OCHRONA RADIOLOGICZNA 2

Ochrona radiologiczna w radioterapii Jakub Ośko

Radioterapia Jedna z głównych technik leczenia nowotworów (często w połączeniu z chemioterapią lub chirurgią) Naświetlanie obszaru nowotworu wiązką promieniowania jonizującego. Ponad 50 % pacjentów leczy się radioterapią.

Wskazania do radioterapii Nowotwory głowy i szyi Nowotwory ginekologiczne Nowotwory prostaty Nowotwory miednicy, odbytu, pęcherza moczowego Leczenie uzupełniające nowotworów piersi Nowotwory mózgu Leczenie paliatywne

Cel radioterapii Narządy krytyczne

Kierunek wiązki

nowotwór

Cel radioterapii

Dawka potrzebna do zniszczenia komórek nowotworowych jest nizsza niż dawka konieczna do zniszczenia zdrowych komórek.

Ochrona radiologiczna

Wymagania projektowe Uszkodzenie jednego komponentu systemu musi być natychmiast wykryte Minimalizacja wpływu błędów ludzkich na zwiększenie dawki BSS Appendix II

Wymagania projektowe Każdorazowy wybór, wskazanie i potwierdzenie parametrów: energia, odległość od ’targetu’, wielkość pola, kierunek wiązki, czas naświetlania, dawka

Wymagania projektowe Źródło musi znaleźć się wewnątrz osłony w przypadku odłączenia zasilania. Co najmniej dwa niezależne systemy pozwalające na zakończenie napromieniania Blokady bezpieczeństwa lub inne środki zapobiegania zastosowania urządzenia w warunkach innych niż wybrane w panelu sterowania;

Plan awaryjny Podejmowanie wszelkich uzasadnionych środków w celu zminimalizowania skutków awarii i błędów, Plany postępowania w przypadku wystąpienia awarii i błędów Ćwiczenia okresowe

10

Akceleratory liniowe Wysokie energie (6 - 21 MeV) – grube osłony Monitorowanie zmian parametrów wiązki Monitorowanie rozproszeń Kontrola położenia ’targetu’

Bezpieczny wyłącznik Źródło promieniowania musi zostać wyłączone w przypadku: zakończenia ekspozycji sytuacji awaryjnej

12

Źródła izotopowe Źródła zamknięte Mechanizm sygnalizujące położenie źródła w pozycji roboczej

Awaryjny powrót do pozycji spoczynkowej

14

Standardy IEC & ISO Aparatura musi spełniać wymagania norm IEC i ISO oraz norm krajowych (PN) Specyfikacja pracy i instrukcje obsługi muszą być napisane w języku zrozumiałym dla użytkowników oraz zgodne z odpowiednimi normami ISO lub IEC

Teren kontrolowany Pomieszczenie kontrolne Pomieszczenie z aparaturą

Maszynownia

Blokady bezpieczeństwa Blokady mogą zostać odłączone w ​trakcie zabiegów konserwacyjnych, tylko pod bezpośrednim nadzorem personelu technicznego za pomocą odpowiednich urządzeń, kodów i kluczy.

Systemy bezpieczeństwa Sygnał świetlny informujący o włączeniu/wysunięciu i wyłączeniu/wsunięciu źródła.

18

Systemy bezpieczeństwa Blokada drzwi. Logika dodatnia.

