ES2864831T3 - Dosímetro de perlas luminiscentes acopladas de fibra - Google Patents

Abstract

Un dosímetro (100) para registrar un nivel de exposición a la radiación, el dosímetro comprende: una fibra; una pluralidad de perlas luminiscentes (10) acopladas a la fibra, donde la pluralidad de perlas se dispone en dos o más grupos a lo largo de la fibra; y al menos un separador (30) colocado entre los grupos de perlas a lo largo de la fibra.

Description

DESCRIPCIÓN

Dosímetro de perlas luminiscentes acopladas de fibra

Campo

La presente invención se refiere a dosímetros. Más específicamente, la presente invención se refiere a dosímetros y lectores para registrar y medir un nivel de exposición a la radiación y a los procedimientos correspondientes.

Antecedentes

Para tratar el cáncer, normalmente, los pacientes se exponen a radiación tal como rayos gamma o partículas cargadas (por ejemplo, partículas alfa). Los haces de radiación se dirigen de modo que el haz no dañe el tejido sano que rodea al tejido canceroso. Es necesario que los hospitales conozcan la dosis, o el nivel, de radiación a la que el usuario ha estado expuesto tanto en la localización del cáncer como en las áreas circundantes. Es necesario registrar el nivel de exposición a la radiación y mantener esos datos seguros. En particular, en los países en desarrollo, donde los centros de tratamiento locales pueden tener solo recursos limitados, es típico que el nivel de exposición a la radiación se registre localmente y, a continuación, se transporte a una instalación central para su análisis. A veces, pueden pasar semanas entre el registro de los datos y la lectura de los datos y, en ese tiempo, la resolución (o precisión) de los datos puede disminuir. Por lo tanto, es necesario proporcionar un medio para almacenar datos relacionados con el nivel de radiación durante un periodo prolongado, en particular, en entornos a altas temperaturas.

También se requieren sistemas de dosímetros de radiación para medir los niveles de exposición a la radiación, en particular, en seres humanos, con el fin de vigilar la seguridad en entornos donde existe un riesgo para la salud por la exposición a dosis de radiación superiores a las recomendadas, por ejemplo, en centrales nucleares y barcos y submarinos de propulsión nuclear. Otra aplicación importante de los sistemas de dosímetros es para vigilar la dosis de radiación proporcionada para la esterilización de objetos, en particular, productos alimenticios, para asegurar que se proporcione una dosis de radiación suficiente para matar microorganismos o patógenos biológicos que puedan estar presentes en los objetos.

Los dispositivos de la técnica anterior para medir la dosis de radiación incluyen el uso de dosímetros termoluminiscentes (DTL) de fluoruro de litio. Sin embargo, estos dosímetros son hidroscópicos y, por tanto, no se pueden exponer a la humedad. Esto es particularmente difícil cuando se trabaja dentro del cuerpo humano. Además, los dosímetros de LiF se diseñan comúnmente para dosis de menos de 10 grays (Gy), ya que por encima de 10 Gy la lectura se vuelve no lineal. En el Reino Unido, el tratamiento de radioterapia expone a los usuarios a dosis superiores a 70 Gy (típicamente, 20 Gy en una fracción de un tratamiento), por lo que los dosímetros de LiF no tienen suficiente fidelidad o resolución. Se han desarrollado dosímetros para uso médico que comprenden detectores de radiación en forma de disco. Para uso in vivo, los detectores en forma de disco se pueden insertar en tubos de catéter y colocar en el cuerpo durante el tratamiento de radioterapia. A continuación, los discos se deben retirar individualmente y colocar en un casete para leerlos en una máquina. Sin embargo, retirar los discos y cargarlos en el casete es un proceso laborioso y que requiere mucho tiempo, ya que los discos son difíciles de manipular y, en consecuencia, el procedimiento en general es lento y costoso.

En "Low-cost commercial glass beads as dosimeters in radiotherapy (Perlas de vidrio comerciales de bajo coste como dosímetros en radioterapia)", Radiation Physics and Chemistry, vol. 97, 18 de noviembre de 2013, páginas 95-101, Jafari y col. dan a conocer dosímetros para radioterapia que comprenden perlas comerciales de joyería de vidrio. El documento WO2012/159201 A1 describe un aparato de dosimetría de radiación que incluye múltiples elementos centelleantes para detectar cantidades de dosis de radiación en múltiples puntos dentro de una región de detección. En "Energy response of glad bead TLDs irradiated with radiation therapy beams (Respuesta energética de los DTL de perlas de vidrio irradiados con haces de radioterapia", Radiation Physics and Chemistry, vol. 104, 14 de marzo de 2014, páginas 208-211, Jafari y col. describen un dosímetro termoluminiscente de perlas de vidrio. En "Glass beads and Ge-doped optical fibres as thermoluminescence dosimeters for small field photon dosimetry (Perlas de vidrio y fibras ópticas dopadas con Ge como dosímetros de termoluminiscencia para dosimetría de fotones de campo pequeño)", Physics in Medicine and Biology, vol. 59, n.° 22, 28 de octubre de 2014, páginas 6875-6889, Jafari y col. describen perlas de vidrio y fibras ópticas dopadas con Ge como dosímetros de termoluminiscencia.

