizadas con un maniquí específico y el uso de factores obtenidos de modelos físicos que tienen en cuenta la técnica de radiación utilizada y la composición de la mama.

Kerma en aire en la superficie de entrada (mamografía) El Kerma en aire en la superficie de entrada es la magnitud que frecuentemente se mide en mamografía. Puede relacionarse con la dosis glandular media.

Indice de dosis en Tomografía computerizada (CTDI) El CTDI es la integral a lo largo de una línea paralela al eje de rotación (z) del perfil de dosis (D(z)) para un corte único, dividido por el ancho de corte nominal T D(z)dz T 1 = + - CTDI ò ¥

Indice de dosis ponderado normalizado en el corte (CTDIwn) 3 2 + 1 C = p 100, c wn Se mide en mGy/mAs (“normalizado”) C es la intensidad del tubo * el tiempo de exposición (mAs) CTDI100,c es la medida de CTDI en el centro de un maniquí estándar con una cámara de ionización tipo lápiz con una longitud activa de 100 mm CTDI100,p representa un promedio de las medidas en 4 diferentes localizaciones en la periferia del maniquí

CTDIw CTDIw (mGy) en el maniquí dosimétrico de cabeza o cuerpo para un único corte en técnica secuencial o por rotación en técnica helicoidal: donde: CTDIwn es el índice de dosis ponderado normalizado en el maniquí de cabeza o cuerpo para la técnica usada (ancho de corte, potencial aplicado) en una exploración C es la intensidad de corriente del tubo X el tiempo de exposición (mAs) para un único corte en técnica secuencial o por rotacion in técnica helicoidal C CTDI = wn w ×

CTDIvol CTDIvol (mGy) es el CTDI efectivo o volumétrico que se obtiene de corregir el CTDIw por el pitch: Las magnitudes CTDI son indicadores de dosis local en un corte tomográfico. p / CTDI = w vol

Producto dosis por longitud DLP Se mide en unidades de [mGy • cm] y se define para una exploración completa como: donde: i representa cada secuencia en técnica secuencial que forma parte de una exploración N es el número de cortes, T (cm) el ancho de cada corte y C (mAs) el producto intensidad tubo*tiempo exposición, en una secuencia particular C N T CTDI = DLP wn i × å

Producto dosis por longitud DLP En el caso de técnica helicoidal[mGy • cm]: donde, para cada secuencia helicoidal i que forma parte de una exploración: T es el ancho de la exploración (cm) A es la corriente del tubo (mA). t es el tiempo(s) total de adquisición dela secuencia El DLP es un indicador de exposición a la radiación por el paciente. t A T CTDI = DLP wn i × å

Dosimetría y legislación Los aspectos de dosimetría de las radiaciones relacionados con el contenido de esta clase vienen reflejados en la legislación en 2 Reales Decretos: RD 1085/2009: Reglamento sobre instalación y utilización de aparatos de Rayos X con fines de diagnóstico médico (BOE 18/07/2009). Objetivo de PR: protección radiológica del paciente. RD 783/2001: Reglamento sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes (BOE 26/07/2001). Objetivo de PR: protección radiológica de trabajadores profesionalmente expuestos y público.

Dosimetría. PR del paciente y RD 1085/2009 El Programa de Garantía de Calidad en Radiodiagnóstico debe incluir, entre otros, la evaluación como mínimo anualmente de indicadores de dosis en las prácticas más frecuentes. Los valores medios medidos se compararán con los valores de referencia (Anexo 1).

Valores de referencia en grafía Tipo de exploración Dosis superficie a la entrada DSE (mGy) Abdomen AP 10.0 Columna lumbar AP/PA Columna lumbar Lat 30.0 Columna lumbo-sacra Lat 40.0 Cráneo AP 5.0 Cráneo Lat 3.0 Cráneo PA Mamografía Pelvis AP Tórax Lat 1.5 Tórax PA 0.3

Dosimetría en exploraciones simples. PR del paciente y RD 1085/2009 Exploraciones simples sin escopia y con un reducido nº exploraciones/paciente Se determinará el % de imágenes desechadas y la DSE en la proyección estándar realizada con mayor frecuencia en esa sala (tabla anterior). Muestra mín: 10 estimaciones. Detallar condiciones técnicas de la exposición en cada proyección controlada.

Dosimetría en exploraciones complejas. PR del paciente y RD 1085/2009 Exploraciones complejas convencionales con escopia y varias imágenes por exploración Se medirá la DSE en grafía, en una de las proyecciones estándar. Se precisará el nº de imágenes por exploración y el tiempo de escopia para el tipo de exploración más usual en la sala Se medirá la tasa de dosis a la entrada en escopia, sobre pacientes reales o sobre maniquí Alternativamente, se medirá el producto dosis-área en el tipo de exploración elegido para el control 5 determinaciones como mínimo

Dosimetría en exploraciones especiales. PR del paciente y RD 1085/2009 Exploraciones especiales: vascular, hemodinámica, intervencionismo, etc Se medirá la DSE en una de las proyecciones estándar y la dosis en la superficie, medida durante todo el estudio en la zona de mayor frecuencia de incidencia del haz directo, o el producto dosis-área, registrándose adicionalmente el nº de imágenes producidas y el tiempo de escopia 5 determinaciones como mínimo.

