ES2286663T3 - Material ligero de proteccion radiologica para un gran intervalo de aplicacion de energias. - Google Patents
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Abstract
Material alternativo al plomo para fines de protección radiológica en el intervalo de energías de un tubo de rayos X con una tensión de 60-140 kV, comprendiendo el material alternativo al plomo para equivalentes de plomo totales nominales de 0, 25-2, 0 mm 12-22% en peso de material de matriz, 0-75% en peso de Sn o compuestos de Sn, 0-73% en peso de W o compuestos de W, 0-80% en peso de Bi o compuestos de Bi y en el que como mucho uno de los constituyentes asciende al 0% en peso, no tratándose en este constituyente de W o el compuesto de W.
Description
Material ligero de protección radiológica para
un gran intervalo de aplicación de energías.
La invención se refiere a un material
alternativo al plomo para fines de protección radiológica en el
intervalo de energías de un tubo de rayos X con una tensión de
60-140 kV.
El traje de protección radiológica habitual para
aplicación en el radiodiagnóstico contiene principalmente plomo u
óxido de plomo como material de protección.
Se desea especialmente una sustitución de este
material de protección por otros materiales debido a los siguientes
motivos:
Por una parte, el plomo y su procesamiento
llevan a un gran impacto ambiental debido a su toxicidad; por otra
parte, el plomo lleva necesariamente a un peso muy alto del traje de
protección debido a su peso muy elevado y por tanto a una fuerte
carga física del usuario. Al llevar el traje de protección, por
ejemplo en operaciones médicas, el peso es de gran importancia para
la comodidad de uso y la carga física del médico y del personal
asistente.
Por esto, desde hace años se busca un material
alternativo al plomo en la protección radiológica. A este respecto,
predominantemente se propone la utilización de elementos químicos o
sus compuestos con el número atómico de 50 a 76.
El documento DE19955192A1 describe un
procedimiento para la fabricación de un material de protección
radiológica de un polímero como material de matriz y del polvo de
un metal de número atómico alto.
El documento DE20100267U1 describe un material
de protección radiológica de alta elasticidad, ligero, flexible,
gomoso, en el que a un polímero especial se le añaden aditivos de
elementos químicos y sus óxidos con un número atómico mayor o igual
a 50.
Para reducir el peso con respecto a los
delantales de plomo habituales, en el documento EP0371699A1 se
propone un material que también presenta, además de un polímero
como matriz, elementos de número atómico más alto. A este respecto
se menciona un gran número de metales.
El documento DE10234159.1 describe un material
alternativo al plomo para fines de protección radiológica en el
intervalo de energías de un tubo de rayos X con una tensión de
60-125 kV.
El documento
FR-A-2741472 describe aleaciones de
metales que se utilizan en el campo de la protección radiológica.
Las aleaciones contienen preferiblemente plomo o, cuando no está
contenido plomo, éstas no presentan wolframio.
Del documento
US-A-5.360.666 se conocen materiales
para escudos de protección para uso durante un tratamiento con
radiación. Los materiales son aleaciones que están compuestas por
dos elementos, de los cuales ninguno de ellos es wolframio.
Dependiendo de los elementos utilizados, el
grado de atenuación o el equivalente de plomo (Patrón internacional
IEC 61331-1, Protective devices against diagnostic
medical x-radiation) del material respectivo muestra
una dependencia en parte muy marcada de la energía radiada, que es
una función de la tensión del tubo de rayos X.
Los materiales sin plomo tienen, en comparación
con el plomo, un comportamiento de absorción en parte fuertemente
variable en función de la energía de los rayos X. Por eso, para la
imitación del comportamiento de absorción del plomo a maximización
simultánea del ahorro de peso se necesita una combinación ventajosa
de diferentes elemen-
tos.
tos.
Así, los trajes de protección radiológica
conocidos de material sin plomo poseen, en comparación con plomo,
una disminución más o menos fuerte de la absorción por debajo de 70
kV y por encima de 110 kV, especialmente por encima de 125 kV. Es
decir, para lograr el mismo efecto de blindaje que en el material
que contiene plomo se necesita para este intervalo de tensión en el
tubo un mayor peso por unidad de superficie del traje de
protección.
Por esto, el campo de aplicación del traje de
protección radiológica sin plomo habitual en el comercio es
generalmente limitado.
Para poder sustituir el plomo para fines de
protección radiológica es necesario un comportamiento de absorción
lo más similar posible al del plomo durante un intervalo de energías
mayor, ya que las sustancias de protección radiológica se
clasifican normalmente según el equivalente de plomo y los cálculos
de protección radiológica se basan frecuentemente en los
equivalentes de plomo.