El documento JP410307184A describe un detector de radiación que toma luz luminiscente de un centelleador a través de una fibra de conversión de ondas insertada en el centelleador. La radiación se detecta en función de la luz guiada por la fibra óptica de transmisión. El documento WO2010118478A1 describe un aparato y procedimiento para detectar niveles de exposición a la radiación utilizando fósforos de almacenamiento fotoexcitables y aparatos de lectura.

Los aspectos de la presente invención tienen como objetivo abordar uno o más inconvenientes inherentes a los procedimientos y aparatos de la técnica anterior para medir los niveles de exposición a la radiación, en particular, en seres humanos.

Resumen

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dosímetro para registrar un nivel de exposición a la radiación, según la reivindicación 1.

De forma ventajosa, el dosímetro proporciona un medio simple, flexible y conveniente para registrar un nivel de exposición a la radiación. El dosímetro se puede transportar a un aparato de lectura después de que se haya producido la exposición a la radiación, con una pérdida de datos reducida. El dosímetro se puede insertar en un cuerpo humano o animal sin que se produzcan daños debido a la humedad. Además, el dosímetro proporciona un medio para realizar dosimetría bidimensional con la capacidad de una disposición tridimensional.

La pluralidad de perlas pueden ser perlas de vidrio. De forma alternativa, la pluralidad de perlas se puede fabricar con diamantes, nanotubos de carbono transparentes o polímeros resistentes a altas temperaturas. La pluralidad de perlas también se puede fabricar a partir de materiales luminiscentes estimulados ópticamente, tales como óxido de aluminio. La pluralidad de perlas se puede enhebrar en la fibra. La pluralidad de perlas se puede configurar para deslizarse a lo largo de la fibra.

La pluralidad de perlas puede ser esférica. De forma alternativa, la pluralidad de perlas puede tener otra forma, por ejemplo, un poliedro tridimensional tal como un cubo.

La fibra puede ser una fibra resistente a altas temperaturas. La fibra resistente a altas temperaturas puede ser un hilo resistente a altas temperaturas. Por ejemplo, la fibra resistente a altas temperaturas puede hilar Kevlar, Nomex, fibra de vidrio de silicio o tela cerámica reforzada con vidrio. La fibra resistente a altas temperaturas también puede ser un alambre. Más específicamente, la fibra resistente a altas temperaturas puede ser un alambre metálico delgado. La fibra resistente a altas temperaturas se puede configurar para soportar temperaturas de al menos 700 grados Celsius. La fibra resistente a altas temperaturas puede tener aproximadamente 100 pm de diámetro, de modo que se pueda insertar en una aguja de biopsia.

El dosímetro comprende una pluralidad de perlas, las perlas pueden tener diferentes colores entre sí. De forma alternativa, cada grupo de perlas puede tener un color diferente entre sí, y las perlas dentro de un grupo pueden tener sustancialmente el mismo color.

La fibra se puede atar en los extremos para impedir que las perlas se caigan de la fibra. De forma alternativa, los extremos de la fibra se pueden disponer de modo que el dosímetro se pueda acoplar a un segundo dosímetro. El dosímetro puede comprender un medio de identificación, tales como un código de barras o una etiqueta RFID, para identificar de forma única el dosímetro entre una pluralidad de dosímetros.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento como se define la reivindicación 12.

Todas las características descritas en esta solicitud (incluidas las reivindicaciones, resúmenes y dibujos adjuntos) y/o todas las etapas de cualquier procedimiento o proceso así descritos se pueden combinar con cualquiera de los aspectos anteriores en cualquier combinación, excepto combinaciones donde al menos algunas de dichas características y/o las etapas son mutuamente excluyentes.

Breve descripción de las figuras

A continuación se describirán, únicamente a modo de ejemplo, las realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra una realización de un dosímetro según la presente invención;

la figura 2 muestra cómo el dosímetro de la figura 1 almacena y libera radiación;

la figura 3 muestra una primera realización de un lector según la invención;

la figura 4 muestra una segunda realización de un lector según la invención;

las figuras 5a y 5b muestran una realización de un medio para calentar perlas del lector según la presente invención; y

la figura 6 muestra otra realización de un medio para calentar perlas del lector según la presente invención. La figura 7 muestra una segunda realización de un lector según la invención.

La figura 8 muestra un procedimiento para registrar y medir la exposición a la radiación según la invención. La figura 9 muestra una tercera realización de un lector según la invención.

En los dibujos, los números de referencia similares se refieren a características similares en todos ellos.

Descripción detallada

Con referencia a la figura 1, se muestra un dosímetro 100 que comprende una pluralidad de perlas luminiscentes 10. En esta realización, las perlas son termoluminiscentes y se fabrican con vidrio, aunque en otras realizaciones se pueden usar diferentes materiales termoluminiscentes para las perlas. Por ejemplo, las perlas 10 pueden estar formadas por diamante, nanotubos de carbono transparentes o polímeros termoluminiscentes resistentes a altas temperaturas, de modo que pierdan pocos datos antes de calentarse en un lector. De forma alternativa, las perlas 10 se pueden fabricar con materiales luminiscentes estimulados ópticamente, tales como óxido de aluminio, para impedir la pérdida de datos antes de exponerlos a la estimulación óptica en un lector.

