Detector Es

RADIOINUCLEIDOS

Radiaciones

Radiación sin cargaPartículas con carga

RADIOISOTOPOS

Radiaciones

Radiación sin cargaPartículas con carga

INTERACCION CON LA MATERIA

EFECTOSBIOLOGICOS

DETECCIONConvertir la energía de la radiación

en una señal eléctrica

IONIZACION

La energía entregada por la radiación es suficiente para arrancar un e- orbital y queda un ion +, al conjunto se lo denomina par iónico.

EXCITACION

La energía alcanza para llevar al e- a un nivel superior de energía y en la desexcitación se emi-ten fotones.

n=1

n=2

n=3

E=h.

Detectores de Radiación

ContadoresRespuesta transitoria y proporcional a la actividad de la fuente

DosímetrosRespuesta acumulativa, proporcional a la actividad y al tiempo transcurrido

Basados en la excitación atómico molecular

De ionización

Gaseosos

Semiconductores

De Centelleo

Sólidos

De ionización Varios tipos

Efectos Químicos Placas fotográficas

Cámara de ionización“en corriente”“de pulsos”

Contadores Proporcionales

Contadores Geiger Müller

Líquidos

Detectores de Radiación

Una de las estrategias más empleadas para la detección de la radiación es la transformación de

la energía nuclear en energía eléctrica.

Detectores Gaseosos

Una de las estrategias más utilizadas en la detección de la radiación es el empleo de cámaras de ionización. El concepto genérico de diseño consiste en una cámara rellena de gas con electrodos positivos y negativos. Entre ambos electrodos hay un gas interpuesto (aire por ejemplo); allí se crea una diferencia de potencial, pero no hay flujo de corriente si la cámara no se expone a la radiación.

Fuente

Amperímetro

Cátodo

Ánodo

(Principio básico de funcionamiento)

Detectores Gaseosos

Cuando la cámara es expuesta a fuente de radiación el gas se ioniza produciendo pares de iones que son colectados por los electrodos produciendo una corriente “i” que es medida por el amperímetro.

i

(Principio básico de funcionamiento)

Detectores Gaseosos

La ionización del gas da lugar a la liberación de electrones y iones gaseoso positivos.

En ausencia de campo eléctrico los electrones subsisten libres hasta que terminan por recombinarse con los iones positivos formados.

Si se le da a los electrodos una tensión baja (de unos 10V, por ejemplo) los iones son atraídos débilmente por los mismos. A tensiones bajas sólo una fracción de los e- formados se deposita en el ánodo mientras que otra fracción se neutraliza con cationes gaseosos.

La proporción de iones descargada en los electrodos crece conforme aumenta

la tensión.

Cámara de Ionización

Detectores Gaseosos

Si la tensión aplicada resulta suficientemente alta todos los iones formados son atraídos por los electrodos y ya no se produce recombinación.

Dentro de un cierto rango de tensiones la neutralización de cargas sobre los electrodos es total.

Se produce entonces una corriente estable de saturación is que se corresponde con la captura de todos los iones formados y que resultará proporcional a la ionización del gas producida por la fuente radiante.

La proporción de iones descargada en los electrodos crece conforme aumenta

la tensión.


Gráfico de Montgomery & Montgomery. Carga colectada en el ánodo para pulsos de un tamaño determinado, en función de la tensión aplicada.

Detectores Gaseosos

Para un rango determinado de voltaje

i n° de pi colectados n° de pi producidos n° de radiaciones que

alcanzan el detector A

Dado que las respuestas de estas cámaras a las radiaciones provenientes de radionucleidos diferentes varía de acuerdo al tipo, energía y abundancia de ellas, es necesario ajustar en forma apropiada la amplificación de la señal de tensión para cada nucleido mediante selectores.

Detectores Gaseosos


Detectores Gaseosos


Si bien muchas cámaras de ionización funcionan en corriente continua es posible que funcionen contando pulsos de ionización.

Un pulso es la variación súbita de tensión del electrodo colector por efecto de la descarga de los electrones producidos en el gas por una partícula ionizante.

Parecería que si las partículas ionizantes llegan suficientemente separadas en el tiempo se podrían registrar pulsos por separado y que cuando son muchas en un corto intervalo se produciría corriente. Lo que realmente ocurre depende tanto de la cámara de ionización como del circuito de salida de la señal y lo resumimos dentro del parámetro que llamamos “constante de tiempo”.

¿Qué es lo que hace que una cámara de ionización funcione contando pulsos o en corriente?

La Eficiencia de cualquier detector, en principio, estará determinada por la disposición geométrica de la fuente emisora y el detector con el que se mide dicha fuente.