Dosimetría en tomografía computerizada. PR del paciente y RD 1085/2009 Se medirá la DSE en la zona central de la región barrida por el equipo en el curso de una exploración típica frecuente, registrándose los detalles técnicos Opcionalmente, podrá medirse el CTDIwn empleando un maniquí apropiado, o el CTDI en aire, documentando la metodología. Se calculará el CTDIw para el espesor o espesores utilizados en la exploración, y el producto dosis-longitud para una exploración completa 5 determinaciones como mínimo

Detrimento La exposición a la radiación de los diferentes órganos y tejidos corporales causa daños con distintas probabilidades y diferente gravedad La combinación de la probabilidad y la gravedad recibe el nombre de “detrimento” En pacientes jóvenes, las dosis a los órganos pueden aumentar significativamente el riesgo de cáncer inducido por radiación en comparación con pacientes de mayor edad.

Dosis media absorbida en un tejido u órgano La dosis media absorbida en un tejido u órgano DT es la energía depositada en el òrgano dividido por la masa del órgano

Magnitudes dosimétricas para la estimación de riesgos Magnitudes dosimétricas para la estimación de riesgos. Dosis equivalente H La dosis equivalente H es la dosis absorbida multiplicada por un factor de ponderación adimensional wR que indica la efectividad biológica de cierto tipo de radiación H = D × wR Para evitar confusión con la dosis absorbida, la unidad SI de H es el Sievert [Sv] Para rayos X, wR = 1 Para rayos X, H = D !!

Dosis equivalente en tejido HT o DT Dosis equivalente promedio en tejido u órgano La dosis equivalente promedio en un tejido u órgano HT o DT es la energía depositada en el órgano (teniendo en cuenta la efectividad del tipo de radiación) dividido por la masa del órgano.

Factor de ponderación de los tejidos wT Los diferentes órganos y tejidos del cuerpo tiene una diferente respuesta biológica a la radiación Para tener en cuenta la combinación de los efectos estocásticos debido a las dosis equivalentes de todos los órganos y tejidos del cuerpo sobre el detrimento, cada dosis equivalente se multiplica por un factor de ponderación del tejido wT, y los resultados se suman para obtener la dosis efectiva E

E = T wT·HT Dosis efectiva, E Magnitud dosimétricas para estimar los riesgos estocásticos. Dosis efectiva E Dosis efectiva, E La dosis efectiva E es la definida por el sumatorio de las dosis equivalentes en tejido multiplicada cada una por el factor de ponderación para el tejido correspondiente (Glosario BSS 115) E = T wT·HT wT Factor de ponderación para el órgano, o el tejido T HT dosis equivalente en el órgano o tejido T

Factor de ponderación de los tejidos wT Órgano/ Tejido WT Médula ósea 0.12 Pulmón Vejiga 0.05 Esófago Superficie ósea 0.01 Piel Mama Estómago Colon Tiroides Gónadas 0.20 Resto Hígado

Magnitudes limitadoras Magnitudes para limitación de dosis a TPE y público. El Reglamento sobre Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes adopta las magnitudes limitadoras definidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP 60) Dosis equivalente en un órgano T (HT) Dosis efectiva : E. Las magnitudes limitadoras están basadas en unos factores ponderales de la radiación (wR) y de los tejidos (wT) tabulados En la normativa estatal específica en materia de P.R. los factores ponderales de la radiación y el tejido están recogidos en el anexo 2 del RD 783/2001 Reglamento de Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes.

Límites de dosis PR de TPE y público y RD 1085/2009

Magnitudes operacionales para la limitación de dosis HT y E (magnitudes limitadoras vigentes) son imposibles de medir. Las “Magnitudes Operacionales” sirven para estimar de manera razonablemente conservadora a las “magnitudes limitadoras” Las magnitudes relacionadas con la vigilancia radiológica de los Trabajadores Expuestos (TE) a radiaciones ionizantes , actualmente vigentes en nuestra legislación son: Dosis equivalente Ambiental H*(d) Dosis equivalente Personal Hp(d) Valores distintos de “d” sirven para distinguir dosis equivalente debida a radiación débilmente penetrante y fuertemente penetrante.

Dosis equivalente personal Hp Los servicios de dosimetría personal proveen mensualmente valores de Hp(10) (mSv), de dosis equivalente en tejido blando a 10 mm de profundidad. Este valor se usa para estimar la dosis efectiva. También se usa Hp(0.07) (mSv) para la estimación de dosis equivalente superficial (piel) a 0.07 mm de profundidad Se puede usar Hp(3) (mSv) para la estimación de dosis equivalente en cristalino a 3 mm de profundidad.