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Dosis de radiación dispersas absorbidas por
técnicos a diferentes distancias de la
exposición a rayos X : Experimentos con
prótesis
Abstracto. Este trabajo tuvo como objetivo investigar la distribución espacial de las dosis de radiación dispersas inducidas por la exposición a la radiografía portátil, la máquina del brazo en C, y simular al radiólogo sin un escudo de ropa de plomo, las dosis de radiación absorbidas por el personal médico a 2 m del punto de exposición central. Material y método: Con la adopción del Rando Phantom, varias partes del cuerpo frecuentemente radiografiadas fueron expuestas a la radiación de rayos X, y las dosis de radiación dispersas se midieron mediante dosímetros de cámara de ionización en varios ángulos del paciente. Suponiendo que el punto central de la radiografía estaba ubicado en el ombligo, se distribuyeron cinco puntos de detección en la sala de operaciones a 1 m sobre el suelo y 1-2 m del punto central horizontalmente. Resultados: La dosis de radiación medida en el punto B fue la más baja, y la dosis de radiación dispersa absorbida por la prótesis de la proyección vertical de la radiografía fue de 0,07 ±0,03 μGy, que fue menor que los niveles de radiación de fondo. Las cámaras de iones biomédicas modelo 660-5DE (400 cc) y 660- 3DE (4 cc) de Fluke se utilizaron para detectar la dosis de aire a una distancia de aproximadamente dos metros del punto central. Las dosis de radiación de proyección AP en el punto B fueron las más bajas (0,07±0,03 μGy) y las dosis de radiación en el punto D fueron las más altas (0,26±0,08 μGy). Sólo teniendo en cuenta la proyección vertical, las dosis de radiación en el punto B fueron las más bajas (0,52 μGy), y las dosis de radiación en el punto E fueron las más altas (4 μGy). La radiación de proyección de PA en el punto B fue la más baja (0,36 μGy) y las dosis de radiación en el punto E fueron las más altas (2, μGy), ocupando el 10-32% de las dosis máximas. La dosis máxima en cinco direcciones fue nueve veces mayor que la dosis mínima. Cuando se utilizaron el PX y la máquina de brazo en C, las dosis de radiación a una distancia de 2 m se atenuaron al nivel de radiación de fondo. El radiólogo sin un escudo de plomo debe pararse en el punto B de los pies del paciente. En consecuencia, se formularon materiales didácticos sobre seguridad radiológica para pasantes radiológicos y técnicos clínicos.
1. Introducción: La radiación médica se usa comúnmente para el diagnóstico y tratamiento clínico; sin embargo, el uso inadecuado puede resultar en daños graves al cuerpo humano. Según el Informe No. 160 emitido por el Comité Nacional de Protección Radiológica (NCRP), la radiación médica ha aumentado significativamente del 15% en 1982 al 48% en 2006, en el que los exámenes de rayos X representan el 5% y la radiación natural representa el 50%. En consecuencia, la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP, por sus siglas en inglés) ha endurecido las pautas para los niveles seguros de exposición a la radiación médica para el personal y los pacientes [1]. En Taiwán, la tasa de utilización de los exámenes de rayos X fue de aproximadamente 5,7 % en 2008 [2]. Los sistemas portátiles de rayos X (PX) y de fluoroscopia intraoperatoria (brazo en C) se utilizan a menudo en salas generales, unidades de cuidados intensivos y quirófanos. El acceso a imágenes en tiempo real puede ser útil en el diagnóstico y tratamiento de varias enfermedades agudas, como anomalías de la función cardiopulmonar y del tórax, enfisema, hemotórax, reanimación cardiopulmonar, posicionamiento intraoperatorio de catéteres en el tórax y trasplante de personas vivas [3-8].. En 1977, la ICRP promulgó tres principios fundamentales para la
protección radiológica, a saber, justificación, optimización de la protección y limitación de la dosis individual [9-11]. Cuando se utilizan dispositivos PX sin blindaje de plomo, los miembros del personal a menudo se preocupan por su seguridad. Comparativamente, cuando se usan dispositivos de rayos X en salas de examen de radiación, el personal está protegido de la radiación debido al escudo de plomo dentro o sobre las paredes. En consecuencia, se requería con urgencia una investigación en profundidad sobre los efectos de la radiación puntual y la radiación dispersa a diferentes distancias. Generalmente, los detectores para medir dosis de radiación incluyen detectores de gas, detectores de excitación, detectores de semiconductores, detectores de reacción nuclear y dosímetros