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Comissão Nacional de Energia Nuclear
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais
METODOLOGIA PARA CARACTERIZAÇÃO DOSIMÉTRICA E CURVAS DE ISODOSES DE FONTES DE
BRAQUITERAPIA EMISSORAS GAMA.
Elizabeth Juruminha Tavares Rodrigues
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Ciência e
Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, como requisito parcial à
obtenção do Grau de Mestre.
Área de concentração: Física das Radiações.
Orientadora: Suely Epsztein Grynberg.
Co-Orientador: Luiz Cláudio Meira-Belo
BELO HORIZONTE
MARÇO DE 2009
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3
Dedico todo este trabalho Àquele que traz à
existência as coisas que não existem. O que existia
antes deste projeto era a minha própria dissertação.
Sem metodologia a ser seguida. Sem referências
secundárias, só primárias. Palavra por palavra escrita
por mim mesma. Linha por linha. Um parágrafo por
vez. Apenas citações pessoais. Sem tabulação, sem
notas rodapés. Sem programa de aulas. Tempo de
conclusão desconhecido. Era a minha dissertação.
Agora um projeto diferente e novo é apresentado nestas
folhas de papel impresso. Páginas compostas de acordo
com as normas, com as margens corretas e uma
introdução, meio e fim nos moldes pré- estabelecidos.
Com tabulação, com regras seguidas e com
metodologia. Ele, o meu Deus, me ajudou a trazer este
projeto à existência. Dedico também ao meu amado e
indescritível esposo, Joaquim Ivanil Rodrigues dos
Santos, que não mediu esforços em me apoiar em mais
esta conquista.
.
4
Agradecimentos especiais:
Ao meu Deus, por trazer à existência o que não existe.
À Dra. Suely Epsztein Grynberg, minha orientadora, pela liberdade que me concedeu na
elaboração deste trabalho, pelas correções e por todos os momentos.
Ao Dr. Luiz Cláudio Meira-Belo, meu co-orientador, pela preciosa intervenção, sem a
qual não saberia como alcançar os objetivos deste trabalho. Pelo preciosismo na
pesquisa e pela honestidade com que tratou todos os dados. É um funcionário que ao
sair de férias faz falta, porque sua presença faz diferença.
Ao Dr. Teógenes Augusto da Silva, pela porta que me apresentou, em um momento de
mudanças profissionais em minha vida. Pela oportunidade única que me trouxe paz
profissional e ainda me acrescentou muito. E também pela sua inegável elegância.
Ao meu amado esposo Joaquim Ivanil Rodrigues, pelo apoio integral, pelo carinho, pelo
amor dedicado, pela compreensão, por ser simplesmente indescritível.
À CAPES, pelo apoio financeiro.
À Pós-Graduação do CDTN/CNEN, por ter contribuído de forma eficaz para meu
mestrado.
5
Agradecimentos:
À minha família e amigos, por simplesmente me amarem. Aos professores da pós-graduação do CDTN/CNEN, por participarem de maneira tão efetiva em minha formação e por me acrescentarem tanto. Ao Hospital Albert Einstein, por ter nos atendido muito bem, em relação à fonte de 125I, através do Dr. José Carlos da Cruz. A todos os alunos da turma de 2006, sem exceção, pelo acolhimento e por ter sido minha melhor turma, desde que estudo. Aos servidores do CDTN/CNEN: Secretários da Pós- Graduação, de forma especial à Roseli. Carlos Manoel de Assis Soares e equipe do Laboratório de Calibração de Dosímetros, que não mediram esforços para atuarem comigo neste trabalho. Dra. Ana Maria Matildes dos Santos, pela dedicação ao projeto como um todo. Dr. Wilmar Ferraz, pela simpatia. Dra. Kátia Perry, pela compreensão. Elizabeth de Souza Alves, pela sua alegria em servir. Peterson Lima Squair, pelo apoio em dosimetria termoluminescente. Thessa Cristina Alonso, pela compreensão e suporte financeiro na viagem à São Paulo. Bernadete van Zanten, pelo carinho. Dra. Raquel Gouveia, pelo apoio. Walter Quilici, pelas incertezas. Paulo de Oliveira Santos, pelo apoio inicial. Antônio Carlos da Rocha, o guardião das fontes. Luiz Carlos Reis, pela atenção. Dr. Hudson Rúbio Ferreira, pelo carinho. Equipe do SMIE (Serviço de Monitoração Individual Externa, pela atenção. Dra. Denise Mercês Camarano, pelo desprendimento. À Patrícia Barragan Fratesi e minha amada Heben Silva, por cuidarem de mim. Ao Fernando Pereira de Faria, pela atenção. Ao Paulo Márcio de Oliveira Campos, pelo apoio. Aos funcionários da empresa UNISERV – Vigilância, pela maneira carinhosa e educada em permitirem que todos os meus dias começassem bem no CDTN. Aos funcionários da empresa ATENDE – Informática, principalmente ao Wilson Roberto dos Santos, Davi Ronald Batista e Fernando Moreira Alves, que com doçura e educação sempre estiveram prontos a auxiliar. Aos funcionários da empresa ADSERVIS – Multiperfil, que permitem um ambiente sempre limpo, organizado e bonito no CDTN. Ao Departamento de Física da UFMG e à PUC Minas, pela oportunidade do Estágio de Docência e pela oportunidade de compartilhar conhecimentos com seus alunos.
