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TEMA 5.- DISEÑO DE LAS INSTALACIONES DE
BRAQUITERAPIA
©CSN-2010 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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)
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.).
- 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.).
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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 DE LOS EQUIPOS Y MATERIALES RADIACTIVOS A UTILIZAR
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.