químicos. En términos de detección de dosis de radiación dispersa, el dosímetro de cámara de ionización y el dosímetro termoluminiscente (TLD) son los más utilizados [12]. Los TLD no pueden medir la dosis de radiación inmediatamente; es decir, se requiere un proceso de calentamiento y las señales luminosas pueden desaparecer durante el proceso de detección, lo que lleva a la imposibilidad de una medición duplicada. Por lo tanto, los TLD se utilizan con mayor frecuencia para detectar dosis de radiación acumuladas mensualmente [13]. El dosímetro de la cámara de ionización es inflable y cuando la radiación pasa a través del detector, se ioniza debido a la interacción con las moléculas de gas dentro de la cámara y, por lo tanto, se producen electrones e iones cargados positivamente. Al medir estas señales de pulso electrónico generadas, la dosis de radiación dispersa en el aire se puede detectar directamente. Los estudios previos relacionados con las dosis de radiación ionizada se han centrado principalmente en el impacto cuando el personal se para en diferentes posiciones alrededor de los pacientes y en el riesgo de diferentes tipos de cáncer inducidos por la exposición a la radiación. Sin embargo, rara vez se ven investigaciones sobre dosis de radiación dispersa en diferentes ángulos. Trinh, et al. estudió si una incubadora podría verse afectada por la radiación de una incubadora vecina a cierta distancia. En el experimento, una fuente de rayos X a 160 mA se proyectó verticalmente sobre el área de estudio para medir la radiación dispersa. Luego, la medición se usó para deducir la radiación dispersa en un entorno clínico donde la salida normal de rayos X era de 2,5 mA. De acuerdo con el cálculo, a 125 cm de la fuente de rayos X, la magnitud de la radiación de dispersión debería volverse aproximadamente equivalente a la de la radiación de fondo natural [14]. Con respecto a la detección de dosis de radiación en entornos médicos, un examen fluoroscópico en una prótesis de cintura usando una máquina de rayos X con perspectiva de arco en C en una sala de operaciones, los investigadores usaron el fantasma Rando para simular dosis de radiación efectivas absorbidas por diferentes órganos con el uso de un dosímetro de cámara de ionización cuando los factores de exposición de rayos X eran 91 kilovoltaje pico (kVp) y 4,03 miliamperios (mA) [15]. En el tratamiento de pacientes con cáncer de mama utilizando rayos radiactivos de máquinas de rayos X (50 kVp) durante la cirugía, la dosis de radiación dispersa a 1 m detrás de un escudo de plomo se detectó utilizando un TLD. Los resultados sugirieron que la dosis de radiación dispersa detrás del escudo de plomo se redujo al 1% de la del haz principal [16]. En conclusión, no se ha realizado ninguna investigación sobre la detección de las dosis absorbidas por los pacientes y las dosis de radiación dispersadas en diferentes ángulos simultáneamente. En el presente trabajo, teniendo en cuenta tanto las máquinas de rayos X PX como las de arco en C, se midieron las dosis de radiación dispersa en el aire absorbidas por los técnicos de radiación a diferentes distancias. Suponiendo que los técnicos están expuestos a radiación en diferentes dosis desde diferentes distancias y ángulos, los experimentos sobre dosis dispersas absorbidas por prótesis se realizaron en una sala de operaciones en el Hospital Kaohsiung Chang Gung, Taiwán. Durante los experimentos, los técnicos estaban detrás
2. Materiales y métodos
estudio, se utilizaron dos tipos de cámaras de ionización. Cuando se detectó la ESD incidente en la superficie del Rando Phantom usando un dosímetro biomédico Fluke modelo 660-3DE con cámara de ionización de 4 cc, la resolución del rango de exposición más sensible fue de 10 mR/min, cámara de iones de placas paralelas, 4 cm3 dosis equivalente. Comparativamente, cuando la detección de radiación dispersa se midió utilizando un dosímetro biomédico Fluke modelo 660-5DE con cámara de iones de 400 cc perpendiculares al haz a 2 m del lado del maniquí del examen, la resolución para la exposición de frecuencia de rango más sensible fue de 0,1 mR/h, paralelo cámara de iones de placa, equivalente de dosis de 400 cm3. La cámara ionizante es una cámara calibrada que produce corriente a una cierta velocidad cuando se expone a un cierto nivel de radiación. La cámara de 4 cc (pequeña) produce suficiente corriente para descargar el digitalizador (1 pulso) con cada 0,0167 mR de exposición a la radiación. La cámara de 400 cc (grande) produce suficiente corriente para