influencia del ripple en la dosis y el riesgo radiologico en un

INFLUENCIA DEL RIPPLE EN LA DOSIS Y EL RIESGO RADIOLOGICO EN
UN EXAMEN CON RAYOS X
A. Arrieta*, J. Morales, W. Jaramillo, J. A. Puerta
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín
RESUMEN
Las radiaciones ionizantes en medicina, requieren de un estudio minucioso de los
parámetros físicos que involucran cada examen y de la evaluación de la dosis absorbida en
los tejidos del cuerpo humano; esto permite estimar el riesgo radiológico de pacientes y de
personal ocupacionalmente expuesto. En este trabajo se realizó una investigación en cuanto
a cómo los procesos de rectificación de la corriente alterna de alta tensión en un equipo de
rayos X inciden en la dosis que recibe el paciente durante una exposición. Para ello se
generaron algunos espectros de rayos X con ripples de 0.09, 0.5 y 1 y se obtuvieron
curvas de dosis en profundidad para estos, mediante simulación de Monte Carlo utilizando
el código PENELOPE y un simulador matemático de la región torácica.
1. INTRODUCCIÓN
De acuerdo a las necesidades de cada aplicación, se pueden encontrar hoy en el mercado,
diferentes formas de alimentación de alta tensión para diferentes tipos de generadores[1].
De acuerdo a la alimentación eléctrica, los generadores pueden clasificarse en:
 Autorrectificados.
 Con rectificación de media onda.
 Con rectificación de onda completa (monofásico o trifásico).
 Polifásicos o multipulsados.
 De alta frecuencia o potencial constante.
En la figura1 se muestra el esquema de un tubo de rayos X con un circuito
autorrectificador, en tanto que en la figura 2 se muestranalgunos de los tipos de
alimentación detensión para diferentes tipos de generadores.
Figura 1. Circuito típico de un tubo de rayos X autorrectificado.
Figura 2. Formas de alimentación de alta tensión para diferentes tipos de generadores:(a) generador
monofásico de alto ripple, (b) generador trifásico de bajo ripple y (c) generador de alta frecuencia.
En los últimos años se han realizado estudios que han llevado a tomar medidas necesarias
para racionalizar el uso de radiaciones ionizantes y evitar procedimientos o métodos que
aporten una alta tasa de dosis. Estas medidas dieron origen a lo que hoy se conocen como
niveles de referencia diagnóstica (NRDs) y niveles orientativos de dosis (NODs) [2],
respectivamente. En estos niveles juegan un papel fundamental, la diferencia de potencial
entre ánodo y cátodo (kilovoltaje, kV) que fijará la energía y el producto de la corriente del
tubo por el tiempo de exposición (mAs), el cual determina lacarga neta del tubo y del cual
depende el número de fotones producidos y la intensidad del haz.
Los métodos de reducción de la dosis de radiación, durante una exposición con rayos X,
como consecuencia de las radiografías de diagnóstico son de gran importancia. Estos
requieren la revisión permanente de muchos factores como los antes mencionados y
además de una evaluación más cuidadosa en cuanto a la necesidad de examen y la técnica
radiográfica.
Este artículo muestra que el ripple es un factor que debemos tener en cuenta durante una
explosión con rayos X, ya que tiene una gran influencia en la dosis que recibe el paciente
durante un examen con este tipo de radiación. Recordemos que la importancia de
racionalizar la dosis, consiste en disminuir los efectos biológicos debido a la radiación y el
riesgo de desarrollar posteriormente cáncer en los órganos expuestos durante un examen o
cáncer radiogénico como la leucemia [3-5].
2.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los valores de ripple usados en la simulación fueron calculados experimentalmente usando
un kilovoltímetro para la unidad de rayos X convencional (PROTEUS GE) que se
encuentra en la sala de rayos X del hospital Universitario San Vicente de Paúl de la ciudad
de Medellín y de igual forma para la unidad de rayos X que se encuentra en la clínica Noel,
la cual también se encuentra ubicada en la ciudad de Medellín.
Se utilizó la siguiente fórmula para el cálculo del ripple de cada uno de los equipos de
rayos X[6]:
Factor de Ripple 
Vmax  Vmin
Vmax
Así, de esta manera, se obtuvo un valor de ripple de 0,09 para la unidad de rayos X
convencional que se encuentra en las instalaciones del hospital Universitario San Vicente
de Paúl y un valor de 1,0 para la unidad de rayos X convencional se encuentra ubicada en
la clínica Noel. Adicionalmente se propuso un valor de ripple de 0,5, con el fin de ver de
forma más general como la dosis recibida por el paciente en una exposición con rayos X
depende del ripple.