Por equivalente de plomo total en una estructura
en forma de capas protectoras de un material alternativo al plomo
se entiende el equivalente de plomo de la suma de todas las capas
protectoras. Por equivalente de plomo nominal total se entiende
según DIN EN 61331-3 el equivalente de plomo
indicado por el fabricante para el equipo de protección
personal.
Por material de matriz se entiende la capa de
soporte para los materiales de protección que puede estar compuesta,
por ejemplo, por goma, látex, polímeros flexibles o rígidos.
Para determinadas aplicaciones de rayos X, como
la tomografía computarizada y en las mediciones de la densidad
ósea, pero también en los aparatos de inspección de equipajes,
aparecen tensiones de rayos X de hasta 140 kV.
El objetivo de la presente la invención consiste
en sustituir el plomo como material de protección radiológica en
cuanto a sus propiedades de blindaje durante un amplio intervalo de
energías de un tubo de rayos X, es decir, durante un gran intervalo
de energías, y a este respecto alcanzar al mismo tiempo una
reducción de peso lo más grande posible. Además, en comparación con
el plomo deben utilizarse exclusivamente materiales no
contaminantes.
El objetivo de la invención se alcanza mediante
un material alternativo al plomo para fines de protección
radiológica en el intervalo de energías de un tubo de rayos X con
una tensión de 60-140 kV, en el que el material
alternativo al plomo comprende 12-22% en peso de
material de matriz, 0-75% en peso de estaño o
compuestos de estaño, 0-73% en peso de wolframio o
compuestos de wolframio, 0-80% en peso de bismuto o
compuestos de bismuto y en el que como mucho uno de los
constituyentes asciende al 0% en peso, no tratándose en este
constituyente de wolframio o el compuesto de wolframio. La mezcla
comprende equivalentes de plomo totales nominales de
0,25-2,0 mm.
Por tanto, para alcanzar el objetivo fue
necesario encontrar una selección de materiales y su selección de
cantidades que pudiera blindar de manera muy eficaz la radiación de
rayos X, también en el intervalo de energías alto.
Se encontró de manera sorprendente que el efecto
de absorción a altas energías mejora esencialmente mediante altas
proporciones de wolframio y/o bismuto, en el que el wolframio
siempre está presente, en el material alternativo al plomo.
En una forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo se caracteriza porque
comprende 12-22% en peso de material de matriz,
0-39% en peso de Sn o compuestos de Sn,
0-60% en peso de W o compuestos de W y
0-60% en peso de Bi o compuestos de Bi y en el que
como mucho uno de los constituyentes asciende al 0% en peso, no
tratándose en este constituyente de wolframio o el compuesto de
wolframio.
En una forma de realización con especial
preferencia de la invención, el material alternativo al plomo se
caracteriza porque comprende 12-22% en peso de
material de matriz, 0-39% en peso de Sn o compuestos
de Sn, 16-60% en peso de W o compuestos de W y
16-60% en peso de Bi o compuestos de Bi.
En otra forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo se caracteriza porque
comprende 12-22% en peso de material de matriz,
40-60% en peso de Sn o compuestos de Sn,
7-15% en peso de W o compuestos de W y
7-15% en peso de Bi o compuestos de Bi.
En otra forma de realización con especial
preferencia de la invención, el material alternativo al plomo se
caracteriza porque comprende adicionalmente el 40% en peso de uno o
varios de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm, La,
Ce, Nd, Cs, Ba, I y/o sus compuestos y/o CsI.
En la siguiente tabla 1 se representan los
coeficientes de atenuación másicos de las sustancias de protección
sin plomo fuera de los bordes de absorción a distintas energías de
fotones. Los elementos que van a utilizarse ventajosamente a la
energía respectiva están subrayados.
Mediante el material alternativo al plomo, que
adicionalmente comprende uno o varios de los elementos Er, Ho, Dy,
Tb, Gd, Eu, Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I y/o sus compuestos y/o CsI, se
alcanza un aumento especialmente fuerte del efecto de absorción. De
esta manera puede reducirse esencialmente el peso del traje de
protección.
Para lograr las propiedades descritas, según la
tabla 1 los elementos por separado pueden combinarse de tal manera
que se cubra un determinado intervalo de energías o que resulte un
transcurso de la atenuación lo más uniforme posible durante un
intervalo de energías mayor.