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O homem e a tecnologia parecem ter conseguido deter o tempo impregnando em um
filme radiocrômico o decaimento de um radionuclídeo. O efêmero, de repente, parece
ganhar um toque de eternidade, pois o que dura segundos fica registrado por muito
tempo. Mas o tempo não pára após o decaimento radioativo, não pára após o período de
irradiação do filme. O tempo apenas espera para quebrar nossas certezas, nos apontar
caminhos e nos dar respostas. Ele se move. Do período infinitamente pequeno para os
radionuclídeos de meia-vida curtíssima ao imensamente grande no caso dos de meia-
vida longa, o tempo se move. Tudo está se movendo e tudo se altera. Apenas temos
consciência disso, porque a maioria dos detalhes nos escapa à compreensão, pela
incomensurável velocidade do tempo ou lentidão secular.
A cada dia somos obrigados a nos adaptar a um mundo em transformação. Hoje mais
do que nunca, compartilhar conhecimentos, experiências científicas, resultados e o
desejo de dominar o futuro são com certeza a semente do progresso. Uma verdade
inegável em todos os ramos da ciência e domínios tecnológicos cada vez mais
avançados é conclusão sábia e imperativa quando se trata de promover o que o homem
tem de mais importante: a saúde, ou a recuperação da mesma.
Acreditando nessa verdade e fazendo dela nossa motivação percorremos o caminho do
futuro, sem romper, sequer por um instante, com a riqueza do conhecimento adquirido
ao longo dos anos como física médica, e apoiada por uma equipe envolvida com a
pesquisa para a promoção da saúde, à qual sou agradecida, empreendemos com mais
segurança a apaixonante meta de vencer o desafio de colaborarmos mais uma vez para a
Ciência e Tecnologia em prol da Saúde.
(adaptado livremente de um texto de domínio público)
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RESUMO:
Neste trabalho é apresentada uma metodologia para a caracterização dosimétrica de
fontes seladas de braquiterapia de 125I. Realizar a caracterização dosimétrica de uma
fonte é uma atribuição tanto de quem produz tais fontes como do usuário. O fabricante
precisa fornecer ao usuário – clínicas, hospitais e laboratórios secundários – um
certificado de calibração contendo tal caracterização. O usuário por sua vez, precisa
confirmar tais valores com testes específicos antes de fazer uso das fontes em pacientes
ou em pesquisa.
A intensidade de kerma no ar das fontes de 125I emissoras gama, da OncoSeed, modelo
6711, utilizadas neste trabalho, foi medida por meio de um conjunto dosimétrico
constituído por uma câmara tipo poço, modelo HDR Plus 1000, da Standard Imaging e
um eletrômetro modelo Max 4001 do mesmo fabricante.
Este conjunto dosimétrico foi submetido a um comissionamento, ou seja, foram
realizados testes de correntes de fuga, testes de reprodutibilidade e de repetitividade,
testes de determinação da posição de máxima resposta da câmara poço e teste de
linearidade. Após estes procedimentos foi realizada a calibração cruzada do conjunto
dosimétrico e então, o teste de exatidão.
Uma vez realizado o comissionamento do conjunto dosimétrico, foi realizada a
dosimetria de fontes de 125I, da OncoSeed, modelo 6711.
As curvas de isodoses foram adquiridas por meio de estudos e análises em filmes
radiocrômicos e filmes dosimétricos, irradiados com as mesmas fontes utilizadas na
dosimetria com o conjunto dosimétrico.
É apresentada também uma metodologia para avaliação de incertezas das medições de
tais fontes.
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ABSTRACT:
This work presents a methodology for the dosimetric characterization of 125I
brachytherapy sealed sources. Since the dosimetric characterization of a source is an
attribution of both the manufacturer and the user, a calibration certificate needs to be
provided by the manufacturer to the user - clinical, hospitals and secondary laboratories.
It is an obligation of the user to check the values with specific tests before using the
referred sources in patients or research.
The air kerma strength for 125I sources model 6711 manufactured by OncoSeed were
experimentally verified by means of a dosimetric set-up composed by a well chamber
model HDR Plus 1000, manufactured by Standard Imaging and an electrometer model
Max 4001 of the same manufacturer.
The set-up was commissioned by means of current leakage tests, reproducibility and
repetitively tests, positioning tests and linearity. At last, a crossed calibration of the
dosimetric set up and the exactness test.
On the next stage, isodoses curves were determined by means of measurements in
radiochromic and dosimetric films.
A methodology to evaluate the uncertainties of the measurements of the referred sources
is also presented.