En general opera un factor de eficiencia determinado por “la geometría” de cada medición.

La reproducción de las condiciones geométricas con las que se realizan distintas mediciones tiende a transformar en una constante a dicho factor geométrico, lo cual es fundamental para poder comparar distintas mediciones entre sí.

RADIONUCLEIDOS

DESINTEGRACION

ACTIVIDAD: Es la medida de la velocidad de desintegración o sea el número

de núcleos que desintegran en la unidad de tiempo

A = - dN/dt = .N Unidades de A:

Bq = 1 dpsCi = 3.7 x 1010 Bq

TASA DE CONTEO:• Número de pulsos que registra el contador en la unidad de tiempo. • Se expresa en cuentas por unidad de tiempo (cpm, cps) y se

relaciona con la actividad a través de un factor que es la eficiencia de medición (Ef).

TC = Ef x A

Aplicaciones de la Cámara de Ionización

ACTIVIMETRO

Es el instrumento fundamental para determinar la actividad de los radiofármacos que serán administrados en el Servicio de Medicina Nuclear.


ACTIVIMETRO

Diseñada para detectar los fotones emitidos directamente por las fuentes radiantes o emitidos como radiaciones secundarias.

Con el objeto de maximizar la eficiencia de detección la cámara de ionización se construye en forma de pozo y el gas se encuentra presurizado entre 10 y 20 atm.


ACTIVIMETRO

Cuentan con la posibilidad de seleccionar distintos factores de amplificación para poder medir una variedad amplia de radionucleidos: 137Cs, 99mTc, 99Mo, 131I, 67Ga, 111In, 18F, 68Ga, entre otros.

Y selectores que permiten expresar el resultado en MBq o mCi.

Radiaciones que pueden detectarse en un activímetro

EMISORESSE

DETECTAN USOS

gammafotones gamma o RX caract

DIAGNÓSTICO:•Transición isomérica: 99mTc•Captura electrónica/: 123I-111In-51Cr-201Tl-67GaTERAPIA:•Emisores /: 131I-153Sm

beta positivos

fotones de aniquilación de 511 Kev

DIAGNÓSTICO: •Emisores +: 18F-11C-13N

beta negativos de Emáx>1Mev

fotones de frenamiento

TERAPIA:•Emisores : 32P-89Sr-90Y


Pruebas para el Control de Calidad de los Activímetros

Es importante que los activímetros proporcionen una medida exacta de la dosis radiactiva administrada al paciente, asegurando que dicha dosis sea la misma que la prescrita, de lo que depende en gran medida la calidad de las pruebas clínicas realizadas.

Es también una necesidad para la protección radiológica del paciente y del personal sanitario, aplicando siempre el principio ALARA. Para los estudios diagnósticos, una dosis demasiado alta producirá una exposición innecesaria del paciente a la radiación, mientras que una dosis demasiado baja prolongará el tiempo del estudio o proporcionará imágenes de baja calidad.

En los radiofármacos de uso terapéutico es aún más importante que la dosis sea exacta, para evitar la irradiación excesiva de tejidos no deseados.

1. Exactitud 2. Precisión3. Linealidad4. Geometría5. Fondo

Para asegurar un correcto funcionamiento, estos instrumentos de medida de radiación deben someterse a un cierto número de pruebas.



La exactitud de una medida se define como la discrepancia que existe entre el resultado obtenido por un procedimiento de medida y el valor “verdadero” de la magnitud que se trata de medir. En activímetros, la exactitud se determina comparando la actividad medida de una fuente de actividad certificada, con la actividad teórica que debería tener enla fecha y hora en que se realiza la medida.

Exactitud

La precisión indica el grado de variabilidad de los valores obtenidos por un procedimiento de medida para una determinada magnitud, es decir, la reproducibilidad en la medida. Exactitud y precisión son los criterios más importantes para comprobar un método analítico, y es esencial monitorizar el control de calidad de las medidas analíticas para la validez de los resultados obtenidos.

Precisión


Para determinar la exactitud y la precisión se utilizan fuentes certificadas de referencia de radionúclidos con semiperíodos de desintegración largos, pero con fotones gamma de energía similar a la de los radionucleidos utilizados enmedicina nuclear.


La ISO (International Standars Organization) define el concepto de trazabilidad, como la propiedad del resultado de una muestra que le permite ser relacionada con estándares apropiados, generalmente nacionales o internacionales, a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones.

Trazabilidad

El protocolo seguido para llevar a cabo un test de exactitud en el activímetro consiste en realizar 10 medidas de cada fuente utilizada y calcular el error relativo de la actividad medida respecto al valor de actividad teórica de la fuente en la fecha en la que se realiza la medida. El límite normalmente aceptado para el error relativo es del ±10%.


