S. SERRANO-ZABALETA 1,*, J. DÍEZ CHAMARRO 1, À. FORNER FORNER 2, A. OTAL PALACÍN 2, C. MONFÀ BINEFA 2, L. RUZ UCLÉS 2, D. JOVÉ TEIXIDÓ 2, M. GÓMEZ

PRIETO 2, S. BADORREY GOMICIA 2, A. OT ESTABLE 2, M.Á. RIVAS BALLARÍN 1, C.M. SANTA MARTA PASTRANA 3 y Ó. RIPOL VALENTÍN 2

1 Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa, Zaragoza; 2 Hospital Universitario Arnau de Vilanova, Lleida; 3 Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid

* sserranoz@salud.aragon.es

INTRODUCCIÓNLa adquisición de un nuevo equipo de tomografía por emisión de positrones-tomografía computarizada (Positron Emission Tomography, PET – Computed Tomography, CT) en el Hospital

Clínico Universitario Lozano Blesa de Zaragoza (HCUZ), hizo necesario el cálculo de blindajes estructurales para la futura instalación. En España no existe un protocolo específico sobre

cómo deben diseñarse dichos blindajes. El Real Decreto 783/2001 establece únicamente los límites de dosis permitidos para trabajadores y miembros del público.

El objetivo de este trabajo ha sido crear una herramienta automática que simplifique a los radiofísicos el cálculo de blindajes estructurales para instalaciones de PET, TC o PET-TC. Esta

herramienta se puede utilizar como elemento principal de cálculo, como método independiente de cálculo redundante o como método de cálculo inverso, es decir, para estimar la dosis en

cualquier punto de la instalación a partir de las características de unos blindajes preexistentes o conocidos.

CONCLUSIONESEn este trabajo se desarrolló una aplicación en Matlab para el cálculo de blindajes de instalaciones PET-TC, tanto para el cálculo directo de los

mismos como para el cálculo inverso de las tasas de dosis que se registran para un blindaje dado, y se aplicó al diseño del Servicio de Medicina

Nuclear del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa de Zaragoza ante la llegada de un nuevo equipo de PET-TC. Los resultados fueron validados

frente a los obtenidos en cálculos teóricos independientes, y después se implementaron en la instalación real (figura 3) con resultado satisfactorio.

METODOLOGÍAEl diseño de las barreras se ha basado en el informe del grupo de trabajo 108 de la Asociación Americana de Física

Médica (American Association of Physicists in Medicine, AAPM) [1] y en los informes 147 (Structural Shielding Desing for

Medical X-Ray Imaging Facilities) [2] y 151 (Basic Principles of Radiation Therapy Shielding Design) [3] del Consejo

Nacional de Medida y Protección Radiológica de EEUU (National Council on Radiation Protection, NCRP).

Para un equipo PET, el espesor de la barrera necesaria, x, sigue la ecuación de Archer de acuerdo al TG108:

, donde ,

y

Para los equipos TC, también se aplicó la ecuación de Archer, utilizando los valores α, β y γ para la energía de interés

(en nuestro caso, 120 kVp para los estudios craneales y 140 kVp para los demás). Las dosis semanales, K𝑠, se

calcularon de acuerdo al NCRP-147, de la siguiente forma:

y , con:

La aplicación se implementó en Matlab R2015a de 64 bits (figura 1). El cálculo de blindajes se validó con el realizado de forma independiente

por otra especialista del mismo servicio y tras la instalación del equipo, se realizaron las verificaciones dosimétricas pertinentes.

REFERENCIAS[1] Madsen, M. T., Anderson, J. A., Halama, J. R., Kleck, J., Simpkin, D. J., Votaw, J. R., Wendt, R. E., Williams, L. E. y Yester, M. V. (2006). AAPM task group 108: PET and PET/CT shielding requirements.

Medical physics, 33(1), 4-15.

[2] Brunette, J. J. (2005). Structural Shielding design for medical X-ray imaging facilities.

[3] Rohrig, N. (2006). Structural Shielding Design and Evaluation for Megavoltage X-and Gamma-Ray Radiotherapy Facilities, NCRP Report No. 151.