En la presente realización, las perlas termoluminiscentes 10 son esféricas, aunque en otras realizaciones se podrían usar otras formas de perla. Se lleva un paso a través del eje central de las perlas 10, aunque se entenderá que no es necesario que el paso se alinee de forma precisa con el eje central.

Las perlas 10 se ensartan, o enhebran, en una fibra 20. La fibra 20 es una fibra resistente a altas temperaturas cuando el dosímetro 100 se va a usar en un lector 200 para provocar termoluminiscencia. Además, es preferible una fibra resistente a altas temperaturas 20 cuando se usa esterilización por calor.

En esta realización, el diámetro del paso es el mismo que el diámetro de la fibra resistente a altas temperaturas 20, con el resultado de que la fricción entre la fibra resistente a altas temperaturas 20 y la pared interior del paso hace que las perlas 10 permanezcan en su lugar sobre la fibra 20. Sin embargo, aún se puede hacer que las perlas 10 se deslicen a lo largo de la fibra resistente a altas temperaturas 20 cuando se aplica una fuerza mayor que un umbral para superar la fricción entre la fibra 20 y la perla 10. En otras realizaciones, el diámetro del paso puede ser mayor que el diámetro de la fibra 20, de modo que las perlas 10 se puedan deslizar libremente a lo largo de la fibra 20. En dichas realizaciones, se puede proporcionar un mecanismo adecuado para evitar que las perlas se deslicen a lo largo de la fibra 20 mientras están en el cuerpo del paciente. Por ejemplo, la fibra 20 se puede atar temporalmente en cualquier extremo de la fila de perlas 10, o las perlas se pueden insertar en un manguito ajustado tal como un tubo de catéter.

La fibra resistente a altas temperaturas 20 en esta realización es una fibra de vidrio de sílice, similar a una fibra óptica. La fibra resistente a altas temperaturas 20 se puede atar o, de otro modo, bloquear en los extremos, para impedir que las perlas 10 se caigan de la fibra 10. Las perlas 10 son transferibles a una fibra resistente al calor 20 más larga si es necesario.

En la invención, la pluralidad de perlas 10 se divide en grupos mediante separadores 30. Los separadores se colocan entre grupos de perlas 10, como se muestra en la figura 1, y proporcionan un marco de referencia de modo que se pueda determinar fácilmente en qué parte del paciente se colocó la perla 10 cuando se expuso a la radiación.

Para mejorar además la capacidad de determinar dónde se colocaron las perlas 10 cuando se expusieron a la radiación, se pueden usar diferentes colores para diferentes grupos de perlas 10, por lo que las perlas dentro de un grupo en particular tienen el mismo o un color similar. Se pueden usar perlas de colores para la codificación, ya que cada color da una lectura diferente cuando se estimula con la misma cantidad de calor o radiación.

Las propiedades termoluminiscentes de las perlas 10 se describirán ahora con referencia a la figura 2.

En primer lugar, la perla 10 se expone a radiación 2, tal como rayos gamma (fotones de alta energía). Un electrón 12 en estado de baja energía, indicado por un círculo abierto en la figura 2 , absorbe energía de un fotón incidente y cambia a un estado de energía superior, indicado por un círculo continuo en la figura 2. En otras palabras, los electrones 12 se excitan y quedan atrapados en un estado de alta energía. El número de electrones excitados es proporcional a la dosis de radiación. Como la perla 10 se forma a partir de un material aislante (vidrio), los electrones son estables en estados de alta energía. De esta manera, la perla 10 se puede transportar con la información sobre la dosis de radiación almacenada en la perla 10 como electrones excitados atrapados en estados de alta energía. Cuando es necesario leer los datos de radiación almacenados en la perla 10, la perla 10 se calienta a una temperatura suficientemente alta para provocar que los electrones excitados en estados de alta energía se relajen al estado normal. Por ejemplo, se puede usar una temperatura de aproximadamente 300 grados Celsius durante la etapa de lectura. El electrón excitado 12 pasa a continuación a un nivel de energía más bajo y libera energía como un fotón 4. Los fotones 4 son detectables por un detector de luz tal como un tubo fotomultiplicador. La energía emitida como fotones 4 es proporcional a la radiación de entrada, por lo que la dosis de radiación original se puede calcular a partir de la intensidad de los fotones 4.

Una vez que todos los electrones atrapados en estados de alta energía se han devuelto al estado normal, la perla 10 se ha "restablecido" efectivamente al estado inicial y se puede reutilizar.

Un procedimiento de luminiscencia similar se produce en materiales sensibles a la estimulación óptica, excepto que aquí las perlas 10 no se calientan. Este proceso se puede denominar luminiscencia estimulada ópticamente (OSL) u optoluminiscencia.

Con referencia a la figura 3, se muestra un lector 200 que comprende anclajes 70 para asegurar la fibra 20 de un dosímetro 100, un medio de estimulación de perlas 60 y un detector de luz 80. En esta realización, el detector de luz 80 es un tubo fotomultiplicador. Aunque no se muestra, preferiblemente, el lector 200 incluye además guías para asegurar que la fibra 20 se mantenga tensa cuando se inserta en el lector entre los anclajes 70.