Se constató de manera sorprendente que en la
utilización de los elementos de sus compuestos adicionales
anteriormente mencionados, en el caso del material alternativo al
plomo aparece una pendiente mayor a la proporcional del efecto
protector, preferiblemente cuando la proporción en peso del material
alternativo al plomo asciende a entre el 20% y el 40%.
En otra forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo se caracteriza porque
comprende adicionalmente hasta el 40% en peso de uno o varios de los
siguientes elementos Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U y/o sus
compuestos.
En el caso de los metales Er, Ho, Dy, Tb, Gd,
Eu, Sm, La, Ce, Nd, Ba, I, Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U que pueden
utilizarse adicionalmente en el material alternativo al plomo
también pueden utilizarse metales y/o sus compuestos y/o CsI con un
grado de pureza relativamente bajo, como se producen como productos
de desecho.
En DIN EN 61331-3 no se permite
una desviación del equivalente de plomo nominal hacia abajo.
Solamente la versión alemana de la norma permite una excepción,
concretamente una desviación del 10% del equivalente de plomo
nominal. Por estos motivos se aspira a un transcurso lo más plano
posible del equivalente de plomo respecto a la energía en un
material alternativo al plomo.
Un descenso del equivalente de plomo por debajo
del equivalente de plomo nominal o por debajo del límite de
tolerancia inferior significa que el material de protección
radiológica no puede utilizarse a las tensiones del tubo en
cuestión ya que el efecto de blindaje es demasiado pequeño. En este
caso debe aumentarse alternativamente el peso por unidad de
superficie del material alternativo al plomo hasta tal punto que se
cumplan las tolerancias permitidas de DIN EN
61331-3. Sin embargo, se considera desventajoso un
aumento del peso por unidad de superficie.
Otra posibilidad consiste en limitar el
intervalo de aplicación en vista de la energía o la tensión del
tubo.
Por tanto, otro fin de la presente invención fue
seleccionar elementos o sus compuestos tal que tenga lugar una
disminución lo más pequeña posible del equivalente de plomo en el
intervalo de aprovechamiento de energía deseado, considerando la
accesibilidad a los elementos respectivos o sus compuestos.
La eficacia relativa N_{rei} como aumento del
equivalente de plomo (EPb) referida a una ocupación de masa
normalizada de 0,1 kg/m^{2} se determinó en una serie de
materiales en series de experimentos y se resume en la tabla 2 de a
continuación. Reproduce las propiedades de atenuación de los
elementos por separado incluso más claramente que los coeficientes
de atenuación másicos anteriormente descritos ya que ahora se
incorpora la absorción en el intervalo inmediato a los bordes de
absorción respectivos.
En este caso se muestra de manera sorprendente
que los elementos o sus compuestos pueden clasificarse del
siguiente modo:
- Grupo A:
- Materiales con eficacia relativamente baja con valores de N_{rei} < 1,2 - 1,6 mm de EPb por 0,1 kg/m^{2} y una pendiente pequeña o negativa de 60-80 kV. Entre estos elementos o sus compuestos figuran Sn, Bi y W.
- Grupo B:
- Materiales con eficacia relativamente alta con N_{rei} \geq 1,3 mm de EPb por 0,1 kg/m^{2} y una alta pendiente de 60-80 kV.
Por tanto, en una forma de realización con
especial preferencia de la invención, el intervalo de energías de
60-140 kV se divide correspondientemente a las
aplicaciones más frecuentes de la radiación de rayos X en varios
intervalos que en parte se solapan:
En este intervalo de energías tienen lugar
principalmente aplicaciones odontológicas de la técnica de absorción
individual y la técnica en capas Panorama.
En este intervalo de energías están los
reconocimientos radiológicos y las intervenciones radiológicas más
frecuentes, como angiografía, tomografía computarizada,
reconocimientos del catéter cardíaco, radiología intervencionista,
técnica con rayos X duros para el tórax.
En este intervalo de energías se encuentran la
mayoría de los tomógrafos computarizados.
Éste es un intervalo de energías para
aplicaciones especiales, como tomógrafos computarizados especiales,
mediciones de la densidad ósea, técnica especial con rayos X duros
para el tórax y diagnóstico por medicina nuclear.
El fabricante debe marcar correspondientemente
el traje de protección sin plomo, que sólo pueda utilizarse en un
intervalo de energías determinado.