9
LISTAS DE FIGURAS
FIGURA 1. Representação do filme radiocrômico modeloEBT da GAF . 42
FIGURA 2. Representação de um filme dosimétrico. 43
FIGURA 3. Desenho da fonte de 125I da OncoSeed, modelo 6711. 44
FIGURA 4. Representação esquemática dos componentes de um
espectrofotômetro convencional de feixe único. 47
FIGURA 5. Fotografia da montagem para a determinação da corrente
de fuga. 50
FIGURA 6. Posicionamento da fonte de referência na câmara tipo poço,
para o teste de reprodutibilidade e repetitividade. 51
FIGURA 7. Posicionamento da fonte de 137Cs dentro da câmara. 52
FIGURA 8. Posicionador de fontes modelo 70016 da Standard Imaging. 53
FIGURA 9. Câmara e posicionador de fontes utilizados no teste
de exatidão e na dosimetria das fontes. 55
FIGURA 10. Filme radiocrômico para monitoração de radiação de fundo. 57
FIGURA 11. Irradiação de filme radiocrômico com uma semente de 125I . 58
FIGURA 12. Irradiação de filme dosimétrico com uma semente de 125I. 60
FIGURA 13. Flutuação da corrente de fuga relativa ao valor máximo de
50 fA estabelecido pelo fabricante. 65
10
FIGURA 14. Variação da corrente de referência. 67
FIGURA 15. Resultados do teste de posicionamento da fonte na câmara poço. 69
FIGURA 16. Linearização do decaimento radioativo do 99 m Tc. 72
FIGURA 17. Resultados da espectrofotometria dos filmes radiocrômicos
irradiados com 137Cs. 78
FIGURA 18. Resultados da espectrofotometria dos FR irradiados para
calibração e lidos no comprimento de onda de 633 nm. 79
FIGURA 19. Resultados da absorbância × dose dos filmes radiocrômicos
para calibração. 80
FIGURA 20. Análise espectrofotométrica de filmes radiocrômicos irradiados
no Gammacell . 81
FIGURA 21. Curva de calibração dos filmes radiocrômicos. 83
FIGURA 22. (a) Filme sendo irradiado com a semente de 125I. (b)
Imagem digitalizada. (c) Imagem digitalizada com
compressão de cores de 16 milhões para 16. 84
FIGURA 23. Apresentação das curvas de isodoses quantitativas em
filmes radiocrômicos. 85
FIGURA 24. Curvas de calibração dos filmes dosimétricos. 86
FIGURA 25. Resultado do FD irradiado com semente de 125I. 87
FIGURA 26. Resultados dos filmes dosimétricos irradiados com 125I. 89
11
LISTA DE TABELAS:
TABELA 1. Grandezas e unidades. 39
TABELA 2. Variação da corrente de fuga. 64
TABELA 3. Dados utilizados nos cálculos das incertezas da corrente de
fuga. 65
TABELA 4. Valores dos testes de reprodutibilidade e repetitividade. 66
TABELA 5. Dados utilizados nos cálculos das incertezas para
os testes de reprodutibilidade e repetitividade. 67
TABELA 6. Valores de carga de referência para o teste de posicionamento
da fonte. 68
TABELA 7. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de
posicionamento da fonte. 70
TABELA 8. Valores obtidos no teste de linearidade do conjunto
Dosimétrico. 71
TABELA 9. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de
linearidade. 72
TABELA 10. Dados utilizados nos cálculos das incertezas na calibração do
conjunto dosimétrico. 74
TABELA 11. Valores de carga medidos para o teste de exatidão. 75
12
TABELA 12. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de
exatidão. 75
TABELA 13. Valores da dosimetria da fonte 125I, OncoSeed, modelo 6711. 76
TABELA 14. Dados utilizados nos cálculos das incertezas na dosimetria
das fontes de 125I. 77
13
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CDTN Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear
CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear
LCD Laboratório de Calibração de Dosímetros
AAPM Associação Americana de Físicos em Medicina
ONU Organização das Nações Unidas
IAEA Agência Internacional de Energia Atômica
DEN Departamento de Energia Nuclear
UFMG Universidade Federal de Minas Gerais
If Corrente de fuga
Iref. Corrente de referência
FD Filme Dosimétrico
FR Filme Radiocrômico
TLD Dosímetro Termoluminescente
TG 43 Task Group 43
