Post on 30-Nov-2018
Módulo I
Programa Nacional de Formação
em Radioterapia
Capítulo 11 – Fundamentos de
Dosimetria
Dra. Luciana Tourinho Campos
Mestrado Profissional em Física Médica
Física das Radiações e Dosimetria
Módulo I
O que é dosimetria?
O que é um dosímetro?
Modelo simples de um dosímetro (Teoria da
Cavidade)
Interpretação da medida de um dosímetro
Vantagens de meios coincidentes
Correções
Características de resposta
Introdução
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IO que é dosimetria?
Mestrado Profissional em Física Médica
Dosimetria é a medida da dose ou taxa de
dose resultante da interação da radiação
ionizante com a matéria
Módulo I
Definição da dose
Localização da medida
Energia da radiação
Questões relacionadas a medida da dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Quando realizamos uma medida de uma
grandeza geralmente existe um padrão para
compararmos a medida.
Comprimento – Metro
Massa – Kilograma
Tempo - segundo
Questões relacionadas a medida da dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Para radiação não há um feixe padrão contra o
qual podemos comparar feixes de radiação ou
através do qual podemos calibrar instrumentos.
Questões relacionadas a medida da dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Exposição
Feixes eram caracterizados pelo HVL
Padrão era câmara de ar livre
Energias de feixe se tornaram maiores
Energias maiores que o Co60
Dose Absorvida
Teoria da Cavidade
Questões relacionadas a medida da dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Dosímetro
Grandeza
Detetor sensível à radiação
Como medir a dose?
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Dosímetro é qualquer dispositivo capaz de
fornecer uma leitura r relacionada à medida da
dose absorvida Dg depositada (ou taxa) em seu
volume sensível V pela radiação ionizante.
O que é um dosímetro?
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Volume sensível V
Meio g em volta de uma parede de outro meio w
t 0
Modelo Simples de um Dosímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Fonte de partículas secundárias que contribui
para a dose em V.
Fornecer CPE ou TCE
Blindagem de V contra partículas carregadas
originárias fora da parede.
Proteção do volume sensível
Contenção para o meio g
Filtros de radiação para modificar a dependência
energética.
Modelo Simples de um Dosímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Para fótons e nêutrons
Interpretação da medida de um dosímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
enc
CPE
KD
en
cc
TCPE
KxKD )1( '
wen
xen
w
CPE
DD
/
/
Se a Teoria de Bragg-Gray é válida:
Módulo I
Para fótons e nêutrons
A exposição pode ser calculada:
Mestrado Profissional em Física Médica
Interpretação da medida de um dosímetro
97,33
air
air
air
CPE D
W
eDX
Módulo I
Coincidir meios de interesse x
Composição do meio da parede (w)
Volume sensível (g)
Composição atômica
Densidade
Razão de poderes de frenamento de colisão
Efeito de polarização
Vantagens de meios coincidentes
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
a. w g
Parede e volume sensível tem composição e
densidade iguais.
Irradiações homogêneas
Vantagens de meios coincidentes
Mestrado Profissional em Física Médica
gw DD
Módulo I
b. w = g x
Parede e volume sensível tem composição e
densidade iguais.
Irradiações homogêneas
Vantagens de meios coincidentes
Mestrado Profissional em Física Médica
gwx DDD
Módulo I
w = g
Relação de Burlin:
Coincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
g
w
eng
wm
w
gdSd
D
D
)1(.
gw DD Se , então:
1
g
w
eng
wS
Módulo ICoincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
nnddnD
D
w
g )1(
é difícil de obter.
w e g não são iguais em composição atômica
nS
g
w
eng
wm
gw DD
Equação de Burlin se torna:
Módulo ICoincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
2 dosímetros
Mesmo volume sensível g
Campo de irradiação
w1 e w2
g
w
eng
wm
w
gdSd
D
D
1
1
1
1 )1(.
g
w
eng
wm
w
gdSd
D
D
2
2
2
2 )1(.
Módulo ICoincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
2 dosímetros
Mesmo volume sensível g
Campo de irradiação
w1 e w2
nD
Dw
w
enCPE
w
w
1
22
1
12 wg DD
21 gg DD
Módulo ICoincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
w g
Se o meio da parede (w) difere do volume
sensível (g), qual deles é mais importante coincidir
com o meio x?