En una forma de realización del material
alternativo al plomo para fines de protección radiológica en el
intervalo de energías de un tubo de rayos X con una tensión de
60-90 kV, el material alternativo al plomo para
equivalentes de plomo totales nominales de 0,25-0,6
mm se caracteriza porque comprende 12-22% en peso de
material de matriz, 49-65% en peso de Sn o
compuestos de Sn, 0-20% en peso de W o compuestos de
W, 0-20% en peso de Bi o compuestos de Bi y
2-35% en peso de uno o varios de los elementos Gd,
Eu, Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I, Pr y/o sus compuestos y/o CsI, en el
que el W o el compuesto de W no asciende a 0. El intervalo de
energías es preferiblemente el de un tubo de rayos X de un aparato
dental de rayos X.
En una forma de realización especial de la
presente invención, el material alternativo al plomo comprende
2-25% en peso de I, Cs, Ba, La, Ce, Pr y/o Nd y/o
sus compuestos y/o CsI.
De la tabla 2 se mostró en el intervalo de
energías relativamente estrecho que de los elementos del grupo A el
Sn es el más eficaz. Del grupo B se prefiere Gd, pero en el que el
CsI también condujo a un material alternativo al plomo con muy
buenas propiedades.
De la tabla 2 pueden seleccionarse de manera
ventajosa, por ejemplo, elementos con pendiente baja y alta del
equivalente de plomo de tal manera que los transcursos del
equivalente de plomo permanecen lo más planos posibles durante todo
el intervalo. A este respecto no puede evitarse físicamente una
cierta sobreelevación a 80 y 100 kV.
Por tanto, de manera óptima pueden combinarse
uno o varios elementos o sus compuestos del grupo A con uno o
varios elementos o sus compuestos del grupo B, teniendo lugar la
selección según la eficacia del blindaje, según la accesibilidad al
elemento respectivo o su compuesto y según un transcurso lo más
constante posible del equivalente de plomo.
En este caso se produce una dependencia de la
proporción de los elementos de A o sus compuestos de cualquiera de
los elementos B o sus compuestos. Así, en el caso de un aumento de
la proporción de un elemento de B también se aumenta claramente la
proporción en peso relativa de un elemento de A con comportamiento
de energía opuesto para mantener lo más plano posible el transcurso
del equivalente de plomo respecto a la energía.
Por ejemplo, a una proporción de más del 20% en
peso de elementos de B o sus compuestos, la proporción de Sn o Bi
debería ascender a más del 40% en peso para garantizar una pequeña
dependencia de la energía.
Este es el intervalo de energías para la mayoría
de los tomógrafos computarizados modernos.
En una forma de realización con especial
preferencia de la invención, el material alternativo al plomo para
fines de protección radiológica en el intervalo de energías de un
tubo de rayos X con una tensión de 100-140 kV se
caracteriza porque el material alternativo al plomo para
equivalentes de plomo totales nominales de 0,25-0,6
mm comprende 12-22% en peso de material de matriz,
40-73% en peso de Bi y/o W o sus compuestos (en el
que el W siempre está presente) y 5-38% en peso de
uno o varios de los siguientes elementos Gd, Eu, Er, Hf y/o sus
compuestos.
Pueden lograrse altos efectos protectores o
bajos pesos por unidad de superficie mediante la utilización de los
elementos o sus compuestos que desarrollan su mayor efecto de
blindaje especialmente en este pequeño intervalo de energías.
Debido a motivos de accesibilidad debería combinarse una mayor
proporción de los elementos o sus compuestos del grupo A con una
menor proporción de los elementos o sus compuestos del grupo B, no
siendo ahora tan esencial un paso de energía plano del equivalente
de plomo debido a la ventana de energía relativamente pequeña.
Este intervalo se refiere a aplicaciones
especiales en la radiología y la medicina nuclear. En este intervalo
no tiene prioridad la optimización del peso por unidad de
superficie del delantal de protección radiológica ya que ahora el
traje de protección sólo se lleva generalmente durante un corto
tiempo o se utilizan pantallas fijas para la protección contra las
radiaciones.
La elección de los elementos o sus compuestos
tiene lugar según los criterios anteriormente mencionados. Gd y Er
en combinación con Bi proporcionan resultados muy buenos. El efecto
de W es demasiado bajo en este intervalo.
Por tanto, resumidamente puede constatarse que
la composición de sustancias de protección para intervalos de
energías por separado puede optimizarse de manera apropiada mediante
disociación correspondientemente a las aplicaciones de rayos X que
se producen más frecuentemente.
En otra forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo presenta una estructura
de al menos dos capas protectoras separadas o unidas entre sí de
diferente composición, en el que al menos en una capa al menos el
50% del peso total está compuesto sólo por un elemento del grupo Sn,
W y Bi o sus compuestos.