TG 55 Task Group 55
SI Sistema Internacional
JPEG(JPG) Joint Photographic Experts Group
GIF Graphics Interchange Format
TIFF Tagged Image File Format
W60 Qualidade de espectro de raios-x, definido pela norma ISO 4037-1
14
LISTA DE SÍMBOLOS:
32P Fósforo-32 60Co Cobalto-60 90Sr Estrôncio-90 90Y Ítrio-90 99mTc Tecnécio 99 metaestável 125I Iodo-125 131Cs Césio -131 137mBa Bário-137 metaestável 137Cs Césio-137 182Ta Tântalo-182 192Ir Irídio- 192 198Au Ouro -198 222Rn Radônio-222 226Ra Rádio-226
15
Conteúdo
RESUMO 7
ABSTRACT 8
LISTAS DE FIGURAS 9
LISTA DE TABELAS 11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 13
LISTA DE SÍMBOLOS 14
1. INTRODUÇÃO 19
2. OBJETIVOS 22
3. FUNDAMENTAÇÃO BIBLIOGRÁFICA 23
3.1. CONSIDERAÇÕES HISTÓRICAS DA BRAQUITERAPIA 26
3.2. CONSIDERAÇÕES HISTÓRICAS DA DOSIMETRIA 33
3.3. CONFIABILIDADE METROLÓGICA DE UM DETECTOR DE RADIAÇÃO 35
3.4. CARACTERÍSTICAS DE UM DETECTOR DE RADIAÇÃO 36
4. GRANDEZAS E UNIDADES 39
5. MATERIAIS 41
5.1. CONJUNTO DOSIMÉTRICO 41
5.2. FILME RADIOCRÔMICO 41
5.3. FILME DOSIMÉTRICO 42
5.4. DESCRIÇÃO DAS FONTES RADIOATIVAS 43
16
5.4.1. FONTES DE BRAQUITERAPIA 43
5.4.1.1. FONTES DE 125
I 44
5.4.1.2. FONTES DE 137CS 44
5.4.2. OUTRAS FONTES UTILIZADAS 45
5.4.2.1. FONTE DE 99MTC, NÃO SELADA 45
5.4.2.2. FONTE PADRÃO DE 90SR/
90Y 45
5.4.2.3. FONTE DE 60CO. 46
5.4.2.4. FONTE DE 137CS 46
5.5. ESPECTROFOTÔMETRO 46
5.5. SCANNER 47
5.6. 5.7. OUTROS MATERIAIS E SOFTWARES ESPECÍFICOS UTILIZADOS 48
6. METODOLOGIA 49
6.1. COMISSIONAMENTO DO CONJUNTO DOSIMÉTRICO 49
6.1.1. DETERMINAÇÃO DA CORRENTE DE FUGA 49
6.1.2. TESTE DE REPRODUTIBILIDADE E REPETITIVIDADE POR MEIO DA
DETERMINAÇÃO DA CORRENTE DE REFERÊNCIA 50
6.1.3. TESTE DE POSICIONAMENTO DA FONTE 52
6.1.4. TESTE DE LINEARIDADE 52
6.1.5. CALIBRAÇÃO DO CONJUNTO DOSIMÉTRICO 52
6.1.6. TESTE DE EXATIDÃO 54
6.2. MÉTODO DE DOSIMETRIA DE FONTES COM O CONJUNTO DOSIMÉTRICO 55
17
6.2.1. DOSIMETRIA DAS FONTES DE 125I DA ONCOSEED, MODELO 6711 55
6.3. CARACTERIZAÇÃO DE FONTES COM FILMES RADIOCRÔMICOS 56
6.3.1. CALIBRAÇÃO DOS FILMES RADIOCRÔMICOS 56
6.3.2. IRRADIAÇÃO DO FR COM A SEMENTE DE 125I, DA AMERSHAM ONCOSEED 57
6.4. CARACTERIZAÇÃO DE FONTES COM FILMES DOSIMÉTRICOS 59
6.4.1. CALIBRAÇÃO DO FILME DOSIMÉTRICO 59
6.4.2. IRRADIAÇÃO DO FILME DOSIMÉTRICO COM AS SEMENTES DE 125I, DA
AMERSHAM ONCOSEED 59
6.4.3. METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DAS INCERTEZAS 60
7. RESULTADOS E ANÁLISES 64
7.1. CONFIABILIDADE METROLÓGICA DO CONJUNTO DOSIMÉTRICO 64
7.1.1. DETERMINAÇÃO DA CORRENTE DE FUGA 64
7.1.2. TESTE DE REPRODUTIBILIDADE E DE REPETITIVIDADE POR MEIO DA
DETERMINAÇÃO DA CARGA E CORRENTE DE REFERÊNCIA 66
7.1.3. TESTE DE POSICIONAMENTO DA FONTE 68
7.1.4. TESTE DE LINEARIDADE 71
7.1.5. CALIBRAÇÃO DO SISTEMA DOSIMÉTRICO 73
7.1.6. TESTE DE EXATIDÃO 74
7.2. CARACTERIZAÇÃO DAS FONTES COM O CONJUNTO DOSIMÉTRICO 76
18
7.2.1. DOSIMETRIA DA FONTE DE 125I DA ONCOSEED, MODELO 6711 76
7.3. CARACTERIZAÇÃO DE FONTES COM FILMES RADIOCRÔMICOS 77
7.3.1. CALIBRAÇÃO DE FILMES RADIOCRÔMICOS 77
7.3.2. IRRADIAÇÃO DOS FILMES RADIOCRÔMICOS COM FONTES DE 125I DA
AMERSHAM ONCOSEED, PARA AQUISIÇÃO DAS CURVAS DE ISODOSES 83
7.4. CARACTERIZAÇÃO DE FONTES COM FILME DOSIMÉTRICO 85
7.4.1. CALIBRAÇÃO DO FILME DOSIMÉTRICO 85
7.4.2. IRRADIAÇÃO DO FILME DOSIMÉTRICO COM FONTES DE 125I DA AMERSHAM
ONCOSEED PARA DESENVOLVIMENTO DAS CURVAS DE ISODOSES 87
8. CONCLUSÕES 91
9. CONSIDERAÇÕES FUTURAS 92
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 93
19
1. Introdução
Uma importante linha de pesquisa do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia
Nuclear é o desenvolvimento de tecnologia para a produção de fontes para
braquiterapia. Um dos projetos dentro desta linha de pesquisa é o desenvolvimento de
fontes de braquiterapia emissoras gama, tendo como primeiro objeto de estudo o
desenvolvimento de uma fonte de 125I, tipo semente.