Una vez obtenidos los valores de ripple, se generaron espectros de rayos X para cada uno
de ellos, mediante el generador de espectro de la siemens (Simulation of X-raySpectra).
Seguidamente y mediante simulación de Monte Carlo, utilizando el código PENELOPE y
un simulador matemático de la región torácica para un neonato, se obtuvieron las curvas de
dosis en profundidad para cada uno de los espectros ( ver figura 3). En este caso el número
de historias para cada simulación fue de 2×109.
Figura 3. Comparación de las curvas de dosis en profundidad.
3.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
DOSIS POR ÓRGANOS PARA EL NEONATO
Las tablas 1,2 y 3 muestran la dosis para cada uno de los órganos del neonato, que se
encuentran en la región de interés. Ésta fue calculada mediante la expresión:
D
 PPA   EDO  Gy ,
m
donde PPA hace referencia a las partículas primarias absorbidas y EDO a la energía
promedio depositada en cada una de los órganos que conformas el phantom.
N0
Órganos
1
Espina
47,9
88,62
81,69342
2,028×10-8
2
Costillas
34
62,90
487,65723
1,706×10-7
3
Pelvis
28,9
53,47
48,89168
2,012×10-8
4
Escapula
9,64
17,83
54,04874
6,669×10-8
5
Clavícula
2,62
4,85
71,22987
3,231×10-7
6
Thymus
10,8
10,8
75,02631
1,528×10-7
7
Corazón
59,6
61,98
36,862329
1,308×10-8
8
Riñón
22
22,88
7,363388
7,080×10-9
9
Estomago
16,37
16,62
35,001602
4,633×10-8
10
Páncreas
2,69
2,80
10,568376
1,057×10-7
11
Bazo
8,76
9,11
3,668510
8,859×10-9
12
Vejiga urinaria
14,67
14,78
33,81987
5,034×10-8
13
Pulmón
171
51,3
44,39616
1,904×10-8
14
Hígado
117
121,68
0
0,0000000
15
Intestino grueso superior
9,25
9,42
19,822303
4,629×10-8
16
Intestino grueso inferior
9,01
9,19
8,726797
2,089×10-8
17
Colon transverso
11,84
12,07
104,04119
1,896×10-7
18
Intestino delgado
50,9
52,94
768,4163
3,193×10-7
19
Tronco
2,05
2,03
1606,1421
1,741×10-5
20
Piel
48,05
52,86
585,8740
2,438×10-7
678,13
4083,25018
1,923×10-5
Total
Volumen(cm3)
Masa(g)
EDO(eV)
D(Gy)
Tabla 1. Resultados de la simulación para un ripple de 0,09, donde PPA = 1,374859×108.
N0
Órganos
1
Espina
47,9
88,62
76,373933
3,922×10-8
2
Costillas
34
62,90
487,9835
3,531×10-7
3
Pelvis
28,9
53,47
44,93796
3,825×10-8
4
Escapula
9,64
17,83
52,43615
1,338×10-8
5
Clavícula
2,62
4,85
71,36514
6,697×10-7
6
Thymus
10,8
10,8
73,96309
3,117×10-7
7
Corazón
59,6
61,98
35,18650
2,584×10-8
8
Riñón
22
22,88
7,28960
1,450×10-9
9
Estomago
16,37
16,62
34,63402
9,484×10-8
10
Páncreas
2,69
2,80
9,81603
1,595×10-7
11
Bazo
8,76
9,11
3,72659
1,862×10-8
12
Vejiga urinaria
14,67
14,78
33,08035
1,019×10-7
13
Pulmón
171
51,3
43,52917
3,862×10-8
14
Hígado
117
121,68
0
0,0000000
15
Intestino grueso superior
9,25
9,42
8,60012
4,155×10-8
16
Intestino grueso inferior
9,01
9,19
19,34818
9,581×10-8
17
Colon transverso
11,84
12,07
100,41288
3,786×10-7
18
Intestino delgado
50,9
52,94
772,57640
6,641×10-7
19
Tronco
2,05
2,03
1630,05800
3,654×10-5
20
Piel
48,05
52,86
654,07650
5,631×10-7
678,13
4159,39411
4,029×10-5
Total
Volumen(cm3)
Masa(g)
EDO(eV)
D(Gy)
Tabla 2. Resultados de la simulación para un ripple de 0,5, donde PPA = 2,840608×108.