Exactitud

Donde:Valor real es la actividad de la fuente calibrada determinado por cálculo de decaimiento.Valor medido es la actividad de la fuente medida en el activímetro.

El protocolo empleado para determinar la precisión recomienda usar una fuente de 137Cs y realizar 10 medidas. Se calcula el coeficiente de variación de las mismas. El coeficiente de variación no debe ser superior a ±5%. La IAEA usa más de un radionúclido y al igual que el protocolo anterior realiza medidas de cada radioisótopo en el canal adecuado. También se realizan 10 medidas de cada una de las fuentes pero lo que se calcula es el error relativo de cada medida respecto de la media. Las desviaciones obtenidas no deben ser mayores del ±5%.


Precisión


Precisión

Varianza

Coeficiente de Variación

Error Estándar

Desvío Estándar

Esta prueba determina la capacidad del activímetro para realizar medidas exactas en un amplio rango de actividades. Normalmente los activímetrosmuestran una respuesta lineal para un intervalo de actividad entre 200µCi y 2Ci, y tienden a subestimar actividades más altas.


Linealidad

Estudiaremos dos métodos para llevar a cabo un test de linealidad:

Método del Decaimiento

Método del Blindaje


Linealidad

Es el método más utilizado. Consiste en tomar una fuente de Na99mTcO4 y medirla a distintos tiempos en el activímetro, hasta que ésta decae a valores cercanos a 30μCi. Los tiempos recomendados son 0, 6, 24, 30 y 48 horas o cada seis horas; siendo cada valor obtenido la media de 3 medidas. Una vez que hemos realizado las medidas de la fuente a distintos tiempos existen varias formas de representar y analizar los resultados.

Método del Decaimiento


Linealidad

Logaritmo de la actividad medida en función del tiempo

A continuación se grafica el logaritmo de la actividad medida en función del tiempo y se busca la recta que mejor ajusta a los puntos.

La pendiente de esta recta debe coincidir con el período de semidesintegración del radionucleido empleado.

Para que se considere que el activímetro se comporta linealmente en el rango de actividades seleccionadas los valores medidos no deben diferir en más de un 10% respecto del valor extrapolado a la recta.


Linealidad

Se necesita un kit comercial de tubos cilíndricos con distintos espesores de plomo.

Método del Blindaje

Kit para calibración de linealidad “Lineator”

Estos kits permiten simular distintas intensidades de fuente, con lo que se puede realizar el test de linealidad rápidamente y sin desperdiciar la actividad original.


Linealidad

Logaritmo de la actividad medida en función del logaritmo de la actividad teórica

A continuación se grafica el logaritmo de la actividad medida en función del logaritmo de la actividad teórica y se busca la recta que mejor ajusta a los puntos.

La pendiente de esta recta debe ser un valor cercano a 1.

Para que se considere que el activímetro se comporta linealmente en el rango de actividades seleccionadas los valores medidos no deben diferir en más de un 10% respecto del valor extrapolado a la recta.

Las variaciones en la geometría de la muestra a medir pueden afectar a la exactitud de las medidas, principalmente por la atenuación de la radiación.Existen variaciones por la posición de la muestra en el activímetro, ya que cada cámara posee una posición donde la sensibilidad para detectar la radiación es mayor, y también por el volumen y la forma del contenedor donde está la dosis (viales, jeringas, etc.).


Geometría


Fondo

Es la medida que nos da el activímetro en ausencia de fuente de radiación y se debe a la radiación de fondo y al ruido electrónico del instrumento. El test consiste en determinar la respuesta que da el activímetro en ausencia de fuente radiactiva.

El incremento del fondo puede deberse a una contaminación radiactiva del equipo o a un incremento en la radiación ambiental. Para detectar una posible contaminación se separa el dispositivo que recubre el pozo y se repite la lectura. En el caso de no existir contaminación, se deberá revisar si existe alguna fuente de radiación en las proximidades.

Periodicidad de las pruebas para el Control de Calidad de los Activímetros

PRUEBA Protocolo IAEA Protocolo ARN*

EXACTITUD Cuatrimestral Anual (Servicio de Metrología)

PRECISION Cuatrimestral Trimestral

LINEALIDAD Cuatrimestral Trimestral

GEOMETRIA N/E Trimestral

FONDO Semanal Semanal

*Basadas en el documento técnico TEC-DOC/602/S, Control de calidad de los instrumentos de medicina nuclear, 1991. Editado por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), 1996. Implementado en el país por la ARN.

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