O desenvolvimento de uma fonte de braquiterapia é um processo constituído de várias
etapas, e uma das últimas é a validação dessas fontes antes de disponibilizá-las no
mercado. Validar uma fonte é conhecer valores da intensidade de kerma no ar, suas
curvas de isodoses e caracterizar sua distribuição espacial de dose.
Este trabalho busca contribuir com o desenvolvimento de uma metodologia alternativa
para a caracterização dosimétrica de fontes de braquiterapia emissoras gama, tipo
semente, inicialmente de 125I.
O desenvolvimento e a implementação de uma metodologia para a dosimetria depende
de vários fatores, como por exemplo, investimentos financeiros e em recursos humanos,
treinamentos especializados, divulgação dos resultados, campanhas de conscientização e
um conjunto de ações visando a normalização dos conhecimentos de novas grandezas e
unidades metrológicas. Apesar dos esforços de instituições e governos, nem toda a
comunidade científica envolvida tem um senso comum sobre a mesma fundamentação.
Conscientes dessa estrutura mundial, pesquisadores têm realizado pesquisas em
dosimetria e publicado seus resultados, seja para a teleterapia ou braquiterapia. Nesta
última modalidade, a Associação Americana de Físicos em Medicina, AAPM Radiaton
Therapy Committee apresentou seu formalismo para o cálculo da taxa de dose em seu
protocolo Task Group 43 (TG 43) e realizou um up-date em 2004 [NI PG nº 001/09].
As fontes de braquiterapia precisam ser validadas antes de disponibilizadas no mercado,
pois as características dosimétricas das fontes de baixa energia, como por exemplo, o 125I e o 103Pd, são muito sensíveis aos detalhes da geometria de encapsulamento e
20
estruturas internas da fonte, devido à sua auto absorção e a efeitos de filtração. Além
disso, o processo de caracterização dosimétrica de fontes emissoras beta puro, tais como
o 32P, por sua vez é vasto e complexo [Nath, et al, 1995].
Os padrões de caracterização de fontes de braquiterapia nem sempre são de fácil
entendimento e reprodutibilidade. Embora seja um dos países membros da ONU
(Organizações das Nações Unidas), o Brasil não possui protocolos próprios de
dosimetria e controle de qualidade, utilizando portanto, os protocolos da AIEA
(Agência Internacional de Energia Atômica) [Souza, 2005], bem como os protocolos da
AAPM.
As grandezas físicas específicas da fonte de braquiterapia e formalismos revisados para
cálculo de dose, de taxa de dose ou intensidade de kerma no ar, muitas vezes esbarram
na falta de tecnologia das instituições, provocando uma situação desconcertante a
respeito da seleção de dados dosimétrico [Silva, 2004].
Realizar o procedimento de caracterização dessas fontes em um laboratório
especializado em dosimetria é um processo caro e muitas vezes inviável. O nosso
trabalho vem contribuir com o desenvolvimento de uma metodologia que fornecerá os
passos a serem seguidos para a caracterização dosimétrica de fontes de braquiterapia,
emissoras de radiação gama.
Na primeira etapa foi realizado o comissionamento do conjunto dosimétrico por meio de
testes de correntes de fuga da câmara poço, para assegurar a confiabilidade das leituras,
bem como testes de reprodutibilidade e repetitividade. Foram realizados ainda os testes
de determinação da posição de máxima resposta da câmara poço, onde deve ser
posicionada a fonte para a determinação da sua intensidade e o teste de linearidade.
A segunda etapa deste trabalho consistiu em realizar a calibração cruzada do conjunto
dosimétrico constituído por uma câmara de ionização tipo poço HDR 1000 Plus, da
Standard Imaging e um eletrômetro modelo Max 4001 do mesmo fabricante, uma vez
que o certificado de calibração existente é de um conjunto formado pela mesma câmara
21
de ionização tipo poço, com outro eletrômetro, modelo 4000. Para esta calibração foi
utilizada uma fonte de 125I, modelo 6711, calibrada em laboratório especializado. Logo
após foi realizado o teste de exatidão.