La siguiente descripción de la figura 3 se refiere a un lector 200 para provocar la termoluminiscencia de las perlas 10. En otras palabras, el medio de estimulación de perlas 60 es un medio de calentamiento que calienta las perlas 10 a una temperatura de modo que experimenten termoluminiscencia. Por lo tanto, es necesario que las perlas 10 se acoplen a una fibra resistente a altas temperaturas 20. Sin embargo, en otras realizaciones, la fibra resistente a altas temperaturas 20 no es necesaria. En estas realizaciones, por ejemplo las descritas con referencia a la figura 7, el lector 400 se diseña para provocar que las perlas 10 experimenten luminiscencia a través de un procedimiento de estimulación óptica. En estas realizaciones, el medio de estimulación 620 es un medio de estimulación óptico. Además, en estas realizaciones, las perlas 10 se mantienen en la oscuridad para impedir que se produzca luminiscencia antes de que alcancen el medio de estimulación óptica, lo que no es necesario en la realización descrita en esta solicitud. En otras realizaciones, el medio de estimulación 60 estimulan las perlas 10 tanto térmica como ópticamente en el mismo lector 200.

Se proporciona además un medio para mover una perla 10 desde una primera región no calentada del lector 200 a una segunda región calentada en las proximidades del detector de luz 80. El medio para mover la perla 10 también mueve la perla 10 fuera de la región calentada y de vuelta a una región no calentada para su almacenamiento. En realizaciones donde el medio de estimulación 620 es un medio de estimulación óptico, la segunda región no se calienta.

El medio para mover la perla 10 según esta realización comprende un primer, un segundo y un tercer soporte 40, 50, 60. Los soportes 40, 50, 60 tienen una forma para recoger una perla 10 a medida que giran alrededor de su eje central y alimentan la perla 10 al siguiente soporte 40, 50, 60. La superficie exterior de cada soporte 40, 50, 60 se divide en huecos, cada uno configurado para recibir una única perla. En la realización mostrada en la figura 3, cada soporte 40, 50, 60 tiene cuatro huecos, aunque estaría claro que esto no pretende ser limitante y se pueden proporcionar otros números de huecos en cada soporte en otras realizaciones. La perla 10 puede entrar y salir libremente del hueco cuando el soporte 40, 50, 60 gira.

En esta realización, el primer soporte 40 no se calienta. El primer soporte 40 lo puede accionar un motor para provocar que gire alrededor de su eje central. El primer soporte 40 se configura para separar una primera perla 10 de un grupo de perlas. Se pueden proporcionar soportes adicionales sin calentar, según se requiera, para mover las perlas 10 hacia la región calentada o lejos de esta.

Una vez separada, la perla 10 se pasa al segundo soporte 50. En esta realización, el segundo y el tercer soporte 50, 60 proporcionan respectivamente un medio para precalentar y un medio para calentar la perla 10. El segundo soporte 50 calienta la perla 10 a una primera temperatura y el tercer soporte 60 calienta la perla 10 a una segunda temperatura. En algunas realizaciones, el tercer soporte 60 es un tejuelo.

La primera temperatura es más baja que la segunda temperatura. De forma óptima, la perla 10 se precalienta a una temperatura suficientemente alta para liberar cualquier electrón que pueda quedar atrapado en estados de energía relativamente poco profundos y devolver estos electrones al estado normal, sin provocar la termoluminiscencia de la perla 10 en el pico dosimétrico. Por ejemplo, se puede usar una temperatura de 160 grados Celsius para la primera temperatura, cuando las perlas se forman a partir de vidrio. Esto asegura que los solo electrones excitados que quedan en la perla sean los que han quedado atrapados en estados de alta energía como resultado de la exposición a la radiación. De esta manera, el precalentamiento reduce el ruido cuando la perla se calienta posteriormente a una temperatura más alta, para liberar los electrones en trampas de alta energía y registrar una lectura de luminiscencia que es proporcional a la dosis de radiación a la que se expuso la perla.

Además, la provisión de un medio de calentamiento separado para las etapas de precalentamiento y lectura significa que el precalentamiento y la lectura se pueden realizar en paralelo, por lo que una perla se precalienta mientras que otra se calienta a la segunda temperatura, más alta, en la etapa de lectura. Esto reduce el tiempo total requerido para el procesamiento en el dosímetro 100, ya que una perla ya está a una temperatura elevada cuando llega a la etapa de lectura y, por consiguiente, se requiere menos tiempo para elevar la perla a la segunda temperatura. La transferencia de calor entre la perla 10 y los soportes 50, 60 se optimiza mediante la forma de los huecos de los soportes 50, 60. Por ejemplo, los huecos se pueden configurar de modo que una proporción relativamente alta del área de la superficie de una perla esté en contacto con la superficie del soporte 50, 60. Por ejemplo, hasta el 50 % del área de la superficie de una perla esférica puede estar en contacto con el soporte 50, 60 cuando los huecos son hemisféricos.