N0
Órganos
Volumen(cm3)
Masa(g)
EDO(eV)
D(Gy)
1
Espina
47,9
88,62
75,80423
3,925×10-8
2
Costillas
34
62,90
486,20901
3,547×10-7
3
Pelvis
28,9
53,47
44,36401
3,807×10-8
4
Escapula
9,64
17,83
52,08073
1,340×10-7
5
Clavícula
2,62
4,85
71,06573
6,724×10-7
6
Thymus
10,8
10,8
73,41980
3,120×10-7
7
Corazón
59,6
61,98
34,85619
2,581×10-8
8
Riñón
22
22,88
7,25190
1,455×10-8
9
Estomago
16,37
16,62
34,39970
9,498×10-8
10
Páncreas
2,69
2,80
9,71488
1,592×10-7
11
Bazo
8,76
9,11
3,70559
1,867×10-8
12
Vejiga urinaria
14,67
14,78
32,79508
1,018×10-7
13
Pulmón
171
51,3
43,21274
3,866×10-8
14
Hígado
117
121,68
0
0,0000000
15
Intestino grueso superior
9,25
9,42
8,51897
4,150×10-8
16
Intestino grueso inferior
9,01
9,19
19,15753
9,566×10-8
17
Colon transverso
11,84
12,07
99,54468
3,785×10-7
18
Intestino delgado
50,9
52,94
770,99040
6,683×10-7
19
Tronco
2,05
2,03
1628,62580
3,682×10-5
20
Piel
48,05
52,86
665,4705
5,777×10-7
678,13
4161,18747
4,058×10-5
Total
Tabla 3. Resultados de la simulación para un
ripple de 1,0, donde PPA= 2,864186×108.
Al analizar las curvas de dosis en profundidad, obtenidas para cada uno de los valores de
ripple (ver figura 3), podemos observar claramente diferencias entre ellas.
Para ver de forma más concisa la influencia que tiene el ripple, se calculó mediante
simulación, la dosis que recibe el paciente durante una exposición con ratos X (ver tablas
1, 2 y 3). En ese orden de ideas se obtuvo un valor de dosis de 19.23µGy para un ripple
de 0,09, un valor de 40.29µGy para un ripple de 0,5 y por último un valor de 40.58µGy
para un ripple de 1,0.
Es importante anotar que todos los espectros fueron generados para valores iguales de kV,
mAs y filtración.
4.
CONCLUSIONES
 Esta investigación nos muestra que la dosis que recibe un paciente durante una
exposición con rayos X, no solo depende de factores como el voltaje del tubo, la
corriente y el tiempo de exposición, sino también de los procesos de rectificación
de la corriente alterna de alta tensión en el equipo.
 La dosis recibida por el paciente durante una exposición con rayos X, es mayor
cuanto mayor sea el ripple del generador o equipo.
REFERENCIAS
[1] P P Dendy and B Heaton., Physics for Diagnostic Radiology, Second Edition. Ed.
IPEM, (1999).
[2] OIEA, Publicación115., Normas básicas Internacionales de seguridad para la
protección contra la radiación ionizante y para la seguridad de las fuentes de radiación
(NBS), (1197).
[3] Stather J W, Muirhead C R, Edwards A A, Harrison J D, Lloyd D C and Wood N R.,
Health effects developed from the 1988 UNSCEAR Report National Radiological
Protection Board Report NRPB-R226 (London: HMSO), (1988).
[4] National Radiological Protection Board., Occupational, public and medical exposure
National Radiological Protection Board Report, Documents of the NRPB 4 No 2
(Chilton: NRPB), (1993).
[5] Infante-Rivard C, Mathonnet G and Sinnett D., Risk of childhood leukemia associated
with diagnostic irradiation and polymorphisms in DNA repair genes Environ. Health
Perspective, 108: 495–498 (2000).
[6] MRAy, M Shahriari, S Sarkar, M Adiband H Zaidi. Monte Carlo simulation of x-ray
spectra in diagnostic radiology and mammography using MCNP4C., Phys. Med. Biol.
49: 4897–4917 (2004).