Pomieszczenie terapeutyczne

Pomieszczenie terapeutyczne Zalety dużych pomieszczeń: odległość to skuteczna osłona miejsce dla pacjenta i na akcesoria możliwość przyszłej rozbudowy

Pomieszczenie terapeutyczne Prawidłowe oznakowanie Odpowiednie usytuowanie poczekalni Uniemożliwienie przypadkowego wejścia do pomieszczenia terapeutycznego Ograniczenie przebywania w sąsiedztwie pomieszczenia terapeutycznego

Osłony

Promieniowanie pierwotne Promieniowanie rozproszone

Obliczenia osłon Dawka efektywna / rok = WUT /d2 Sv/rok T = parametr zależny od częstotliwości przebywania osób W= obciążenie U = współczynnik wykorzystania = 0,25 d = odległość zewnętrznej ściany od źródła

Obliczenia osłon T czas, w którym w danym miejscu przebywają pacjenci, personel

Wartości od 1 dla obszarów roboczych do 0.06 dla toalet i parkingów

Obliczenia osłon W - obciążenie W = dawka w izocentrum(Gy) x liczba pacjentów x czas W przypadku pomiarów i testów QA zwiększane o 20 %.

Definicje Source to Skin Distance (SSD) Source to Axis Distance (SAD) Izocentrum Wielkość pola Półcień

SSD Odległość między źródłem i skórą pacjenta Standardowe wielkości 50 cm dla urządzeń z Cs 137 80 – 100 dla urządzeń z Co 60 100 cm dla akceleratorów liniowych

SSD

SSD=80cm

SAD Odległość między źródłem, a izocentrum Wartości SAD 80cm – 100 cm dla urządzeń z Co 100cm dla akceleratorów liniowych

Izocentrum Punkt przecięcia osi obrotu gantry, leżanki, kolimatora i wiązki

Izocentrum Prawidłowy kierunek wiązki jest zapewniony jeżeli środek guza jest umieszczony w punkcie izocentrum

Wielkość pola Szerokość i długość wiązki promieniowania w odległości SSD lub SAD Wielkość pola na dowolnej głębokości szerokość połówkowa profilu na tej głebokości

Półcień Nieostra krawędź wiązki powstająca na skutek skoczonych rozmiarów Półcień geometryczny zależny od Wymiarów źródła SDD SSD

Półcień radiologiczny Półcień geometryczny + rozproszenia

Półcień geometryczny

P=

S x (SSD+d-SDD) SDD

P=

S x f+d-fd fd

CE – półcień na płaszczyźnie S x f-fd CE = fd

Półcień radiologiczny/fizyczny zależy od

Rozproszeń Energii (im niższa tym większy) Gęstości ośrodka rozpraszającego

Półcień radiologiczny/fizyczny

Współczynniki wyznaczania dawki pochłoniętej Percentage depth dose (PDD) Tissue Air Ratio (TAR) Tissue Maximum Ratio (TMR) Tissue Phantom Ratio (TPR) Scatter Air Ratio (SAR) Scatter Maximum Ratio (SMR)

Percentage Depth Dose (PDD)

Field Size (s)=AB

PDD (S,Q,f,d) =

D Dmax

x 100

Percentage Depth Dose 60Co 120

% depth dose

100

80

60

Co60

40

20

0 0

5

10

15

20

Depth in cm

25

30

35

Depth Dose Podczas pomiarów PDD wielkość pola określa się na powierzchni fantomu Wzrasta z SSD, energią wiązki, wielkością pola Maleje z głebokością

Tissue Air Ratio Field Size(S)=AB

TAR(s,d,Q)= Dd /Dair

TAR TAR Vs Depth 1.2

1

TAR

0.8

0.6

TAR

0.4

0.2

0 0

5

10

15

20

Depth in cm

25

30

35

TAR TAR Vs Field size 1 0.9 0.8 0.7

TAR

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

10

20

30

40

Side of the square field (cm)

50

60

TAR Rozmiar pola określany w SAD Nie zależy od SSD Zależy od energii i głębokości

Scatter Air Ratio Field Size(S)=AB

SAR (S,Q,d)= TAR(S,Q,d) - TAR(S,Q,0)