La perla se pasa a continuación al tercer soporte 60, que calienta la perla a una segunda temperatura para producir termoluminiscencia. La segunda temperatura depende del material con el que se fabrica la perla 10. Por ejemplo, cuando las perlas 10 se fabrican con vidrio, la perla se calienta a 300 grados Celsius o más. El tercer soporte 60 se dispone en las proximidades y en la línea de visión del detector de luz 60.

El tercer soporte 60, frente al detector de luz 80, comprende material que no se empaña cuando se expone al calor. Esto asegura que el color del tercer soporte 60 permanezca constante durante largos periodos de tiempo, de modo que las lecturas registradas durante largos periodos de tiempo se puedan comparar entre sí sin que se distorsionen por los cambios de color del tercer soporte 60. Específicamente, el tercer soporte 60 en esta realización se fabrica con acero inoxidable. En otras realizaciones, el tercer soporte 60 se puede revestir con un revestimiento inerte, por ejemplo, oro o platino. El primer, el segundo y el tercer soporte 40, 50, 60 se pueden fabricar con el mismo material entre sí para reducir la complejidad de la fabricación del lector 200.

El medio de precalentamiento 50 es ventajoso, pero no esencial para el funcionamiento del lector 200.

Para ahorrar energía, el detector de luz 80 solo se puede alimentar cuando el tercer soporte 60 calienta activamente la perla 10. Esto lo controla un controlador 90. El controlador 90 se configura además para accionar la rotación de cada soporte 40, 50, 60. El controlador 90 controla el calentamiento del segundo y el tercer soporte 50, 60, de modo que la temperatura de cada uno no exceda un umbral como se describe anteriormente, y para que no se calienten cuando no están en contacto con una perla 10.

La intensidad de la luz detectada de una perla termoluminiscente 10 es proporcional al nivel de radiación con el que se irradió la perla 10. Por lo tanto, el controlador 90 puede determinar la dosis de radiación experimentada por la perla 10.

Como cada perla 10 se calienta y se mide por separado, y cada perla 10 (o grupo de perlas) es identificable entre una pluralidad de perlas 10 usando colores o separadores 30, el controlador 90 puede determinar en qué parte del paciente se ubicó una perla 10 particular cuando se expuso a la radiación. El controlador 90 se configura para almacenar los datos de radiación (dosis) y la posición relativa de la perla 10 en la memoria 95. El controlador 90 también almacena información de código de barras que está presente en un código de barras en el dosímetro 100, de modo que los datos de radiación almacenados se puedan comparar con un paciente fuera de línea.

La memoria 95 es una memoria de estado sólido que se puede extraer e insertar en un dispositivo de visualización, tal como un ordenador o PDA, de modo que los datos de radiación se puedan leer y analizar. En otras realizaciones, el controlador 90 transmite los datos de radiación directamente al dispositivo de visualización mediante una conexión inalámbrica o por cable.

La figura 4 muestra un lector 300 según otra realización. Aquí, las perlas 10 se fijan a la fibra para altas temperaturas 20. Un anclaje 370 se puede trasladar a lo largo de una pista 374, y el otro anclaje en la realización mostrada en la figura 3 se reemplaza por un tambor enrollable 372. Las perlas 10 se tiran frente al detector de luz 80 por el devanado del tambor 372. La pista 374 se extiende desde el área no calentada, más allá del detector de luz 80 y termina cerca del tambor enrollable 372. En esta realización, los separadores 30 se insertan entre las perlas 10 para impedir que las perlas 10 se estimulen prematuramente.

La rotación del tambor enrollable 372 arrastra el anclaje 370. El anclaje 370, cuando se mueve, empuja la última cuenta de una cadena de cuentas 10, que a su vez empuja la siguiente cuenta 10 de la cadena. En otras palabras, las perlas 10 se empujan a lo largo de la pista 374 en un grupo. En esta realización, no se requiere el separador 40. En otras palabras, el tambor enrollable 372 es un medio para mover las perlas 10 desde una posición no calentada a una posición calentada en las proximidades del detector de luz 80.

Como en la realización anterior, cada perla 10 se precalienta individualmente mediante un medio de precalentamiento 410 y se calienta de nuevo a una temperatura más alta cuando está en las proximidades del detector de luz 80 mediante un medio de calentamiento 420. En esta realización, el medio de precalentamiento 410 y el medio de calentamiento 420 son elementos de calentamiento dispuestos por debajo de la pista 374.

En un desarrollo adicional de la realización mostrada en la figura 4, los soportes se pueden usar como medio de precalentamiento 410 y medio de calentamiento 420, de forma similar a la realización mostrada en la figura 3.

El medio de precalentamiento 50, 410 y el medio de calentamiento 60, 420 se describirán más detalladamente con referencia a las figuras 5a, 5b y 6.

La figura 5a muestra un ejemplo de un medio de precalentamiento 50, 410. El medio de precalentamiento 50, 410 comprende un elemento de calentamiento 58. El elemento de calentamiento 58 es un elemento de calentamiento eléctrico, tal como una resistencia. Aquí, el elemento de calentamiento 58 constituye parte de un soporte y calienta las superficies exteriores de las particiones que componen el soporte. En otras realizaciones, el medio de precalentamiento 50, 410 puede comprender gas caliente. En realizaciones en las que las perlas se forman a partir de un material que es capaz de producir opto-luminiscencia, el medio de precalentamiento 50, 410 no debe emitir luz que sea detectable en la perla 10.