El material alternativo al plomo presenta
especialmente una estructura de al menos dos capas protectoras
separadas o unidas entre sí de diferente composición, en el que al
menos en una capa al menos el 50% del peso total está compuesto
sólo por al menos el 40% en peso de Sn o sus compuestos y al menos
el 10% en peso de I, Cs, Ba, La, Ce, Pr y/o Nd y/o sus compuestos
y/o CsI. Especialmente ventajoso es una capa que comprende del 40
al 50% en peso de Sn y del 10 al 20% en peso de cerio.
En otra forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo se caracteriza porque
comprende una estructura de al menos dos capas protectoras separadas
o unidas entre sí de diferente composición, en el que la(s)
capa(s) protectora(s) alejada(s) del cuerpo
comprende(n) principalmente los elementos o sus compuestos
con mayor rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s)
capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo los
elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de
rayos X.
En la irradiación de materiales con radiación de
rayos X se excita radiación de rayos X característica como
radiación de fluorescencia. El rendimiento de fluorescencia depende
del número atómico. Esta proporción de fluorescencia conduce a una
exposición adicional a las radiaciones de la piel y los órganos que
se encuentran inmediatamente debajo. A partir de mediciones en el
traje de protección se determinó que, especialmente los elementos
con números atómicos más pequeños, por tanto en el caso presente
especialmente Sn, fluorescen de manera especialmente intensa. En
una estructura en capas del material de protección radiológica puede
tener lugar de manera ventajosa una estratificación según elementos
de tal manera que los elementos con el menor rendimiento de
fluorescencia están en el lado de la piel.
En la siguiente tabla 3 se representa la
proporción de fluorescencia, también denominada factor de
incremento, de materiales de protección habituales en el comercio
sin plomo (material B) en comparación con un material construido en
forma de capas según el principio descrito en el presente documento
(material A). Como es evidente, el factor de incremento puede
alcanzar valores de hasta 1,42. Es decir, en este caso la piel está
el 42% más cargada por el componente de fluorescencia.
En otra forma de realización con especial
preferencia de la invención, el material alternativo al plomo se
caracteriza porque presenta una estructura de capas protectoras de
diferente composición.
El material alternativo al plomo puede
comprender una estructura de al menos dos capas protectoras
separadas o unidas entre sí de diferente composición, en el que
la(s) capa(s) protectora(s) alejada(s)
del cuerpo comprende(n) principalmente los elementos de
menor número atómico o sus compuestos y la(s) capa(s)
protectora(s) próxima(s) al cuerpo principalmente los
elementos de mayor número atómico o sus compuestos.
El material alternativo al plomo también puede
presentar una estructura de al menos tres capas protectoras
separadas o unidas entre sí de diferente composición, en el que
la(s) capa(s) protectora(s) alejada(s)
del cuerpo y la(s)
capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo comprenden principalmente los elementos de mayores números atómicos o sus compuestos y en el medio está dispuesta al menos una capa protectora con principalmente los elementos de menores números atómicos.
capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo comprenden principalmente los elementos de mayores números atómicos o sus compuestos y en el medio está dispuesta al menos una capa protectora con principalmente los elementos de menores números atómicos.
Por tanto, por ejemplo, en el exterior se
encuentra a ambos lados una capa barrera de un material de mayores
números atómicos, como por ejemplo bismuto o wolframio. Entre ellas
está una capa o están capas de un material con menor número
atómico. La radiación de fluorescencia allí formada también se
blinda eficazmente hacia ambos lados y no puede salir hacia
fuera.
Alternativamente a esto también puede preverse
una estructura de capas de al menos una capa de polvo compactada,
altamente concéntrica, de una mezcla de las sustancias de protección
anteriormente mencionadas y al menos dos capas de soporte a ambos
lados de la capa de polvo. La capa de polvo contiene el menos
material de matriz posible. Las capas de soporte pueden estar
compuestas de material de matriz. Materiales adecuados son, por
ejemplo, polímeros como látex o elastómeros. Las capas de soporte
aumentan la estabilidad mecánica, mientras que el relleno
concentrado mejora el efecto de blindaje de la radiación. La figura
4 muestra esta estructura de capas con una capa 2 de sustancias de
protección altamente compactada como núcleo y las capas 1 de soporte
situadas en el exterior.
El material alternativo al plomo también puede
estar caracterizado porque una capa débilmente radiactiva está
intercalada entre dos capas protectoras no radiactivas separadas o
unidas con la capa radiactiva.
Como elementos o sus compuestos del grupo B para
blindar la radiación de alta energía también pueden utilizarse los
actínidos torio o uranio, este último, por ejemplo, como uranio
enriquecido. Poseen un alto efecto de blindaje en el intervalo de
energías de 125-150 kV, pero por sí mismos son
débilmente radiactivos.