Uma vez realizado o comissionamento do conjunto dosimétrico, a terceira etapa deste
trabalho foi realizar a dosimetria de fontes de 125I, da OncoSeed, modelo 6711.
A quarta e quinta etapas foram a aquisição e análises dos dados de amostras de filmes
radiocrômicos e filmes dosimétricos irradiados com as mesmas fontes utilizadas na
terceira etapa.
Como a dosimetria é uma metodologia experimental, se fez necessária a avaliação das
incertezas na calibração das fontes de braquiterapia. Neste trabalho também é
apresentada a metodologia utilizada para determinação de tais incertezas.
22
2. Objetivos
Desenvolver uma metodologia de dosimetria experimental para validação de
fontes de braquiterapia emissora gama de 125I, utilizando um conjunto
dosimétrico, constituído de uma câmara de ionização tipo poço para a
determinação da intensidade de kerma no ar, filmes radiocrômicos e filmes
dosimétricos para a determinação das distribuições espacial de dose da
semente.
Comissionar o conjunto dosimétrico constituído por uma câmara tipo poço
HDR 1000 Plus e um eletrômetro modelo Max 4001, ambos da Standard
Imaging.
Calibrar o sistema de leitura dos filmes radiocrômicos e filmes dosimétricos.
23
3. Fundamentação bibliográfica
O processo de desenvolvimento de neoplasias malignas é um dos resultados da
expressão desregulada ou inviável que a célula recebe para exercer suas atividades. A
agressividade dessas neoplasias é aumentada pelas informações genéticas adicionais que
se manifestam durante o processo [Cavalcante, 1996].
A palavra câncer vem do latim câncer, cancri, que significa ‘caranguejo’. No próprio
latim passou a designar também os tumores de mama porque, segundo alguns autores,
as veias que partem deles apresentam certa semelhança com as patas do crustáceo.
Atualmente, o termo foi estendido para qualquer tipo de tumor maligno [INCa, 2005].
Câncer é um conjunto de mais de 200 doenças distintas, com multiplicidade de causas e
diferentes modalidades de tratamento [Hossfeld, 1997].
Podemos citar alguns exemplos dessas doenças distintas: o câncer que se inicia em
tecidos epiteliais como pele ou mucosas é denominado carcinoma; o câncer que tem sua
origem em tecidos conjuntivos como osso, músculo ou cartilagem recebe o nome de
sarcoma; o câncer que afeta originalmente o sistema linfático é denominado linfoma e
leucemia é a denominação dada ao câncer que afeta os glóbulos brancos do sangue
[Revista Team, 10/11/2008].
O câncer apresenta duas características peculiares: a alteração nuclear e a capacidade de
invasão de tecidos circunvizinhos ou distantes, que o torna facilmente reconhecível à
medida que as células tumorais destroem e substituem o tecido normal [Tipple, et al,
1995]. Portanto, a curabilidade de um câncer varia consideravelmente para cada caso
clínico, depende de vários fatores relacionados ao paciente (sua condição clínica,
psicológica, social, etc.) e ao tumor (classificação tumoral, grau de malignidade,
estadiamento da lesão, etc.).
De modo geral, as modalidades terapêuticas para o câncer são a cirurgia, a
quimioterapia e a radioterapia. A cirurgia tem como objetivo a remoção total da lesão; a
24
quimioterapia utiliza drogas específicas para cada tipo de câncer com finalidade pré-
operatória ou curativa e a radioterapia é o método de tratamento que utiliza radiação
ionizante com o objetivo de destruir a lesão.
Essas três modalidades de tratamento podem ser administradas aos pacientes como
terapias isoladas ou em combinação de duas ou das três, segundo critérios clínicos
estabelecidos pela literatura e adotados pela equipe médica. Como exemplo, citamos o
caso de tumores com indicações de cirurgia cuja remoção completa de neoplasias
malignas que comprometem o órgão/tecido é impossível por sua localização, volume
tumoral ou pelo grau de infiltração do tecido normal adjacente. É em casos como estes
que a equipe clínica pode optar por modalidades coadjuvantes como a quimioterapia e a
radioterapia.
A radioterapia pode ser administrada ao paciente em duas modalidades: teleterapia (do
grego: tele = distância + terapia) quando o tratamento é realizado por radiação
proveniente de fontes que estão afastadas da região de tratamento e braquiterapia (do
grego: braqui = próximo + terapia) quando o tratamento é feito por fonte radioativa
inserida próxima ao volume a ser tratado, podendo ser nas formas superficial,
intracavitária e intersticial.
No caso da teleterapia, o sucesso do tratamento depende do grau de radiossensibilidade
do tumor, do seu tipo histológico, da extensão da neoplasia, da localização precisa do
volume a ser irradiado, da sua indiferenciação celular, da abundância de figuras de
mitose, do grau de vascularização e da escassez de substância intercelular. Estes são
alguns dos fatores que limitam a radiocurabilidade de um câncer [Tavares, 1997].
