tema 5.- diseño de las instalaciones de braquiterapia

TEMA 5.-
DISEÑO DE LAS INSTALACIONES DE
BRAQUITERAPIA
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN: ASPECTOS GENERALES DEL DISEÑO
2. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DE BRAQUITERAPIA DE BAJA
TASA DE DOSIS
3. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DE BRAQUITERAPIA DE ALTA
TASA DE DOSIS
4. CÁLCULO DE BLINDAJES
5. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS Y MATERIALES
RADIACTIVOS A UTILIZAR
6. SISTEMAS AUXILIARES
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1. INTRODUCCIÓN: ASPECTOS GENERALES DEL DISEÑO
Como se ha explicado en capítulos anteriores, hay una gran variedad de técnicas de
braquiterapia, y cada una de ellas tiene requisitos distintos en cuanto al diseño de la
instalación. Por ejemplo, las necesidades de blindaje de una instalación en la que se emplea
alta tasa de dosis son mucho mayores que las de otra donde sólo se aplican técnicas de baja
tasa; esta última, en cambio, exigirá habitaciones de hospitalización donde los pacientes
puedan permanecer varios días mientras dura el tratamiento. Sin embargo, hay algunas reglas
generales de buen diseño que se aplican a cualquier tipo de instalación.
En primer lugar, un requisito que es común a las instalaciones de radioterapia externa: no
debe ser lugar de paso hacia otras dependencias. Además, dentro de la instalación debe
seguirse el principio general de colocar las zonas con mayores niveles de radiación al fondo,
de forma que sólo acceda a ellas el personal que tiene que utilizarlas, y no el que trabaja en
zonas donde la radiación es menor. Los recintos de almacenamiento de las fuentes deberán
estar aislados y bien señalizados, protegidos por blindajes adecuados y con las medidas de
seguridad necesarias para evitar el acceso de personas no autorizadas. Si va a ser necesario
mover fuentes radiactivas durante la preparación o la realización de los tratamientos, hay que
procurar que estos desplazamientos sean lo más cortos posible, y que se realicen siempre por
dentro de la propia instalación; no es buen diseño, por ejemplo, colocar la sala de preparación
de fuentes de baja tasa y las habitaciones de tratamiento en pisos distintos, conectados por un
ascensor de uso común al resto del hospital.
En cuanto a los blindajes, la norma básica aplicable será la misma que se explicó en el
capítulo anterior: deben asegurar que en el funcionamiento normal de la instalación, la dosis
anual que se recibe en una zona no superará nunca el límite legal de dosis aplicable al
personal que trabaja en ella.
El estudio de seguridad debe tener en cuenta las consecuencias radiológicas de los accidentes
o fallos que, previsiblemente, pueden tener lugar durante el funcionamiento de la instalación.
Deben existir sistemas que minimicen el riesgo de pérdida de fuentes radiactivas en caso de
incendio o inundación, y el diseño y la distribución de las salas deben facilitar la localización
de las fuentes en caso de caída accidental.
2. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DE BRAQUITERAPIA DE BAJA TASA
DE DOSIS
En la figura 5.1 hemos ilustrado los elementos principales de los que consta una instalación
típica de braquiterapia de baja tasa, en la que los pacientes deben permanecer ingresados para
su tratamiento durante varios días. Discutiremos brevemente las características más
importantes del diseño de cada una de ellas que afectan a la seguridad radiológica. El diseño
de unidades de implantes permanentes es similar, pero sin habitaciones de tratamiento
especiales.
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Figura 5.1: Esquema de una instalación típica de braquiterapia de baja tasa
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El almacén debe estar destinado exclusivamente a las fuentes radiactivas; no debe
contener nada más. Debe tener una cerradura de seguridad cuya llave esté bien
controlada. Se ubicará en zonas donde el riesgo de daño catastrófico (por incendio,
inundación etc.) sea el menor posible. Es conveniente que en su interior esté separado
en compartimentos o contenedores blindados, porque de esa forma cuando el operador
tenga que sacar una fuente no será irradiado por todas las demás. El blindaje necesario
será, en general, el más espeso de toda la instalación; los detalles del cálculo los
daremos en un apartado posterior.