El medio de precalentamiento 50, 410, incluye una fuente de alimentación 52. La fuente de alimentación 52 en esta realización es una batería para suministrar corriente continua. En otras realizaciones, la fuente de alimentación 52 puede ser una fuente de alimentación alternativa. Se acopla un interruptor 54 entre la fuente de alimentación 52 y el elemento de precalentamiento 58. El interruptor 54 puede ser un interruptor de transistor controlado por un controlador 90. Por ejemplo, el interruptor 54 se puede activar cuando el controlador 90 detecta que una perla 10 está presente en la partición del respectivo soporte, o ha alcanzado una determinada ubicación. De forma alternativa, el interruptor 54 puede ser un interruptor accionado manualmente. De forma alternativa, de nuevo, el interruptor 54 se puede accionar automáticamente al girar el medio para mover las cuentas 10.

La figura 5b muestra un ejemplo de un medio de calentamiento 60. El medio de precalentamiento 60, 420 comprende un elemento de calentamiento para altas temperaturas 68. El elemento de calentamiento para altas temperaturas 68 es un elemento de calentamiento eléctrico, tal como una resistencia. Aquí, el elemento de calentamiento para altas temperaturas 68 constituye parte de un soporte y calienta las superficies exteriores de las particiones que componen el soporte. En otras realizaciones, el medio de calentamiento 60, 420 puede comprender gas caliente. En realizaciones en las que las perlas se forman a partir de un material que es capaz de producir opto-luminiscencia, el medio de calentamiento 60, 420 no debe emitir luz que sea detectable en la perla 10.

El medio de calentamiento 60, 420, incluye una fuente de alimentación de alta tensión 62. La fuente de alimentación de alta tensión 62 en esta realización es una batería para suministrar corriente continua. En otras realizaciones, la fuente de alimentación 62 puede ser una fuente de alimentación alternativa. Se acopla un interruptor 64 entre la fuente de alimentación para altas temperaturas 62 y el elemento de calentamiento 68. El interruptor 64 puede ser un interruptor de transistor controlado por un controlador 90. Por ejemplo, el interruptor 64 se puede activar cuando el controlador 90 detecta que una perla 10 está presente en la partición del respectivo soporte, o ha alcanzado una determinada ubicación. De forma alternativa, el interruptor 64 puede ser un interruptor accionado manualmente. De forma alternativa, de nuevo, el interruptor 64 se puede accionar automáticamente al girar el medio para mover las cuentas 10.

Los soportes se muestran en las figuras 5a y 5b solo a modo de referencia, y el experto en la técnica entenderá claramente que los soportes no tienen electricidad por sí solos más que para provocar su rotación y calentamiento dependiendo de la realización. Se apreciará además, como se explicó anteriormente, que el medio de precalentamiento 50, 410 y el medio de calentamiento 60, 420 podrían adoptar un número de formas y pueden estar separados del medio para mover las perlas 10. Por ejemplo, el elemento de calentamiento 68 se puede disponer por debajo de la pista 374 mostrada en la figura 4 en un punto en las proximidades del detector de luz 80.

En la realización mostrada en la figura 6, el medio de precalentamiento 50/410 y el medio de calentamiento 60/420 se acoplan a la misma fuente de alimentación 600. Los interruptores 54, 64 controlan el suministro de alimentación a los elementos de calentamiento 58, 68. El controlador 90 se usa para controlar la activación de los interruptores 54, 64 para encender o apagar los elementos de calentamiento 58, 68. El controlador 90 puede controlar los interruptores 54, 64 de acuerdo con la rotación del medio para mover las perlas 10. El controlador 90 también puede detectar cuando una perla 10 está presente en una partición del soporte y activar el respectivo elemento de calentamiento 58, 68. La fuente de alimentación 600 es una fuente de alimentación de alta tensión capaz de proporcionar alimentación al elemento de calentamiento para altas temperaturas 68 de modo que mantenga una temperatura de hasta 700 grados Celsius. Aunque no se muestra, se usa un regulador o resistencia en serie con el elemento de precalentamiento 58 para reducir la tensión suministrada por la fuente de alimentación 600 a un nivel que es manejable por el elemento de precalentamiento 58.

La figura 7 muestra un lector 400 según otra realización. Esta realización se refiere a la luminiscencia estimulada ópticamente. Aquí, las perlas 10 se mantienen en la oscuridad antes de la lectura. Además, las perlas 10 se fabrican con un material que experimenta luminiscencia estimulada ópticamente, tal como vidrio u óxido de aluminio. Aunque una fibra resistente a altas temperaturas 20 no es esencial en esta realización, es preferible para cuando el dosímetro 100 sufre esterilización por calor.