SAR Rośnie z energią i wielkością pola Maleje z głębokością

Peak scatter factor Field Size(S)=AB

PSF (S,Q) = Dmax/ Dair

Tissue Phantom Ratio Field Size(S)=AB

TPR(S,Q,d) = Dd / Dref

Tissue Maximum Ratio Field Size(S)=AB

TMR(S,Q,d) = Dd / Dmax

TMR TMR Vs Depth 1.2

1

TMR

0.8

0.6

0.4

0.2

0 0

5

10

15

20

Depth in cm

25

30

35

TMR TMR Vs Field Size 0.86 0.84

TMR

0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0

10

20

30

Side of squre field (cm)

40

50

Kontrola jakości 1. Parametry mechaniczne i optyczne 2. Parametry wiązki

Parametry mechaniczne i optyczne Wielkość pola Izocentrum Pole promieniowania

Parametry wiązki X • • • • •

Napięcie i natężenie prądu Parametry wiązki wyjściowej Test pomiaru czasu Wielkość ogniska Rozproszenia

Parametry obrazu

Rozdzielczość

Kontrast

Testy bezpieczeństwa Test 1. Blokada drzwi 2. Przełączniki ruchu

3. Sygnalizacja świetlna 4. Wyłącznik awaryjny

Codziennie

Testy dozymetryczne Fantom z umieszczonymi wewnątrz detektorami (np. TLD) Z uwzględnieniem najbardziej wrażliwych narządów (gonady, oczy, …)

Fantom Rando

QA – źródła izotopowe i akceleratory Układ mechaniczny Pole promieniowania Wskażniki promieniowania

Blokady bezpieczeństwa

Test wielkości pola

Test izocentrum

Slide 62

Test izocentrum

Test wskaźnika SSD

wskażnik

QA – źródła izotopowe Aktywność – raz w miesiącu Energia – nie wymagana Pomiar czasu - codziennie

QA – akcelerator liniowy Moc dawki – codziennie Energia – codziennie

QA – akcelerator liniowy Profil wiązki Symetria wiązki Półcień Raz na pół roku

QA – Brachyterapia Testy bezpieczeństwa Integralność źródła Położenie źródła

Verification of source position

Slide 69

Pozycja źródła Radiografia

Dawka 1. Dawka na jedną frakcję naświetlania 2. Moc dawki

Planowanie terapii Technika: SSD lub SAD Liczba wiązek Parametry wiązki Określane w izocentrum lub Dmax Modyfikacje wiązki kliny, osłony, kompensatory

Planowanie terapii Osłony Stop Wood’a (Bi, Cd, Pb, Sn), współczynnik absporpcji zbliżony do ołowiu, temperatura topnienia oraz plastyczność niższa – możliwość wielokrotnego przerabiania w modelarni

Planowanie terapii Kolimator listkowy Układ niezależnych listków wolframowych

Planowanie terapii

Przykład Example: Dawka 6000 cGy w 30 frakcjach: w punkcie, izocentrum (100% wg ICRU) izodoza wokół guza (95%)

Dawka w jednej frakcji Punktowo

𝑇𝐷 6000𝑐𝐺𝑦 𝐷 𝑓 = = = 200𝑐𝐺𝑦 𝑁 30

Izodoza

𝑇𝐷 6000𝑐𝐺𝑦 ∙ 100 𝐷 𝑓 = = = 210,5𝑐𝐺𝑦 𝑁 ∙ %𝐼𝑧𝑜𝑑𝑜𝑧𝑦 30 ∙ 95

TD - Tumour Dose

Dawka od wiązki we frakcji D (f) x w(b)

Dose(b,f) =

Total Weight(W)

Dawka Korekcja na wielkość pola Sref=10 x 10 cm2

S=15 x 15cm2

dref

dref D(dref,Sref)

D(dref,s)

D(dref,S) =D(dref, S ref) x RDF( S)

Relative dose factor (RDF)

Dawka Jeśli do kalibracji wykorzystano TPR (Tissue Phantom Ratio) Sref=10 x 10 cm2

dref

Treatment Field Size (S)

d D(dref,Sref)

D(dref,S) =D(dref, S ref) x RDF( S) x TPR(d,s,Q)