Creación de una herramienta en Matlab para el cálculo y verificación automáticos de blindajes

en instalaciones de PET-TC

𝑥 =1

𝛼𝛾𝑙𝑛

𝐵−𝛾 +𝛽𝛼

1 +𝛽𝛼

B: Transmisión de la barrera

x: Espesor de la barrera

𝐏𝐰: Límite de diseño semanal, de acuerdo al Real Decreto 783/2001, con un cierto margen de seguridad

𝐃𝐰: Dosis semanal

A(0): Actividad inicial del radiofármaco

𝛂, 𝛃 y 𝛄: Parámetros de ajuste del material (plomo/hormigón/hierro) a la ecuación de Archer para 511 keV

𝐍𝐰: Número semanal de pacientes𝐓: Factor de ocupación, según el NCRP−151

𝐝: Distancia fuente-punto de cálculo

𝐓𝟏/𝟐: Periodo de semidesintegración del radioisótopo (109,8 min para el F-18)

: Constante de tasa de dosis (0,092 Sv·m2/(MBq·h) para un paciente inyectado con F-18)

t: Tiempo de permanencia

𝐵 =𝑃𝑤𝐷𝑤

𝐷𝑤 𝑡 = 𝑁𝑤 · 𝑇 ·𝛤 · 𝐴 0 · 𝑡 · 𝑅𝑡

𝑑2

𝑅𝑡 = 1,443 ·𝑇 1 2

𝑡· 1 − 𝑒

−0,693𝑡𝑇 1 2

𝐾𝑠 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 = 𝑁𝑤 · κ𝑐𝑎𝑏 ·𝑃𝐷𝐿

𝑑2𝐾𝑠 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝑁𝑤 · 1,2 · κ𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 ·

𝑃𝐷𝐿

𝑑2

Figura 1. Interfaz gráfica de la aplicación.

Sala de captación (60 min)

Estudio de imagen inicial (30 min)

Sala de captación tardía (60 min)

Estudio de imagen tardía (30 min)

50 pacientes/ semana

(40 en F1+10 en F2)50 pacientes/ semana 10 pacientes/ semana 10 pacientes/ semana

F3’ F4 F3’’F2F1

Figura 2. Plano de la instalación del equipo de PET-TC del HCU Lozano Blesa de Zaragoza.

Figura 3. Equipo PET-TC del HCU Lozano Blesa.

Barrera Espesor (cm) Material

T1 – Captación/inyección 10 Hormigón

T1’ – Pared F2/baño PET 0,2 Plomo

T1’’ – Paredes baño PET 0,2 Plomo

T2 – Captación/PET 10 Hormigón

T3 – Control/PET 10 Hormigón

T3 – Ventana del control 0,6 Plomo

T3’ – Puerta PET/distribuidor 0,4 Plomo

T4 – PET/sala de informes 16 Hormigón

T5 – Captación/pasillo interior 10 Hormigón

T6 – Camas/pasillo interior 10 Hormigón

T7 – Control/distribuidor 10 Hormigón

T7’ – Puerta control/distribuidor 0,4 Plomo

T8 – Camas/pasillo 12 Hormigón

T8’ – Puerta pasillo/distribuidor 0,2 Plomo

T8’’ – Pared tras control -- --

T9 – Puerta camas/distribuidor 0,4 Plomo

T10 – Entre salas de captación 10 Hormigón

T11 – Entre salas de captación 10 Hormigón

T12 – Entre salas de captación 10 Hormigón

Suelo --

Techo --

Tabla 1. Blindajes a implementar en la instalación.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNEl plano de la instalación de PET-TC del HCU Lozano Blesa puede

verse en la figura 2. Para cada radioisótopo, se han considerado cuatro

“fuentes”, entendiendo como tales las cuatro localizaciones de la

instalación en las que el paciente/fuente puede permanecer quieto

durante un tiempo prolongado, a saber: sala de captación (F1), sala de

captación para pacientes encamados (F2), sala de imagen (F3) y sala de

captación para estudios de imagen tardía (F4). La fuente F3 a su vez se

desdobló en dos para tener en cuenta que la actividad de los pacientes

sometidos a un estudio de imagen tardía es diferente de la actividad de

los pacientes estándar. En general, cada una de las fuentes tiene un

número de pacientes, una actividad y tiempo de permanencia diferentes.

El límite de diseño P se repartió entre todas ellas.

Se han señalado también los puntos de interés (P1-P10), en los que

se calculó la dosis localizados en la planta -1 del hospital, donde se

encuentra el equipo de PET-TC. Adicionalmente, se tuvieron en cuenta

las zonas situadas en las plantas inmediatamente superior e inferior a las

fuentes de radiación.

Las barreras estructurales (T1-T12) elegidas a partir de los cálculos

realizados por la aplicación pueden verse en la tabla 1. Cuando ha sido

posible, se ha elegido el hormigón como material de blindaje, por

cuestiones económicas. Una vez decididos los blindajes a implementar,

se realizó el cálculo inverso con la misma herramienta creada en Matlab;

es decir, el cálculo de la dosis que vamos a tener para la actividad

prevista en la instalación, con los blindajes diseñados, con el objetivo de

verificar que son adecuados y para su comparación con las medidas que

se realizan una vez puesto en marcha el equipo.