El efecto de la radiación intrínseca puede
atenuarse mediante la intercalación de la capa radiactiva entre dos
capas no activas de Bi. La proporción de la exposición intrínseca a
torio o uranio debería ser baja en la mayoría de los casos y por
tanto despreciable. Ahora debe tener lugar una consideración de las
ventajas que debe comparar las ventajas que se producen por la
eliminación del plomo y por el mayor efecto protector con la baja
exposición intrínseca.
En otra forma de realización preferida de la
invención, el material alternativo al plomo se caracteriza porque
los metales o compuestos metálicos están granulados y sus tamaños de
grano presentan un percentil 50 según la siguiente fórmula,
D_{50} =
\frac{d \cdot p}{10}
mm
en la que D_{50} significa el
percentil 50 de la distribución de tamaños de grano, d el espesor de
capa en mm y p la proporción en peso del componente de material
respectivo en el peso total y el percentil 90 de la distribución de
tamaños de grano es D_{90} \leq 2 \cdot
D_{50}.
En las mediciones de los equivalentes de plomo
en capas protectoras que están compuestas por polvos metálicos o
polvos de compuestos metálicos se comprobó de manera sorprendente
que la permeabilidad a la radiación de la capa compuesta por
sustancias granuladas es mayor en comparación con una capa de
láminas a igual ocupación de masa. Esto se refiere principalmente
al intervalo de energías inferior de 60-80 kV. En el
caso de energías más altas, las diferencias de permeabilidad local,
es decir, el contraste radiológico, siguen disminuyendo.
Por ejemplo, a una proporción de Sn del 30% =
0,3 y un espesor de capa de 0,4 mm resulta
D_{50} = 0,4
mm \cdot 0,3 = 0,012 mm = 12
\mum
Además, el percentil 90 de la distribución de
tamaños de grano no debería ser mayor a 2 \cdot D_{50} =
24 \mum.
Por tanto, los materiales con baja proporción en
peso también deben poseer un pequeño tamaño de grano, es decir,
estar muy finamente distribuidos para desarrollar un efecto
protector óptimo.
Con el aprovechamiento de este efecto todavía
puede reducirse adicionalmente el peso de un delantal de protección
radiológica.
El material según la invención puede usarse
ventajosamente, por ejemplo, para guantes de protección,
protecciones para pacientes, protección de las gónadas, protección
de los ovarios, pantallas de protección dental, protección fija de
la parte inferior del cuerpo, montajes para mesas, paredes de
protección radiológica o cortinas de protección radiológica fijas o
móviles.
A continuación se explicará más detalladamente
la invención mediante ejemplos.
La figura 1 muestra el material alternativo al
plomo según la invención con 22% en peso de estaño, 27% en peso de
wolframio, 4% en peso de erbio y 15% en peso de material de matriz.
Este material alternativo al plomo se denomina 2 en la figura 1.
Con 1 se denomina un material habitual en el mercado de la
composición 65% en peso de antimonio, 20% en peso de wolframio y
15% en peso de material de matriz.
La figura 1 muestra una comparación de pesos de
los materiales alternativos al plomo para un equivalente de plomo
nominal de 0,5 mm.
De la figura 1 es evidente que el peso por
unidad de superficie necesario para alcanzar un equivalente de
plomo nominal de 0,5 mm entre 100 y 140 kV en el material según la
invención sólo aumenta aproximadamente el 7%, mientras que el
aumento en el material de comparación es considerablemente
mayor.
La figura 2 muestra el material alternativo al
plomo según la invención con 20% en peso de estaño, 36% en peso de
wolframio, 29% en peso bismuto y 15% en peso de material de matriz.
Este material alternativo al plomo se denomina 2 en la figura 2.
Con 1 se denomina un material habitual en el mercado de la
composición 70% en peso de estaño, 10% en peso bario y 20% en peso
de material de matriz.
La figura 2 muestra una comparación de pesos de
los materiales alternativos al plomo para un equivalente de plomo
nominal de 0,5 mm.
De la figura 2 es evidente que el peso por
unidad de superficie necesario para alcanzar un equivalente de
plomo nominal de 0,5 mm entre 100 y 140 kV en un material según la
invención sólo aumenta aproximadamente el 9%, mientras que el
aumento en el material de comparación asciende a aproximadamente el
60%.
Delantal ligero de protección radiológica sin
plomo para el campo dental de equivalente de plomo Pb nominal de
0,5 mm a 60-90 kV.