Os efeitos colaterais da radioterapia externa se devem ao conjunto desses parâmetros,
alguns registrados por estudiosos como a ação deletéria sobre os vasos sangüíneos,
alterações histopatológicas secundárias à lesão dos vasos sangüíneos e conseqüências
eventuais de erros durante a dosimetria e a incorreta avaliação dos dados adquiridos
durante a realização da mesma pelo físico médico da instituição.
25
Existem contra indicações para radioterapia tais como o diagnóstico impreciso, presença
de tumores recorrentes sem adequada prova de reativação neoplásica, casos já irradiados
anteriormente, tumores operados nos quais o cirurgião tem convicção da remoção
completa [Agostini, 1978] e que não tenha comprometimento de estruturas adjacentes.
Usando a teleterapia torna-se impossível irradiar um tumor efetivamente sem atingir os
tecidos sadios adjacentes, o que torna frustrada, muitas vezes, a administração de dose
com a intenção curativa pela toxicidade radioativa às áreas normais do tecido [Larsson,
1993]. Em função de todas estas dificuldades, muitas vezes as doses administradas para
destruir células tumorais são insuficientes [Araújo, 1996].
Os novos conhecimentos sobre a precisão da localização, volume tumoral e o grau de
malignidade conduz ao desenvolvimento de terapias não-cirúrgicas para tumores
inoperáveis ou inacessíveis à cirurgia ou em casos em que o paciente já recebeu uma
alta dose de radiação via teleterapia, porém insuficiente para a radiocurabilidade do
tumor.
Uma dessas técnicas, que vem se aprimorando ao longo dos últimos anos é a
braquiterapia, que pode ser diferenciada pela taxa de dose do radionuclídeo e pela
localização da aplicação no paciente.
Pela taxa de dose do radionuclídeo empregado na braquiterapia, esta pode ser de alta
taxa de dose (HDR - high dose rate), média taxa de dose (MDR) ou de baixa taxa de
dose (LDR - low dose rate).
Pelo tipo de localização da lesão a ser tratada, a braquiterapia pode ser intracavitária –
quando o tumor está dentro de uma cavidade, como exemplo, o colo de útero;
endovascular (ou endoluminal) – quando o tumor está dentro de um órgão tubular, como
o esôfago, e a braquiterapia intersticial - em meio ao tecido a ser tratado, como
exemplo, o tratamento de câncer de próstata.
Quanto ao tempo de tratamento, a braquiterapia pode ser permanente ou temporária.
Permanente quando o material não é extraplantado, ou seja, permanece indefinidamente
26
no local a ser tratado. É realizado com radionuclídeos de baixa taxa de dose. Na
braquiterapia temporária, o material radioativo é retirado após a dose de tratamento ser
alcançada.
A prática clínica de braquiterapia é benéfica e positiva por vários motivos: a irradiação é
localizada e restrita à lesão; a energia dos radionuclídeos favorece a absorção tecidual; a
taxa de dose dos radionuclídeos apresenta um fall off (decaimento) rápido minimizando
desta forma a exposição dos tecidos adjacentes; a taxa de dose é considerada baixa
(aproximadamente 0,01 Gy/min.) comparado com valores de até 1,20 Gy/min. para
radioterapia externa [ICRU-38], o que permite maior oportunidade de reparo aos
danos subletais para os tecidos normais em comparação com os tecidos tumorais,
reduzindo o dano actínio (à pele); as exposições ocupacionais e do público em geral são
extremamente reduzidas e por último, em casos de implantes com radionuclídeos de
baixa taxa de dose, não requer blindagens adicionais.
A braquiterapia permite administrar doses de radiação apropriadas para o controle das
neoplasias malignas sem expor os demais tecidos normais adjacentes, porém traz a
necessidade de um aprimoramento das técnicas da dosimetria das fontes empregadas.
A braquiterapia requer uma meticulosa caracterização dosimétrica de suas fontes,
procedimento este que requer alta resolução espacial. Entretanto, os sistemas de
dosimetria padrão como câmaras de ionização, dosímetros termoluminescentes (TLD’s)
e semicondutores não têm resolução espacial. Esse fato tem provocado
questionamentos, estudos e pesquisas por parte da comunidade científica, sendo um
assunto de grande interesse dos serviços de radioterapia, medicina nuclear, diagnóstico
e indústria [Butson, et al, 2003].
3.1. Considerações históricas da braquiterapia
A braquiterapia é o método mais antigo de tratamento radioterápico, uma vez que nos
primórdios dessa especialidade todos os tumores eram tratados a uma pequena distância
da fonte radioativa.
27
Em 1895, Wilhelm Conrad Roentgen fazia experiências com raios catódicos,
produzidos em tubos de vidro onde era feito vácuo e mantida uma diferença de
potencial entre os dois eletrodos. Os elétrons passavam do catodo para o ânodo ou
colidiam com as paredes do recipiente [Halliday, 2005].