En esta realización, el primer, el segundo y el tercer soporte 40, 650, 660 no se calientan. En cambio, en lugar del medio de precalentamiento, se dispone un medio de iluminación previa 610. El medio de precalentamiento y el medio de iluminación previa 610 son medios de estimulación previa. El medio de iluminación previa 610 comprende una primera unidad de irradiación. El medio de iluminación previa 610 se controla para iluminar una perla individual 10 con luz a una primera intensidad. La primera intensidad es suficiente para liberar cualquier electrón que pueda quedar atrapado en estados de energía relativamente poco profundos y devolver estos electrones al estado normal, sin que la perla 10 experimente ninguna luminiscencia. Esto asegura que los solo electrones excitados que quedan en la perla sean los que han quedado atrapados en estados de alta energía como resultado de la exposición a la radiación. La primera unidad 610 de irradiación en esta realización es una lámpara. El medio de iluminación previa 610 no calienta la perla. Se entenderá que el medio de iluminación previa 610 no es esencial para el concepto de la invención. El medio de estimulación óptica 620 en esta realización es una segunda unidad de irradiación. Aquí, la segunda unidad de irradiación 620 es un led de alta intensidad o un láser. El medio de estimulación óptica 620 se controla para estimular una perla 10 usando luz de una intensidad mayor que la generada por el medio de iluminación previa 610. El medio de estimulación óptica 620 ilumina la perla 10 con luz de una intensidad necesaria para provocar su luminiscencia. Aunque no se muestra en la figura 7, el controlador 90 y la memoria 95 de la figura 4 están presentes en la realización de la figura 7.

Ahora se describirá un procedimiento para registrar y leer un nivel de radiación con referencia a la figura 8. En la etapa 802, mientras el dosímetro 100 está in situ, el paciente se expone a radiación dirigida a al menos una de las perlas 10, por ejemplo, durante el tratamiento de radioterapia. El dosímetro 100 se podría colocar sobre la piel o insertarlo en el cuerpo mediante una incisión o un orificio natural. Las perlas 10 se pueden insertar directamente o se pueden insertar en el cuerpo dentro de un entubado tal como un catéter. En particular, cuando las perlas 10 se estimulan para que emitan luminiscencia usando un medio de estimulación óptica 620, las perlas 10 se insertan en el cuerpo en un entubado oscuro para evitar que se pierda información.

En la etapa 804, el dosímetro 100 se extrae del paciente. El dosímetro 100 se transfiere a un lector 200, 400. En otras palabras, la fibra para altas temperaturas 20 se enhebra alrededor de guías en el lector 200, 400, y la pluralidad de perlas 10 se colocan en una primera región no calentada.

En la etapa 806, un medio de separación 40, tal como un primer soporte, separa una única perla de la pluralidad de perlas. La perla 10 se empuja a lo largo de la fibra resistente a altas temperaturas 20, hasta que alcanza un medio de precalentamiento 50. En esta realización, el medio de precalentamiento 50 es un segundo soporte. El segundo soporte 50 comprende un elemento de calentamiento 58 que calienta la perla 10 a una primera temperatura para liberar cualquier electrón que pueda quedar atrapado en estados de energía relativamente poco profundos y devolver estos electrones al estado normal, sin provocar la termoluminiscencia de la perla 10.

La perla 10 se pasa a continuación a otro medio de calentamiento 60, donde el medio de calentamiento 60 se coloca en las proximidades de un detector de luz 80. En la etapa 810, la perla 10 se calienta a una segunda temperatura por el segundo medio de calentamiento 60 de modo que experimente termoluminiscencia. En algunas realizaciones, de forma alternativa o adicional al medio de calentamiento 60, se usa un medio de estimulación óptica 620 para iluminar la perla de modo que experimente luminiscencia. En estas realizaciones, la fibra resistente a altas temperaturas 20 no es necesaria.

En la etapa 812, se mide la intensidad de luz generada por la perla 10 sometida a termoluminiscencia. La intensidad de la luz medida se relaciona directamente con la exposición a la radiación en la etapa 802, de modo que se pueda calcular el nivel de radiación experimentado por esa perla 10 en particular.

El procedimiento se repite desde la etapa 806 hasta que se hayan procesado todas las perlas 10 del dosímetro 100. Las ventajas del dosímetro 100 residen en la provisión de que al menos una perla 10 se acople a una fibra resistente a altas temperaturas 20. De forma ventajosa, el dosímetro 100 proporciona un medio sencillo y conveniente para registrar un nivel de exposición a la radiación en un paciente. La fibra resistente a altas temperaturas 20 permite que el dosímetro 100 sea flexible. El dosímetro 100 se puede transportar a un aparato de lectura (lector) 200, 300, 400 después de que se haya producido la exposición a la radiación, con una pérdida de datos reducida. El dosímetro 100 se puede insertar en un cuerpo humano o animal sin que se produzcan daños al dosímetro 100 debido a la humedad. Además, el dosímetro 100 proporciona un medio para realizar dosimetría bidimensional. Se puede medir una dosis de radiación máxima alta cuando se usan las perlas 10, en particular perlas de vidrio, que pueden almacenar datos en exceso de 100 Gy antes de la saturación.