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La sala de preparación de fuentes (que sólo es necesaria si se utilizan técnicas de
carga manual) deberá estar lo más cerca posible del almacén. Las superficies de
trabajo deben ser amplias y despejadas, bien iluminadas, deben ser fáciles de limpiar y
no deben tener juntas o resquicios donde puedan introducirse fragmentos de las
fuentes, que serían difíciles de sacar. También, por el mismo motivo, deben evitarse en
lo posible las juntas en el suelo. Es muy conveniente que esté provista de barreras
blindadas que protejan al personal mientras manipula las fuentes. Las barreras ideales
tienen una ventana de vidrio plomado para que el operador mire a la fuente,
protegiendo tanto el cuerpo como la cabeza; así sólo recibirán una dosis significativa
las manos. Si se va a trabajar con fuentes radiactivas volátiles (lo que es muy poco
frecuente hoy en día), deberá estar provista de una campana de flujo laminar, para
evitar que los gases radiactivos se difundan en la habitación. Deberá contar con un
monitor de radiación que estará siempre en funcionamiento mientras se trabaja en ella,
para que los operadores puedan saber en todo momento si hay fuentes fuera de sus
blindajes, y para poder localizar las fuentes si se caen.
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El radioquirófano solamente requerirá medidas especiales de protección radiológica
si se utiliza para cargar las fuentes radiactivas en el paciente; si únicamente se emplean
técnicas de carga diferida, sólo serán necesarias las protecciones correspondientes a
los equipos de rayos X que contenga. Es conveniente que disponga de barreras de
protección del personal, diseñadas de modo que no entorpezcan las operaciones, y
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compatibles con los requisitos habituales de toda zona quirúrgica (asepsia, iluminación
etc.). Es imprescindible que esté provisto de un monitor de radiación, al menos
mientras se efectúan las operaciones de carga.
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Las habitaciones de hospitalización deben tener un blindaje suficiente en las paredes,
techo, suelo y puerta, y deben estar señalizadas adecuadamente para que se pueda
siempre saber si hay en su interior algún paciente portador de fuentes radiactivas. Una
vez más, el suelo debe ser fácilmente lavable y sin juntas, para prevenir la pérdida de
fuentes en caso de caída accidental. La disposición de los muebles debe estar
optimizada para disminuir la irradiación del personal que atienda al paciente durante el
tratamiento; la cama y el sofá deben estar lo más lejos posible de la puerta. También es
conveniente que cuenten con barreras móviles de protección. Si se dispone de
dispositivos de carga telecomandada, que colocan y retiran las fuentes de forma
automática, es recomendable que tengan un circuito de enclavamiento conectado a la
puerta, que sólo permita la salida de la fuente si la puerta está cerrada, y la retire a la
posición de almacenaje cuando se abra.
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La sala de control deberá contar con monitores de circuito cerrado de televisión para
poder vigilar a los pacientes hospitalizados, y de intercomunicadores para poder hablar
con ellos. Además, debe estar situada de forma que controle el acceso a la instalación,
para impedir la entrada de personas ajenas y evitar la salida no autorizada de los
pacientes con fuentes radiactivas.
3. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN DE BRAQUITERAPIA DE ALTA TASA
DE DOSIS
Figura 5.2: Esquema de una instalación típica de braquiterapia de alta tasa
Una instalación de braquiterapia de alta tasa se parece más en su diseño a una unidad de
Cobalto que a una instalación de baja tasa. La fuente radiactiva está contenida siempre (salvo
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durante la irradiación) dentro del equipo de alta tasa, y éste debe estar dentro de una
habitación controlada que casi siempre se emplea también como sala de irradiación. El
paciente permanecerá solo en la sala durante la irradiación; los operadores la activarán desde
una sala adyacente.
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El equipo de alta tasa es el elemento más importante para asegurar la protección del
paciente y los operadores. Puesto que la fuente está normalmente almacenada en él
cuando no se utiliza, debe tener un blindaje suficiente para limitar la exposición de las
personas que entren en la sala de irradiación para preparar al paciente, comprobar el
equipo etc. Durante la irradiación, el riesgo principal es que la fuente se quede en el
interior del paciente un tiempo superior al previsto, y el equipo debe estar diseñado
con el objetivo de reducir esa posibilidad al mínimo. Así, debe tener un mecanismo
que compruebe el recorrido de la fuente con un elemento no radiactivo del mismo
tamaño que ésta, para detectar posibles atascos antes de la irradiación. El tiempo de
irradiación debe estar controlado por dos circuitos independientes. En caso de fallo de
corriente, la fuente debe volver de forma automática al equipo; y en todo caso debe
existir siempre un sistema manual de retirada, por si fallan los sistemas automáticos.
La unión entre la fuente y el cable de transporte es un punto muy delicado, y debe
prestarse especial atención en su diseño para evitar que se rompa. Por último, debe
tener un sistema de seguridad que bloquee el equipo cuando no se está utilizando, para
prevenir su puesta en marcha accidental.
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La sala de irradiación es similar a un búnker de radioterapia externa, aunque los
blindajes necesarios son más delgados, dado que la actividad de la fuente de alta tasa
es típicamente unas 500 veces menor que la de una unidad de Cobalto, y la energía de
la radiación emitida es menor. Debe disponer de indicadores luminosos que avisen de
que se está realizando una irradiación, y debe contar con un monitor permanente de
radiación. La puerta debe tener el enclavamiento habitual que sólo permita la salida de
la fuente mientras esté cerrada.