D(d,s)

Dawka 3. Korekcja na osłony Osłona

Sref=10 x 10 cm2 Treatment Field Size (S)

dref

d

D(dref,Sref)

D(dref,S) =D(dref, S ref) x RDF( S) x TPR(d,S,Q) x Tf Tf współczynnik osłony

D(d,s)

Dawka 3. Korekcja na klin Osłona

Klin

Sref=10 x 10 cm2

Treatment Field Size (S)

dref

d D(dref,Sref)

D(dref,S) =D(dref, S ref) x RDF( S) x TPR(d,S,Q) x Tf x Wf

Wf współczynnik klina

D(d,s)

Obliczanie czasu terapii 𝐷𝑎𝑤𝑘𝑎 𝑛𝑎 𝑤𝑖ą𝑧𝑘ę 𝑛𝑎 𝑓𝑟𝑎𝑘𝑐𝑗ę 𝑐𝑧𝑎𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑝𝑖𝑖 = 𝑀𝑜𝑐 𝑑𝑎𝑤𝑘𝑖 𝑤 𝑝𝑢𝑘𝑐𝑖𝑒

t=

Dose (f) x w(b) /Total Wt D(dref, S ref) x RDF( S)

x

TPR(d,s,Q) x Sf x Wf

Obliczanie czasu terapii Uwzględnienie procentowej dawki głębokiej PDD

Dose (f) x100 x w(b)/ Total Wt

t=

D(dref, S ref) x RDF( S)

x

PDD(d,f,s,Q) x Sf x Wf x Total Wt

Try this example Calculate Treatment time to deliver 3000 cGy to 4 cm depth in15 # by single direct field 15 x 15 cm2, no wedge but shielding included (RDF=1.024, Wf=1, Sf=.965, TPR(4cm)=1.06, D(ref)=150cGy/minute) Dose per beam per fraction Treatment Time = Dose rate at that point

Dose per beam per fraction = 3000/15=200cGy Dose rate at 4cm = 150 x 1.024 x 1 x .965 x 1.06 cGy/min Treatment Time = 200/157.2 = 1.29 minutes

Part VIII.3.5 Determination of Dose to a Patient-I

=157.2

Slide 85

Wypadki w radioterapii

Wypadek w radioterapii Wypadek radiacyjny to niezamierzone zdarzenie, które może spowodować negatywne skutki. Błąd operatora Awaria aparatury Inne

Potencjalni poszkodowani 1. Osoby z populacji napromieniowani na skutek niewłaściwej realizacji zasad ochrony radiologicznej i bezpieczeństwa

2. Personel napromieniowani podczas przygotowywania źródeł, terapii, instalacji, naprawy, wymiany źródła, itp.

3. Pacjenci

Wypadki z narażeniem populacji i personelu 1. 2. 3. 4. 5.

Zgubienie źródła promieniowania Zgubienie lub uszkodzenie osłon Wyciek lub uwolnienie Niezamierzone narażenie Niezamierzone skażenie

Narażenie pacjenta Radioterapia to bardzo skomplikowany proces od planowania do naświetlania. technolog może wykonywać 50 zabiegów dziennie. Ich parametry są bardzo podobne.

Slide 90

Klasyfikacja wypadków Wypadki w radioterapii

Związane z aparaturą

Indywidualne

Poszkodowanych wielu pacjentów

Poszkodowany jeden pacjent

Przyczyny „aparaturowe” Aparatura dozymetryczna Kalibracja Symulatory Planowanie terapii Aparatura terapeutyczna

Slide 92

Aparatura dozymetryczna 1. Niewłaściwe użycie współczynnika kalibracji 2. Złe porównanie z wzorcem 3. Niewłaściwe użycie

Planowanie terapii Niewłaściwe dane wejściowe Niezrozumienie algorytmu Niewystarczające szkolenie

Aparatura terapeutyczna Uruchomienie i testy Kalibracja Testy okresowe Awaria Niewłaściwe użycie

Wypadki radiacyjne Incydent: Kalibracja przeprowadzona dla dawki w wodzie, ale zinterpretowana dla dawki w powietrzu. Konsekwencje: Wzrost dawki o 11%

Przyczyny: Niewłaściwe szkolenie

Wypadki radiacyjne Incydent: Użycie złej strony komory podczas kalibracji wiązki. Przyczyna: Nieprawidłowe oznaczenie.