descargar el digitalizador (1 pulso) con cada 0,0278 μR de exposición a la radiación. Utilizando estos dos tipos de cámaras de ionización, la dependencia energética exhibió rangos de diagnóstico similares. Según los resultados del Instituto de Investigación de Energía Nuclear de Taiwán, el valor corregido de este instrumento fue de 0,5966. Además, también se puede utilizar para medir la radiación de dispersión espacial, por ejemplo, el electrómetro Radcal, modelo 9096 y el dosímetro Victoreen modelo 451P. 2.3. Fantasma aleatorio: En el presente trabajo, el fantasma aleatorio se expuso a la radiación de rayos X con fines de simulación [17]. La prótesis seleccionada fue femenina, con una altura y un peso de 155 cm y 50 kg, respectivamente. La prótesis, sin manos ni pies y compuesta por un esqueleto humano y tejidos blandos con densidades similares al cuerpo humano, fue colocada en una mesa de operaciones para exposición a la radiación. 2.4. Datos experimentales para la exposición clínica: En este estudio, se utilizaron máquinas de rayos X en perspectiva PX y arco en C. Los experimentos en los que se expusieron diferentes partes del cuerpo a la radiación de rayos X se realizaron en un quirófano del Hospital Kaohsiung Chang Gung, Taiwán. Se compararon los niveles de dosis de radiación a diferentes distancias y direcciones. Al usar la máquina PX, el tórax, el abdomen y la pelvis se examinaron en la dirección AP y las vértebras lumbares se examinaron desde un lado. Los b y B están a lo largo de la fase del eje largo del cuerpo con distancias de 1 y 2 m desde el punto central. B también está a 1 m sobre el suelo Se colocó una placa de plomo B y b la radiación se mide en cada punto C(c) estaba a 45° con respecto a C, D (d) a 90° con respecto a B, E (e) a 135°, la medición de la radiación se realizó en la horizontal. La Figura 1 muestra la distribución de varios puntos de detección en el espacio. Las dosis de radiación se detectaron cuando se adoptaron diferentes condiciones de exposición a rayos X; específicamente H.-W. Chiang et al. / Dosis de radiación dispersa absorbida por los técnicos a diferentes distancias de la exposición a rayos X
Se aplicaron rayos X (110 kVp, 32 mAs), rayos X (115 kVp, 32 mAs), rayos X (100 kVp, 32 mAs) y rayos X (115 kVp, 40 mAs) para exámenes del tórax, abdomen, pelvis y vértebras lumbares, respectivamente. Estas dosis de radiación normalmente no se usan clínicamente, ya que las dosis de radiación clínica a menudo son demasiado bajas para ser detectadas de manera efectiva por un dosímetro. La detección de dosis de radiación clínica puede ser bastante susceptible a las influencias de la radiación de fondo. Por lo tanto, primero se aumentaron las dosis de radiación de exposición y luego se dedujeron las dosis de radiación clínica (3,2 mAs y 5 mAs) en función de los datos detectados. Como es sabido, los múltiplos de mAs son directamente proporcionales a la dosis de radiación. Al estar expuesto a la radiación, todos los colimadores estaban encendidos. La distancia entre la fuente de radiación y la superficie del cuerpo varió de 92 a 94 cm, y la distancia mínima donde se iluminaron las vértebras lumbares desde el costado fue de 60 cm. La distancia entre la máquina de rayos X de perspectiva Carm y el hígado fue de 48 cm, y la exposición de perspectiva duró 60 segundos en las condiciones de exposición de 90 kVp y 3,2 mA. El hígado se examinó utilizando una proyección PA. La figura 2 muestra las posiciones de ubicación del tubo de rayos X, los detectores, la prótesis y las cámaras de ionización para detectar las dosis de radiación por encima de la superficie del cuerpo. 2.5. Simulaciones sobre las dosis efectivas absorbidas por los pacientes: Usando el método de Monte Carlo, se simularon las dosis efectivas absorbidas por los pacientes de la radiación de rayos X. Los datos de altura, peso y edad del paciente se ingresaron en el programa establecido PCXMC en el software Monte Carlo para prótesis. Los fotones con diferentes energías interactuaron con la prótesis, y la dispersión fotoeléctrica producida, la dispersión de Campton y la dispersión coherente fueron simuladas bajo varias condiciones geométricas. En combinación con los espectros de energía generados a diferentes parámetros de exposición, se calcularon las dosis de radiación absorbidas por los pacientes. La verificación de las dosis exhibió una precisión bastante alta [18-20]. Finalmente, las dosis efectivas de radiación absorbidas por los pacientes fueron estimadas según el Informe No. 103 emitido por la ICRP.