Teoria de Burlin
w
x
eng
wm
x
w
w
g
x
gS
D
D
D
D
D
D
1
.
Módulo ICoincidência de meios em dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
w g
Se o meio da parede (w) difere do volume
sensível (g), qual deles é mais importante coincidir
com o meio x?
Teoria de Burlin
d 0
g
x
en
w
x
en
g
w
en
x
w
w
g
x
g
D
D
D
D
D
D
.
Módulo ICorreção da atenuação da radiação
Mestrado Profissional em Física Médica
O dosímetro está imerso em água (x) e é irradiado
por um feixe de gama.
rt g
enw
endos
10
)(10 rtwat
wat
enwat
Módulo ITamanho do dosímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
Volume sensível que satisfaça a teoria de Bragg-
Gray
Parede do dosímetro deve fina o suficiente
Não perturbar o campo de irradiação
O volume sensível e a parede não devem exceder
1% do alcance das partículas carregadas
incidentes
Módulo ITamanho do dosímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IEquilíbrio de raios delta
Mestrado Profissional em Física Médica
Função da parede: Gerar raios delta que
escaparam
1. A densidade e o número atômico da parede forem
iguais ao do volume sensível
2. A parede tiver as dimensões do alcance dos raios delta
3. Uniformemente irradiada por partículas carregadas
primárias.
Para medidas em que o dosímetro está imerso em
um meio:
A espessura da parede não é importante se parede e
volume tiverem composição similar
Módulo ICaracterísticas dos dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
Absoluto
Precisão e acurácia
Intervalo de dose
Dependência com a taxa de dose
Estabilidade
Dependência energética
Módulo IDosímetros Absolutos
Mestrado Profissional em Física Médica
Um dosímetro absoluto é um dosímetro o qual é
capaz de medir a dose absorvida sem a
necessidade de calibração em um campo de
radiação conhecido.
Podem ser primários:
Relação física bem estabelecida entre o que se mede e
a grandeza dosimétria
Módulo IDosímetros Absolutos para dose absorvida
na água
Mestrado Profissional em Física Médica
Calorímetro.
Câmara de Ionização
Dosímetro Fricke de Sulfato Ferroso
Módulo ICalorímetro
Mestrado Profissional em Física Médica
Determinação em massa conhecida de um
determinado material ( da ordem do grama) da
energia média depositada pela radiação
transformada em calor.
Calorímetros de grafite, água ou material equivalente a
tecido biológico
Apresentam baixa sensibilidade (1mK/Gy)
Energias maiores que 1 MeV
Módulo ICâmara de Ionização
Mestrado Profissional em Física Médica
Teoria da Cavidade
Medidas primárias de dose absorvida na água
Determinação da dose em qualquer material
Módulo IDosímetro Fricke
Mestrado Profissional em Física Médica
Oxidação de uma solução aquosa ácida de sulfato
ferroso transformando o sulfato ferroso (Fe+2) em
sulfato férrico (Fe+3)
Rendimento químico da solução
Variação da densidade óptica da solução
Obtém-se de forma absoluta a dose absorvida na
água com repetibilidade mas baixa sensibilidade.
Módulo IPadrões Primários
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo IDosímetro Absoluta para kerma no ar
Mestrado Profissional em Física Médica
Câmara de ar livre
Módulo IPrecisão
Mestrado Profissional em Física Médica
Mede a dispersão das
medidas
Módulo IRepetitividade
Mestrado Profissional em Física Médica
É o grau de concordância entre os resultados de
medições de um mesmo mensurando efetuadas
sob as mesmas condições de medição. Estas
condições são denominadas condições de
repetitividade. Elas incluem:
Mesmo procedimento de medição
Mesmo observador
Mesmo local
Repetição em um curto intervalo de tempo.
Módulo IRepetitividade
Mestrado Profissional em Física Médica
Desvio padrão
Precisão
Depende de:
Erros randômicos devido a flutuações
Condições ambientais
Natureza estocástica dos campos de radiação.