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La zona quirúrgica no requiere medidas especiales, puesto que la fuente radiactiva
nunca entrará en ella (a menos que la sala de irradiación se use también como
quirófano)
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La sala de control debe incluir la consola de control del equipo, un monitor de
televisión para vigilar al paciente y un intercomunicador. Debe contar con un botón de
emergencia que interrumpa la irradiación. La posición del control debe permitir que el
operador controle la puerta de acceso a la sala de irradiación.
4. CÁLCULO DE BLINDAJES
El cálculo de blindajes en braquiterapia se realiza de forma similar al de radioterapia externa,
aunque el planteamiento es más complicado debido a que las fuentes pueden moverse por la
instalación. Eso exige estimar cuánto tiempo pasará la fuente en cada una de las zonas donde
puede encontrarse, y sumar las contribuciones de cada una de las posiciones. Por ejemplo,
para estimar la dosis que llega a la sala de control en braquiterapia de baja tasa habrá que
tomar en cuenta la radiación de las fuentes durante el tiempo que están en el almacén, en la
sala de preparación, y en cada una de las habitaciones de tratamiento. Por otra parte, en los
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cálculos sólo se suele tomar en cuenta la radiación directa proveniente de la fuente,
despreciando la dispersa.
El espesor de blindaje necesario h en una pared se calcula mediante la fórmula:
h = Hdr  log10 ( t  A    ft  Fo)/ (d2 Dlim)
A continuación describimos el significado de cada uno de los términos:
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Hdr es el espesor décimorreductor del material del que está hecha la pared,
correspondiente al isótopo para el que se calcula el blindaje. En el caso de fuentes
emisoras de fotones de varias energías se toma la mayor.
-
t es el tiempo total durante el que la fuente permanecerá en esa posición durante un
año. En este tiempo se tomarán en cuenta únicamente las horas de trabajo durante un
turno, puesto que se supone que cada trabajador no pasa más de un turno al día en su
puesto; por lo tanto el número máximo de horas a considerar serán 2000 (50 semanas a
40 horas semanales). En el almacén de fuentes el tiempo de permanencia de las
fuentes será cercano a ese valor, puesto que las fuentes pasarán la mayor parte del
tiempo ahí. En las habitaciones de tratamiento el tiempo de permanencia se calculará
como la duración media de un tratamiento multiplicado por el número de tratamientos
realizados en un año.
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A es la actividad aparente (es decir, tomando en cuenta la autoabsorción) de las
fuentes consideradas, promediada en el tiempo. Si en la zona puede haber
simultáneamente varias fuentes (por ejemplo, en el almacén), A será igual a la suma de
todas sus actividades.
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 es la constante de tasa de exposición para el isótopo considerado, que expresa la
tasa de exposición producida por una fuente de actividad unidad, a 1 metro de
distancia.
-
ft es el factor de conversión de exposición a dosis en tejido.
-
d es la distancia desde la fuente hasta la pared estudiada, en metros.
-
Dlim es el límite anual de dosis aplicable al personal que se encuentre normalmente
detrás de la pared. Si se trata de personal expuesto (por ejemplo, en la sala de control)
se considerará el valor promedio de 20 mSv/a. En caso de miembros del público, el
límite anual de dosis es 1 mSv/año (consultas, secretarías, salas de espera, pasillos
etc.).
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Fo es el factor de ocupación de la sala que está protegida por la pared, es decir, la
fracción del tiempo que la sala está ocupada durante el horario de trabajo de la unidad.
Normalmente se toma el valor 1 para zonas de trabajo, como la sala de control,
consultas, despachos, habitaciones de pacientes etc.; 1/4 para zonas de ocupación
temporal, como salas de espera o pasillos; y 1/12 en habitaciones de ocupación
ocasional (ascensores, aseos etc.).
La ecuación anterior se puede reordenar y expresar en la forma siguiente:
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 t  A    ft / d2  10-h/Hdr  Fo = Dlim
El término entre corchetes representa la dosis total que llega a la pared durante un año; el
segundo representa el factor de atenuación del blindaje de espesor h, y el tercero es el factor
de ocupación de la sala contigua a la pared. El producto de esos tres términos debe ser igual
(o inferior) al límite de dosis anual aplicable al personal que haya habitualmente en esa sala.