Se fabricó un delantal de protección radiológica
sin plomo del 59% en peso de Sn, 24% en peso de Gd, 1% en peso de W
y 16% en peso de material de matriz.
El efecto de la protección radiológica se
correspondió con el de un delantal de plomo correspondiente a un
peso por unidad de superficie reducido de aproximadamente el 35% de
sólo 4,4 kg/m^{2}.
Delantal ligero de protección radiológica sin
plomo para el intervalo de aplicación de 60-125
kV.
Se fabricó un delantal de protección radiológica
del 50% en peso de Sn, 11% en peso de W, 23% en peso de Gd y 16% en
peso de material de matriz.
En este caso resultaron para un equivalente de
plomo nominal de 0,5 mm de plomo un peso por unidad de superficie
de 4,5 kg/m^{2}, para un equivalente de plomo nominal de 0,35 de
mm plomo un peso por unidad de superficie de 3,3 kg/m^{2} y un
equivalente de plomo nominal de 0,25 mm de plomo un peso por unidad
de superficie de 2,4 kg/m^{2}.
Delantal ligero sin plomo contra las radiaciones
para la tomografía computarizada.
Se fabricó un delantal de protección radiológica
del 40% en peso de Bi, 10% en peso de W, 34% en peso de Gd y 16% en
peso de material de matriz.
Resultó un peso por unidad de superficie
sorprendentemente bajo de equivalente de plomo nominal de 0,5 mm de
sólo 4,6 kg/m^{2}.
La figura 3 muestra los pesos relativos
calculados por unidad de superficie del traje de protección según
la invención con equivalentes de plomo nominales de 0,5 mm según los
ejemplos 3, 4 y 5 en comparación con un delantal de plomo con
equivalente de plomo de 0,5 mm. De la representación es evidente que
los delantales de protección para aplicación dental, rayos X en
general y tomografía computarizada (TC) presentan respectivamente
el menor peso por unidad de superficie en los intervalos de energías
previstos.
Si el usuario trabaja a tensiones del tubo de
80-100 kV, el equivalente de plomo está además
aproximadamente el 20% por encima del valor nominal de 0,5 mm de Pb
de un delantal de plomo correspondiente. Esto significa una alta
protección radiológica adicional.
Delantal ligero sin plomo en el intervalo de
energías de 60 a 120 kV con estructura de dos capas.
La proporción de matriz asciende al 15% en
peso.
Se eligió la siguiente composición de las capas
de material de sustancias de protección:
Resultó un bajo peso por unidad de superficie de
sólo 4,8 kg/m^{2} para un equivalente de plomo de 0,5 mm.
Claims (22)
1. Material alternativo al plomo para fines de
protección radiológica en el intervalo de energías de un tubo de
rayos X con una tensión de 60-140 kV, comprendiendo
el material alternativo al plomo para equivalentes de plomo totales
nominales de 0,25-2,0 mm
12-22% en peso de material de
matriz,
0-75% en peso de Sn o compuestos
de Sn,
0-73% en peso de W o compuestos
de W,
0-80% en peso de Bi o compuestos
de Bi y
en el que como mucho uno de los
constituyentes asciende al 0% en peso, no tratándose en este
constituyente de W o el compuesto de
W.
2. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 1, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende
12-22% en peso de material de
matriz,
0-39% en peso de Sn o compuestos
de Sn,
0-60% en peso de W o compuestos
de W y
0-60% en peso de Bi o compuestos
de Bi y
en el que como mucho uno de los
constituyentes asciende al 0% en
peso.
3. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 2, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende
12-22% en peso de material de
matriz,
0-39% en peso de Sn o compuestos
de Sn,
16-60% en peso de W o compuestos
de W y
16-60% en peso de Bi o
compuestos de Bi.
4. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 1, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende
12-22% en peso de material de
matriz,
40-60% en peso de Sn o
compuestos de Sn,
7-15% en peso de W o compuestos
de W y
7-15% en peso de Bi o compuestos
de Bi.
5. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente hasta el 40% en peso
de uno o varios de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu,
Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I, Pr y/o sus compuestos y/o CsI.
6. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 5, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente hasta el 20% en peso
de uno o varios de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu,
Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I, Pr y/o sus compuestos y/o CsI.
7. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 6, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente hasta el 8% en peso
de uno o varios de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu,
Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I, Pr y/o sus compuestos y/o CsI.
8. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente el 40% en peso de uno
o varios de los siguientes elementos Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U y/o
sus compuestos.
9. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 8, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente hasta el 20% en peso
de uno o varios de los siguientes elementos Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th,
U y/o sus compuestos.
10. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 9, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende adicionalmente hasta el 8% en peso
de uno o varios de los siguientes elementos Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th,
U y/o sus compuestos.
11. Material alternativo al plomo para fines de
protección radiológica en el intervalo de energías de un tubo de
rayos X con una tensión de 60-90 kV según una de las
reivindicaciones 5 - 10, caracterizado porque el material
alternativo al plomo para equivalentes de plomo totales nominales de
0,25-0,6 mm comprende
12-22% en peso de material de
matriz,
49-65% en peso de Sn o
compuestos de Sn,
0-20% en peso de W o compuestos
de W,
0-20% en peso de Bi o compuestos
de Bi y
2-35% en peso de uno o varios de
los elementos Gd, Eu, Sm, La, Ce, Nd, Cs, Ba, I, Pr y/o sus
compuestos y/o CsI.
12. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 11, caracterizado porque el material
alternativo al plomo comprende 2-25% en peso de I,
Cs, Ba, La, Ce, Pr y/o Nd y/o sus compuestos y/o CsI.
13. Material alternativo al plomo para fines de
protección radiológica en el intervalo de energías de un tubo de
rayos X con una tensión de 100-140 kV según una de
las reivindicaciones 5 - 10, caracterizado porque el
material alternativo al plomo para equivalentes de plomo totales
nominales de 0,25-0,6 mm comprende
12-22% en peso de material de
matriz,
40-73% en peso de Bi y/o W o sus
compuestos y
5-38% en peso de uno o varios de
los siguientes elementos Gd, Eu, Er, Hf y/o sus compuestos.
14. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 1 - 13, caracterizado porque comprende
una estructura de capas protectoras de diferente composición.
15. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 14, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas protectoras separadas o unidas
entre sí de diferente composición, en el que la(s)
capa(s) protectora(s) alejada(s) del cuerpo
comprende(n) principalmente los elementos de menor número
atómico o sus compuestos y la(s) capa(s)
protectora(s) próxima(s) al cuerpo principalmente los
elementos de mayor número atómico o sus
compuestos.
compuestos.
16. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas protectoras separadas o unidas
entre sí de diferente composición, en el que al menos en una capa
al menos el 50% del peso total está compuesto por sólo un elemento
del grupo Sn, W o Bi o sus compuestos.
17. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas protectoras separadas o unidas
entre sí de diferente composición, en el que al menos en una capa
al menos 50% del peso total está compuesto por sólo al menos el 40%
en peso de Sn o sus compuestos y al menos el 10% en peso de I, Cs,
Ba, La, Ce, Pr y/o Nd y/o sus compuestos y/o CsI.
18. Material alternativo al plomo según la
reivindicación 14, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas protectoras separadas o unidas
entre sí de diferente composición, en el que la(s)
capa(s) protecto-
ra(s) alejada(s) del cuerpo comprende(n) principalmente los elementos o sus compuestos con mayor rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s) capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo los elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de rayos X.
ra(s) alejada(s) del cuerpo comprende(n) principalmente los elementos o sus compuestos con mayor rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s) capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo los elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de rayos X.
19. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque comprende
una estructura de al menos tres capas protectoras separadas o unidas
entre sí de diferente composición, en el que la(s)
capa(s) protectora(s) alejada(s) del cuerpo y la(s) capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo comprenden principalmente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos y en el medio está dispuesta al menos una capa protectora con principalmente los elementos de menor número atómico.
capa(s) protectora(s) alejada(s) del cuerpo y la(s) capa(s) protectora(s) próxima(s) al cuerpo comprenden principalmente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos y en el medio está dispuesta al menos una capa protectora con principalmente los elementos de menor número atómico.
20. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 14 - 20, caracterizado porque una capa
débilmente radiactiva está intercalada entre dos capas protectoras
no radiactivas separadas o unidas con la capa radiactiva.
21. Material alternativo al plomo según una de
las reivindicaciones 1 - 20, caracterizado porque los metales
o compuestos metálicos están granulados y sus tamaños de grano
presentan un percentil 50 según la siguiente fórmula,
D_{50} =
\frac{d \cdot p}{10}
mm
en la
que
D_{50} significa el percentil 50 de la
distribución de tamaños de grano,
d el espesor de capa en mm y
p la proporción en peso del componente de
material respectivo en el peso total
y el percentil 90 de la
distribución de tamaños de grano es D_{90} \leq 2 \cdot
D_{50}.
22. Delantal de protección radiológica de
material alternativo al plomo según una de las reivindicaciones 1 -
21.
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