Módulo IExatidão
Mestrado Profissional em Física Médica
Expressa a proximidade do valor esperado com o
valor verdadeiro da grandeza que está sendo
medida.
Módulo IReprodutibilidade
Mestrado Profissional em Física Médica
É o grau de concordância entre os resultados das
medições de um mesmo mensurando, efetuadas
sob condições variadas de medição.
As condições alteradas podem incluir:
Princípio de medição
Método de medição
Observador
Instrumento de medição
Padrão de referência
Condição de utilização
Tempo de medição
Módulo IProporcionalidade com a dose
Mestrado Profissional em Física Médica
É necessário que a medida r do dosímetro seja
proporcional à dose absorvida.
Linearidade
Deve-se estudar a resposta do dosímetro em
relação à dose no intervalo de dose em que será
utilizado de modo a obter uma curva de
calibração.
Cintiladore
TLD’s
Filmes
Módulo ISensibilidade
Mestrado Profissional em Física Médica
Variação da resposta do instrumento de medição
dividida pela correspondente variação do
estímulo.
Adequação sensibilidade
Boa resposta em relação à dose
Linearidade
Módulo ILimite superior do intervalo de dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Usualmente é caracterizado por uma diminuição
da sensibilidade a um valor inaceitável.
Limitações instrumentais.
Exaustão de entidades de fornecimentos de
átomos, moléculas, entidades de estado sólido.
Reações concorrentes.
Dano sofrido pelo dosímetro através da radiação.
Módulo ITaxa de dose
Mestrado Profissional em Física Médica
Dosímetros Integradores
A resposta do dosímetro não pode depender da taxa
com que a energia foi depositada nele.
Dosímetros de taxa de dose
É desejável que a resposta do dosímetro seja
proporcional à taxa de dose ou, pelo menos, uma
função unívoca desta.
Problemas
Tempo morto
Superposição
Módulo IEstabilidade
Mestrado Profissional em Física Médica
As características do dosímetro devem ser
estáveis em relação ao tempo.
Efeitos de temperatura, umidade, luz, etc.
Mudança gradual na estabilidade.
Mudança de estabilidade depois da irradiação
TLD’s
Fading
Módulo IDependência Energética
Mestrado Profissional em Física Médica
Propriedade de um dosímetro variar a leitura de
uma dose em função da energia da radiação em
relação à energia da radiação de referência
(calibração).
É definida com relação à dose no volume do meio
sensível do dosímetro (g) e está relacionada com o
número atômico Z do meio da parede do detector (w) e
do meio onde a dose foi gerada (x).
Módulo IDependência Energética
Mestrado Profissional em Física Médica
É a dependência da resposta do dosímetro em
relação a qualidade do feixe que é utilizado na
irradiação.
Módulo IDependência Energética
Mestrado Profissional em Física Médica
Baseada nas hipóteses:
Volume sensível e a parede do dosímetro está em CPE
A atenuação é desprezível no dosímetro
A dose absorvida no volume sensível tem a mesma
leitura independente da energia do fóton (LET
independente)
25,1
25,1 /
/
/
/
airen
gen
Eairen
gen
E
X
r
X
r
25,125,1
/
/
/
/
wateren
gen
Ewateren
gen
water
Ewater
D
r
D
r
Módulo IDependência Energética
Mestrado Profissional em Física Médica
Baseada nas hipóteses:
Os raios delta estão em CPE
Os elétrons incidentes perdem somente uma pequena
fração da sua energia atravessando o dosímetro
O espalhamento dos elétrons é o mesmo em g e na
água
A leitura do dosímetro é LET independente
MeVwater
g
Twaterc
gc
water
Ewater
dxdT
dxdT
dxdT
dxdT
D
r
D
r
1
,
,
25,1/
/
/
/
Módulo IOutras Características de Dosímetros
Mestrado Profissional em Física Médica
Dependendo da grandeza a ser medida, a
dependência angular pode ser importante.
A configuração de um dosímetro pode ser crucial
para determinados usos.
Um dosímetro reutilizável pode ser calibrado
individualmente
Luciana Tourinho Campos
Professora Adjunta
tc_luciana@yahoo.com.br
Mestrado Profissional em Física Médica