Se han descrito realizaciones de la invención en las que un dosímetro comprende una pluralidad de perlas de sílice enhebradas en una fibra. En algunas realizaciones, la propia fibra 20 se puede usar para capturar información sobre la dosis de radiación usando un mecanismo similar al descrito anteriormente con respecto a las perlas. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el dosímetro puede comprender una fibra de sílice resistente a altas temperaturas 20. Dado que la fibra de sílice 20 puede tener propiedades radiológicas y de luminiscencia similares a las perlas 10 de las realizaciones descritas anteriormente, la fibra de sílice 20 puede capturar información sobre la dosis de radiación en forma de electrones atrapados en estados de energía excitados, que posteriormente se pueden activar para relajarse en un estado de menor energía, liberando así información sobre la energía de la dosis de radiación en forma de fotón. La Figura 9 muestra un ejemplo de un lector 500 para su uso cuando el dosímetro comprende una fibra 20 simple sin perlas. Además de las características mostradas en la figura 4, el lector 500 comprende además un elemento de bloqueo de luz 904 dispuesto entre el detector de luz 80 y la fibra resistente a altas temperaturas 20. El elemento de bloqueo de luz 904 comprende una abertura 902 configurada para transmitir luz, de modo que el detector de luz 80 solo recibirá la luz emitida desde una parte de la fibra 20 que es visible para el detector 80 a través de la abertura 902 en el elemento de bloqueo de luz 904. Esta disposición permite obtener una lectura de dosis a partir de un segmento discreto de la fibra 20, lo que a su vez permite obtener mediciones de la dosis de radiación en diferentes posiciones a lo largo de la fibra 20 sacando la fibra 20 a través del lector y registrando las mediciones usando el detector de luz 80 cuando un segmento de interés es visible a través de la abertura 902 en el miembro de bloqueo de luz 904. En otras palabras, la región de la fibra 20 visible a través de la abertura 902 es la región de la fibra 20 que se está estimulando en la actualidad para permitir la lectura de una dosis. Dependiendo del ejemplo, las lecturas se pueden registrar a intervalos regulares predefinidos a lo largo de la fibra 20, o a intervalos arbitrarios especificados por un operador, o se pueden tomar lecturas de forma continua a medida que la fibra 20 se saca a través del lector.

Las ventajas del lector 200, 300, 400, 500 residen en la provisión de un medio para calentar un dosímetro 100 y un detector de luz 80. Estas ventajas incluyen ser una forma barata, rápida, fiable y sencilla de leer la información de dosis de radiación. Al separar las perlas 10 individuales antes de la estimulación, no hay pérdida de información sobre la dosis de radiación. De forma adicional, las posiciones relativas de las perlas 10 se pueden usar para determinar en qué parte del paciente estaba ubicada la perla 10 cuando se expuso a la radiación. Además, precalentar la perla 10 antes de medir la termoluminiscencia de la perla 10, o iluminando previamente la perla 10 antes de medir la luminiscencia de la perla 10, reduce la cantidad de tiempo necesario para procesar un dosímetro 100.

Aunque se han descrito aquí determinadas realizaciones en esta invención con referencia a los dibujos, se entenderá que serán posibles muchas variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un dosímetro (100) para registrar un nivel de exposición a la radiación, el dosímetro comprende:

una fibra;

una pluralidad de perlas luminiscentes (10) acopladas a la fibra, donde la pluralidad de perlas se dispone en dos o más grupos a lo largo de la fibra; y

al menos un separador (30) colocado entre los grupos de perlas a lo largo de la fibra.

2. El dosímetro según la reivindicación 1, donde la pluralidad de perlas se enhebra en la fibra.

3. El dosímetro según la reivindicación 2, donde cada una de la pluralidad de perlas comprende un paso a través de la perla, y un diámetro del paso es igual o mayor que un grosor de la fibra de modo que la pluralidad de perlas pueda deslizarse a lo largo de la fibra.

4. El dosímetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la pluralidad de perlas son esféricas.

5. El dosímetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la fibra es una fibra resistente a altas temperaturas.

6. El dosímetro según la reivindicación 5, donde la fibra es un alambre metálico delgado.

7. El dosímetro según la reivindicación 5, donde la fibra resistente a altas temperaturas es un hilo resistente a altas temperaturas.

8. El dosímetro según la reivindicación 5, 6 o 7, donde la fibra resistente a altas temperaturas se configura para soportar temperaturas de al menos 700 grados Celsius.

9. El dosímetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la pluralidad de perlas tienen colores diferentes entre sí.

10. El dosímetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la fibra se ata en los extremos para impedir que la pluralidad de perlas se caigan de la fibra.

11. El dosímetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un medio de identificación para identificar de forma única el dosímetro entre una pluralidad de dosímetros.

12. Un procedimiento que comprende:

unir un dosímetro irradiado a un lector, el dosímetro comprende una pluralidad de perlas luminiscentes acopladas a una fibra, donde la pluralidad de perlas se dispone en dos o más grupos a lo largo de la fibra y el dosímetro comprende al menos un separador colocado entre los grupos de perlas a lo largo de la fibra;

estimular una región del dosímetro para provocar su luminiscencia;

medir la intensidad de la luz generada por la región del dosímetro; y

registrar una posición de al menos una de la pluralidad de perlas con respecto al al menos un separador.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, que comprende además:

convertir la intensidad de luz medida en un nivel de exposición a la radiación, en función de una correlación conocida entre la intensidad de la luz y el nivel de exposición a la radiación para un material a partir del cual se forma el dosímetro.