5. CRITERIOS DE SELECCIÓN
RADIACTIVOS A UTILIZAR
DE
LOS
EQUIPOS
Y
MATERIALES
El principal criterio de selección de los materiales de braquiterapia es la aplicación que se les
quiere dar; ello determina la energía óptima, la forma de colocar las fuentes en el paciente, el
tiempo que puede durar la aplicación, etc. En general, puesto que la ventaja específica de la
braquiterapia es que permite concentrar la dosis administrada en zonas muy localizadas,
evitando irradiar el resto de tejidos del paciente, son preferibles los isótopos de energía baja a
los de alta; por eso no se suele emplear el Co-60. La energía óptima dependerá del tamaño de
la región a irradiar y de cómo podamos distribuir las fuentes en su interior. También, por
razones prácticas, no son recomendables isótopos con vidas medias muy cortas (menos de
unos pocos días), que exigen coordinar el envío de las fuentes con su colocación, y no
permiten reutilizarlas. La elección entre técnicas de alta tasa y técnicas de baja tasa está
condicionada, por un lado, por la diferencia de efecto biológico debido a la distinta duración
del tratamiento; y por otro, a razones económicas debidas al alto coste de la hospitalización de
los pacientes. En este capítulo sólo discutiremos los criterios de protección radiológica, que
favorecen unas técnicas sobre otras, y deben ser tenidos en cuenta cuando se diseña la
instalación.
En primer lugar, es siempre preferible utilizar fuentes sólidas encapsuladas; el uso de fuentes
no encapsuladas conlleva la posibilidad de contaminación con ellas, lo que eleva los riesgos
radiológicos y complica mucho las medidas de seguridad. Especialmente peligrosas son las
fuentes volátiles; eso hizo que se dejara de emplear el radio en los tratamientos, dado que al
desintegrarse emite radón, un gas radiactivo.
Cuando sea posible, son preferibles los sistemas de carga automática telecomandada a los de
carga manual, puesto que reducen mucho la exposición del personal de la instalación. En el
caso de los tratamientos de alta tasa la carga telecomandada es requisito indispensable, dada la
elevada actividad de las fuentes que se manejan. Entre los sistemas de carga manual, los de
carga diferida, en los que primero se introduce en el paciente un aplicador no activo y luego
se inserta la fuente radiactiva dentro del aplicador, son preferibles a los de carga directa de la
fuente. La colocación del aplicador suele ser mucho más laboriosa que la inserción, así que
con los sistemas de carga diferida se reduce el tiempo en que el personal que se ocupa de esa
operación está expuesto a la fuente.
Los equipos de monitorización y medida de la radiación empleados deben ser adecuados al
tipo de radiación presente en la instalación (un detector diseñado para radiación gamma no
suele funcionar correctamente para medir radiación alfa, por ejemplo) y a su intensidad. Su
calidad dependerá de la función que realicen: si sólo se emplean para detectar la presencia de
fuentes no protegidas, no es necesario que sean muy precisos; en cambio, si se quieren utilizar
para medir la actividad de las fuentes, deben estar convenientemente calibrados (con
recalibraciones periódicas) y tener un grado suficiente de precisión. Sí es conveniente que
sean fiables y robustos, dado que se suelen emplear a menudo; y conviene que incluyan
fuentes calibradas para verificar la estabilidad de su funcionamiento.
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6. SISTEMAS AUXILIARES
Hay varios sistemas auxiliares que aumentan la seguridad de la instalación, aunque no estén
destinados específicamente a proteger contra la radiación. Describiremos brevemente los más
importantes.
El sistema de ventilación debe asegurar una renovación adecuada del aire y el mantenimiento
de una temperatura que resulte cómoda para los pacientes. En las instalaciones para
tratamientos con baja tasa de dosis las habitaciones pueden tener ventanas (blindadas
adecuadamente) para hacer más agradable la estancia del paciente. Sin embargo, por motivos
de blindaje, se desaconseja que existan en las habitaciones de tratamiento con alta tasa de
dosis; el confort del paciente no es tan importante en este caso dado que el tiempo de
permanencia en la habitación es muy corto.
Debe existir un sistema de extinción contra incendios; también deben existir sistemas (puertas
y escaleras de emergencia, camillas) que permitan la evacuación de los pacientes en caso de
siniestros incontrolados. El almacén de fuentes radiactivas debe estar diseñado para resistir
fuegos de intensidad moderada; de esta forma se reduce la posibilidad de liberación
incontrolada de sustancias radiactivas.
En las instalaciones de alta tasa de dosis, la sala de irradiación debe estar provista de un
sistema de circuito cerrado de televisión para que los operadores puedan vigilar al paciente
mientras éste está solo. Debe existir también un sistema de comunicación que permita hablar
con él, de forma que se le puedan dar instrucciones en caso de emergencia, y escucharle si
tiene algún problema.
Las habitaciones de las instalaciones de baja tasa de dosis deben estar provistas de los
sistemas habituales presentes en todas las salas de hospitalización: timbres de aviso,
conexiones de suministro de oxígeno y otros gases medicinales etc. de su funcionamiento.
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