3. Resultados: Se simularon las dosis de radiación de dispersión en diferentes posiciones inducidas por la radiación de rayos X. Mediante el maniquí Rando se detectaron las dosis de radiación
4. Discusión De acuerdo con los límites de exposición a la radiación para el personal exigidos por la ICRP, la dosis efectiva de radiación no debe exceder los 100 mSv en cinco años y la dosis efectiva en un solo año no debe exceder los 50 mSv [22-24]. En quirófano, se trataba de simular las dosis de exposición espacial, midiendo a una distancia de 2m del tubo y las dosis de radiación detrás de la barrera de plomo. Se supuso que un operador en un radiólogo realiza exposiciones de quirófano y sala por año con el Nomad (50 exposiciones por día, 5 días por semana, 50 semanas por año). Usando el factor de conversión de Gy a Sv (1.14 SvGy-1) [25]. La Tabla 1 enumera los resultados de la simulación de las dosis de radiación dispersa absorbidas por un radiólogo sin un escudo de ropa de plomo dentro de un rango de 2 m. Durante los experimentos, el técnico estuvo expuesto a 12 exámenes PX en el tórax, 5 exámenes PX en el abdomen, 3 exámenes PX en la pelvis, 8 exámenes PX en las vértebras lumbares y un examen PX en perspectiva con arco en C durante 1 minuto en el sala de operaciones. Para calibrar la conversión, el radiólogo en el quirófano, el valor de predicción de las dosis estimulantes efectivas anuales en A, B, C, D, E, C, y el límite de dosis anual ocupacional son 10,58 mSv (21%), 1,58 mSv (3%), 3,55 mSv (7%), 10,22 mSv (20%), 4,94 mSv (10%), 0,03 mSv. Las dosis anuales efectivas de radiación estimulante del radiólogo en la sala de A, B, C, D, E, C son 1,58 mSv (3 %), 0,40 mSv (1 %), 2 mSv (4 %), 2,47 mSv ( 5%), 3,28 mSv (7%), 0,10 mSv, están por debajo del límite de dosis anual de 50 mSv. Con este método, el radiólogo estimó que la dosis anual del punto C de la sala de operaciones y la sala C para un operador es de 0,03 y 0,1 mSv y-1 si el escudo de retrodispersión está colocado y de 3,55 y 2 mSv y-1 si no se usa el escudo de retrodispersión. Es apropiadamente seguro acostarse detrás de la barrera de plomo, el límite de dosis ocupacional es 1~21%. Estas diferencias fueron bastante pronunciadas. Los resultados indicaron que la radiación dispersada por los rayos X exhibió una distribución direccional, y la posición en la que se encontraba el técnico afectó las dosis de radiación dispersada absorbida. Como sugieren estudios previos, la radiación dispersa inducida por la exposición a rayos X a una distancia de 2 m se atenuó a los niveles de radiación de fondo (EE. UU. = 8,493 μGy por día) [26]. En el quirófano, la dosis de radiación de fondo medida fue de 0,06 μGyh1, es decir, la dosis fue de 1,44 μGy por día. Como se muestra en la Tabla 1, a excepción de los exámenes de rayos X en las vértebras lumbares y la radiografía de perspectiva, la radiación inducida se atenuó a los niveles de radiación de fondo. De acuerdo con las disposiciones pertinentes a la seguridad radiológica, los técnicos deben utilizar protectores de plomo portátiles cuando el paciente se encuentra dentro de un rango de 1 pie con el fin de proteger a los demás pacientes y al personal médico de una exposición innecesaria y para reducir las dosis de radiación en el trabajo [26- 28]. En este estudio, los datos experimentales proporcionan conocimiento profesional sobre los niveles de exposición a la radiación clínica para las enfermeras en los hospitales. La Tabla 1 ilustra las proporciones de radiación a distancia durante los exámenes utilizando una máquina de perspectiva de arco en C, de la cual se concluyó que la radiación dispersada era inversamente proporcional a la distancia desde el punto central. Dada una unidad de