Konsekwencje: 6MeV wzrost dawki o 20% 9MeV wzrost dawki o 10%

12MeV wzrost dawki o 8%

Działania naprawcze: Powtórna kalibracja

Wypadki radiacyjne Incydent: Niewłaściwe ciśnienie podczas kalibracji układu z Co. Konsekwencje: Wzrost dawki o 21% Przyczyna: Niewłaściwy odczyt ciśnieniomierza.

Wypadki radiacyjne Incydent: Dwukrotne uwzględnienie współczynnika klina. Konsekwencje: wzrost dawki o 14% Przyczyny: Niezrozumienie algorytmu

Korekta na klin 100

75

90

65

80 70

50

60 40 50

40

Normalized isodose

30

Corrected isodose

Wypadki radiacyjne Incydent: Pacjent miał w ramach zabiegu teleterapii Co60 miał otrzymać dawkę 300 cGy w dwóch frakcjach po 150. Dozymetrysta omyłkowo wyliczył dawkę 2 razy po 300 cGy. Pacjent otrzymał dawkę 600 cGy.

Wpadki radiacyjne Przyczyna: Błąd dozymetrysty

Działania naprawcze: Szkolenie personelu

Wypadki radiacyjne Incydent: Luźno zamontowany klin, zmiana rozkładu i zwiększenie dawki

Przyczyny: Personel nie sprawdził ustawienia klina.

Wypadki radiacyjne

t

{

{

Konsekwencje: Rozkład dawki otrzymanej przez pacjent był nieprawidłowy.

{

}

t

Wypadki radiacyjne Incydent: Energia elektronów emitowanych z akceleratora liniowego wynosiła 36MeV niezależnie od ustawień na konsoli Przyczyny: Awaria akceleratora. Błąd serwisanta.

Wypadki radiacyjne Przeprowadzono 27 zabiegów w ciągu 10 dni. Po tym okresie rozpoczęto poszukiwania korelacji reakcji obserwowanych u niektórych pacjentów ze stanem aparatury.

Wypadki radiacyjne Przyczyny: Zwarcie w układzie. Nieskuteczna komunikacja - fizycy nie zostali powiadomieni o awarii. Błędna interpretacja sprzecznych sygnałów, zignorowano odczyt miernika analogowego 36MeV.

Potencjalne przyczyny wypadków w brachyterapii • • • • •

Nieprawidłowo wykalibrowana aktywność źródła Nieprawidłowe oznakowanie źródła Nieprawidłowe postępowanie ze źródłem Błędne dane wejściowe do systemu planowania Niedostateczna wiedza o algorytmie systemu planowania • Awaria mechaniczna

Wypadki w brachyterapii Incydent: Błąd w jednostkach Laboratorium zamówiło źródła o aktywności 0.79 mCi. Producent dostarczył źródła o aktywności 0.79 mg równoważnika radu (1.36 millicurie. Podczas planowania terapii nie zwrócono uwagi na niewłaściwe jednostki.

Wypadki w brachyterapii Konsekwencje: Dawka podczas terapii nowotworu prostaty wyniosła 56.69Gy zamiast 32.58Gy Działania naprawcze: Lekarz kierujący został poinformowany i zdecydował nie informować pacjenta. Pacjent został zbadany w czasie kolejnych wizyt kontrolnych, które nie wykazały niepożądanych skutków ze względu na zwiększone promieniowanie.

