Desarrollo de un procedimiento radioquímico para la determinación de 131I en orina mediante espectrometría gamma con detector de NaI(Tl)

Abstract

La radiación ionizante se utiliza ampliamente en medicina para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades. En medicina nuclear, el uso de radionúclidos ha aumentado de manera sostenida, lo que conlleva un riesgo potencial de incorporación interna para los trabajadores que manipulan estas sustancias. En particular, el ¹³¹I es uno de los radionúclidos más utilizados en aplicaciones médicas relacionadas a enfermedades tiroideas, por lo que resulta necesario disponer de métodos y procedimientos confiables para su detección y cuantificación en matrices biológicas, como la orina, con fines de vigilancia radiológica ocupacional. En esta memoria se desarrolló y evaluó un procedimiento para la cuantificación de ¹³¹I en orina mediante espectrometría gamma con detector NaI(Tl), alineado con criterios metrológicos asociados a la norma ISO/IEC 17025. Se realizaron calibraciones en energía, eficiencia y resolución energética, seleccionándose un voltaje de operación de 730 V. La calibración en energía, basada en ⁵⁷Co, ¹³³Ba y ¹³⁷Cs, mostró un comportamiento lineal en el rango de interés, con una pendiente de 0,84 keV/canal y un intercepto de −8,38 keV. La eficiencia se calibró utilizando ¹³³Ba (356 keV) como radionúclido análogo al ¹³¹I (364 keV), empleando soluciones acuosas para simular muestras de orina. Las eficiencias obtenidas se situaron entre 0,016 y 0,026 para una región de interés amplia y entre 0,014 y 0,018 para una región acotada, dependiendo del tiempo de medición y la actividad. La diferencia energética de 8 keV entre ambos fotopicos es pequeña en comparación con los anchos a media altura determinados experimentalmente para ¹³³Ba (356 keV) y ¹³¹I (364 keV), los cuales están dominados por la resolución en energía del detector NaI(Tl), lo que justifica su equivalencia operacional bajo la resolución del detector. Los límites estadísticos mostraron actividades mínimas cuantificables del orden de 3 a 11 Bq para tiempos de medición entre 1 y 5 h, valores muy inferiores al nivel de referencia de 25 Bq en 250 mL asociado a una dosis efectiva comprometida E(50) de 10 μSv. Las incertidumbres relativas expandidas obtenidas se situaron entre aproximadamente 10 y 18 % bajo el modelo de Poisson, y entre 25 y 32 % al incorporar ensayos de robustez. Estos resultados indican que el procedimiento presenta sensibilidad y desempeño metrológico adecuados para la vigilancia ocupacional de incorporaciones internas de ¹³¹I en orina.

Ionizing radiation is widely used in medicine for diagnostic and therapeutic purposes. In nuclear medicine, the increasing use of radionuclides involves a potential risk of internal contamination for occupationally exposed workers. In particular, ¹³¹I is one of the most widely used radionuclides in medical applications related to thyroid diseases, making reliable methods for its detection and quantification in biological matrices, such as urine, essential for internal radiation monitoring. In this work, a procedure for the quantification of ¹³¹I in urine by gamma-ray spectrometry using a NaI(Tl) detector was developed and evaluated, following metrological principles consistent with ISO/IEC 17025. Energy, efficiency, and resolution calibrations were performed, and an operating voltage of 730 V was selected. Energy calibration based on ⁵⁷Co, ¹³³Ba, and ¹³⁷Cs showed linear behavior within the energy range of interest, with a slope of 0.84 keV/channel and an intercept of −8.38 keV. The efficiency was calibrated using ¹³³Ba (356 keV) as an analogue radionuclide to ¹³¹I (364 keV), employing aqueous solutions to simulate urine samples. The efficiencies obtained were between 0.016 and 0.026 for a wide region of interest and between 0.014 and 0.018 for a restricted region of interest, depending on the measurement time and the activity. The 8 keV energy difference between both photopeaks is small in comparison with the full widths at half maximum experimentally determined for ¹³³Ba (356 keV) and ¹³¹I (364 keV), dominated by the energy resolution of the NaI(Tl) detector, which justifies their operational equivalence under the detector resolution. Statistical limits yielded minimum quantifiable activities between 3 and 11 Bq for measurement times from 1 to 5 h, well below the reference level of 25 Bq in 250 mL associated with a committed effective dose E(50) of 10 μSv. Expanded relative uncertainties ranged from approximately 10–18 % under Poisson statistics and from 25–32 % when robustness tests were included. These results demonstrate that the method provides adequate sensitivity and metrological performance for occupational monitoring of internal ¹³¹I contamination in urine.