cuidados intensivos (UCI) en la que se incluyeron 12 pacientes, la radiación dispersa absorbida por las enfermeras para la atención de rutina diaria que se encontraban a 3 m del punto central de la fuente de rayos X se atenuó al valor de radiación de fondo diario, 1, μGy. Además, para los pacientes a más de 2 m del paciente que se va a examinar con rayos X, la radiación dispersa absorbida se atenuó a 0,19 μGy, que está muy por debajo del valor diario de radiación de fondo. En otras palabras, la radiación dispersa absorbida por las enfermeras y otros pacientes en una UCI era casi igual a los niveles de radiación de fondo. Con respecto a la distribución espacial de las dosis de radiación, aunque los puntos de detección en este estudio no estaban densamente distribuidos, se observó que las dosis de radiación se caracterizaban por una directividad aparente. Como se muestra en la Tabla 2, la dosis de radiación medida en el punto B fue la más baja, siendo aproximadamente el 21% de las dosis en los otros puntos. En los resultados experimentales para el examen de rayos X en perspectiva, también se obtuvieron resultados similares, es decir, la dosis de radiación en el punto B fue la mínima. El efecto de talón puede explicar estos fenómenos. Generalmente, el ángulo objetivo de un tubo de rayos X varía de 5° a 15° [21]. Debido a la variación de los ángulos del objetivo del ánodo, los rayos X atraviesan los aceites refrigerantes y los cojinetes y, por lo tanto, la energía se atenúa desde el obstáculo del dispositivo de enfriamiento. La mayoría de los rayos X se mueven hacia el extremo del cátodo, lo que genera intensidades de rayos X comparativamente más fuertes cerca del extremo del cátodo y distribuciones de energía desiguales. Como tal, los tubos de rayos X con diferentes ángulos de destino pueden generar diferentes efectos de talón de energía y diferentes dosis de radiación dispersa en diferentes posiciones en un espacio.Cuando se usaron las máquinas de rayos X portátiles y de arco en C, se midieron las dosis de radiación dispersa a 1 m sobre el suelo de la proyección de rayos X a lo largo de diferentes direcciones y se enumeran en la Tabla 2. En orden descendente, la radiación inducida por proyección de rayos X de arriba (techo) a abajo (suelo) fue la más alta, seguida por la radiación inducida por proyección desde el lado izquierdo del cuerpo, y finalmente, la radiación por proyección de abajo a arriba fue la más baja. La relación de dosis de radiación bajo estas tres condiciones fue de 5:2:1. Las dosis de medición a una distancia de 2 m, Chet fue la dosis más baja de 0,03 μGy en el punto B, y la dosis más alta de 0,28 μGy en el punto E. Abdomen fue la dosis más baja de 0,07 μGy en el punto B, y la dosis más alta de 0,37 μGy en el punto D. La pelvis fue la dosis más baja de 0,11 μGy en el punto B y la dosis más alta de 0,23 μGy en el punto C. La columna lateral fue la dosis más baja de 0,52 μGy en el punto B y la dosis más alta de 4 μGy en el punto A. La fluoroscopia hepática fue la dosis más baja de 0,36 μGy en el punto B y la dosis más alta de 2,77 μGy en el punto E. De la siguiente fórmula de atenuación: N es el número de radiación que pasa a lo largo de L, B es el factor de acumulación, No es el número de radiación inicial, u es el coeficiente de atenuación lineal del ánodo. L es la distancia de radiación que lo atraviesa. Cuando L es mayor, el número de N es menor. Cuanto más larga sea la distancia de paso, menor será la atenuación de la fuerza de los rayos X. El valor más alto medido en diferentes posiciones es el más cercano a la ubicación del punto de exposición central. La razón principal de la dosis más alta en la columna lateral en el punto A es la causa del efecto de dispersión posterior. De acuerdo con diferentes comprobaciones, se descubre que el valor de la dosis espacial absorbida es menor cuanto más alejada está la distancia del haz central de rayos X. Además, las dosis son las más bajas desde la dirección de la cabeza a los pies del paciente, es aproximadamente el 21% de otros puntos diferentes. Entonces, para el radiólogo, el punto es la posición más adecuada al tomar una exposición. Según ICRP 103 e ICRP 60, la dosis efectiva única del paciente, el factor de ponderación del tejido de la glándula reproductiva es sustancialmente menor. Al cambiar el modo de cálculo, el valor del factor de riesgo del efecto estocástico es 0,2 por ICRP 60 en 1990, que está por debajo de 0,08 por ICRP 103 en 2007. El factor de ponderación del tejido de la glándula mamaria se eleva sustancialmente de 0,05 en 1990 a 0.12 en 2007. Entonces, el modo de cálculo revisado por ICRP 103 e ICRP 60, usando rayos X portátiles (PX) y fluoroscopia (brazo en C), las dosis efectivas únicas del abdomen