Wypadki w brachyterapii Przyczyny: Błąd pracowników weryfikujących źródło. Nieporozumienie między użytkownikiem a dostawcą.

Wnioski: Weryfikacja źródła powinna być wykonywana przez bezpośredni pomiar przed implantacją.

Wypadki w brachyterapii Incydent: Pacjent poddany terapii nowotworu odbytu za pomocą źródła High Dose Rate (HDR) zmarł. Źródło Ir-192 4.3 Ci umieszczono w pięciu różnych pozycjach, w cewnikach które miały pozostać w ciele pacjenta do końca terapii. Personel miał problemu z umieszczeniem źródła w jednym z cewników.

Wypadki w brachyterapii Nie wiedzieli, że krótki kawałek przewodu zawierającego źródło zerwał się i pozostał w jednym z cewników. Pacjent został przewieziony do pobliskiego domu opieki. Źródło pozostało w ciele pacjenta przez cztery dni, kiedy cewnik wypadł.

Cewnik umieszczono w magazynie w worku (medical biohazard). Personel nie wiedział, że wewnątrz znajduje się źródło promieniotwórcze

Wypadki w brachyterapii Przyczyny: Mimo sygnału alarmowego informującego o konieczności wycofania źródeł, pracownicy nie przeprowadzili badania poziomu promieniowania za pomocą przenośnych detektorów. Sprawdzono jednie położenie źródeł po zakończeniu terapii, konsola wskazała pozycje „safe”.

Wypadki w brachyterapii Przyczyny określone po dochodzeniu: Niedociągnięcia w programie bezpieczeństwa Niewystarczające szkolenie w zakresie ochrony radiologicznej. Wiele niedociągnięć podczas projektowania i testowania urządzenia. Ignorowanie alarmu. Nie ustalono jego przyczyny. Brak badania pacjentów, źródeł i pomieszczenia po zabiegu.

Wypadki w brachyterapii Przyczyna śmierci pacjenta: promieniowanie i jego konsekwencje

narażenie

na

Do czasu odzyskania źródła pacjenci, pracownicy i odwiedzający w domu opieki byli narażeni na promieniowanie. Dawki dla 94 osób wyniosłu od 400 µSv do 220 mSv. Nie było możliwości oszacowania dawki dla wszystkich potencjalnie narażonych.

Wypadki w brachyterapii Incydent: Podczas brachyterapii dwa źródła Ir-192 o aktywności 48.25 mCi umieszczono w cewnikach w przewodzie żółciowym wspólnym, poprzez nacięcie jamy brzusznej.

Wypadki w brachyterapii Podczas nocnej zmiany pacjent skarżył się, że jego opatrunek jest mokry. Pielęgniarka podczas zmiany opatrunku pielęgniarka znalazła źródła Ir-192 leżące na brzuchu pacjenta. Nie zdając sobie sprawy, że to źródła promieniowania, zmieniła opatrunek, a źródła Ir-192 przykleiła na brzuchu pacjenta.

Wypadki w brachyterapii Konsekwencje: Onkolog wydał ustne polecenie dziennej zmianie "nie do zmiany opatrunku" ale nie zostały one przekazane zmianie nocnej. Dawka na skórę brzucha pacjenta wyniosła od 1,72 Gy do 10,32 Gy. Dawka na skórę dłoni pielęgniarki 76 mGy.

Wypadki w brachyterapii 1. Brak nadzoru IOR nad procedurą 2. Niewystarczające szkolenie. Pielęgniarka nie była w stanie zidentyfikować źródła do brachyterapii i odpowiednio z nim postępować.

Wypadki w brachyterapii Wnioski 1. Szkolenie personelu w zakresie źródeł brachyterapii. 2. Powołanie nowego IOR 3. Stworzenie procedury postępowania dla pielęgniarek.

4. Opracowanie programu pielęgniarskiego.

szkoleń

OR

dla

personelu

Dziękuję za uwagę 

122