Roentgen observou um brilho estranho a uma pequena distância do tubo, e que este
persistia mesmo quando materiais eram colocados entre ele e o tubo, exceto o chumbo
que conseguia blindá-lo. Essa novidade causava fluorescência em certas substâncias e
enegrecia placas fotográficas, mas era diferente dos elétrons com os quais realizava suas
experiências. A essa radiação desconhecida deu o nome de raios-x [Halliday, 2005].
Em 1896 Antoine Henri Becquerel comunicou à Academia de Ciências de Paris a
descoberta de raios fosforescentes, emitidos pelos compostos de urânio, concluindo que
essas emissões ocorriam espontaneamente e permaneciam inalteradas através de
variações de temperatura, pressão e outros fatores [Halliday, 2005].
O tratamento com radioisótopos próximos à lesão foi uma conseqüência da descoberta
da radioatividade por Henri Becquerel, e esse fato levou Maria Sklodowska Curie e seu
esposo Pierre Curie a descobrirem o rádio, anunciando o evento em 1898. Madame
Curie sugeriu que a radiação descoberta por Becquerel poderia ser medida usando
técnicas baseadas no efeito de ionização [Tavares, 1997].
Ela mostrou que a intensidade da radiação era proporcional à quantidade de urânio da
amostra e que, das muitas substâncias que estudou somente compostos de tório tinha
características similares às do urânio.
A braquiterapia com rádio iniciou-se com a queimadura acidental sofrida por Becquerel
em abril de 1901, dez dias depois que ele carregou um tubo de rádio no bolso por
aproximadamente seis horas. Esse efeito foi reconhecido por Besnier, médico
dermatologista francês e diretor clínico do Hospital Saint Louis em Paris, como
semelhante às dermatites provocadas por raios-x [Gonçalves, 1996].
28
Ainda nesse ano os Curie foram incentivados a emprestar um pequeno tubo contendo
rádio para outro médico, Henri Danlos, também do Hospital St. Louis. Pierre Curie
sugeriu que ele o inserisse diretamente dentro do tumor [Bernstein, 1981]. Este tubo foi
então usado para tratamento de lúpus e outras afecções dermatológicas iniciando assim
o tratamento de câncer com material radioativo [Gonçalves, 1996].
Os primeiros tratamentos bem sucedidos foram realizados em 1903 por Colberg &
London de St. Petersburgo, quando foram tratados dois pacientes portadores de
carcinoma basal-celular da face [Mould, 1992].
Ainda em 1903, Senn, um físico de Chicago, observou a redução do tamanho do baço
de um paciente após tratar com raios-x um caso de leucemia [Araújo, 1996].
A técnica de tratamento na qual a fonte do material radioativo é inserida no tumor foi
designada como braquiterapia intersticial, termo proposto em 1903 por Alexandre
Graham Bell, o inventor do telefone, em uma carta ao editor de Archives of the
Roentgen Ray [Bernstein, 1981].
Em 1905 foi registrada a primeira braquiterapia superficial em tumor de tireóide. O
rádio foi impregnado em um tecido e colocado em torno do pescoço do paciente. Esse
aplicador foi afastado da pele por um material protetor [Bernstein, 1981].
Em 1909, Abbe, um dos terapeutas pioneiros da América realizou um procedimento que
provavelmente foi a primeira braquiterapia realizada pela técnica afterloading. Ele
inseriu vários tubos finos em um grande e inoperável tumor renal em uma criança. Após
a cirurgia ele inseriu rádio em forma de sementes cilíndricas dentro do tubo. Em cinco
meses, a diminuição da massa tumoral foi documentada em uma segunda laparotomia
[Bernstein, 1981].
Os primeiros trabalhos sobre tratamento de câncer de próstata com braquiterapia foram
publicados por Pasteur em 1911, que usou rádio via uretra em seus pacientes [Rostelato,
2005].
29
O primeiro implante intersticial cerebral foi realizado em 1912 após uma operação
transfenoidal em uma paciente com acromegalia, (síndrome causada pelo aumento da
secreção do hormônio de crescimento). Hirsch, neurocirurgião responsável pelo
paciente, inseriu uma sonda contendo rádio através da cavidade nasal dentro da sela
túrcica. Apesar dessa paciente não apresentar melhoras, ele continuou a usar a técnica e
por quatro décadas conseguiu sucesso tratando com rádio adenomas pituitários e
craniofaringiomas. O fósforo radioativo, 32P veio a substituir o rádio em
craniofaringiomas [Bernstein, 1981], por ser um emissor beta puro.
Em 1913, dois pequenos pavilhões foram abertos em Paris, com a assistência do
Instituto Pasteur e da Universidade de Paris. Foi reservado um departamento para
Madame Curie e outro para pesquisas biomédicas com Claudius Regaud [Pierquim,
1988].
Em 1914 Frazier realizou o primeiro implante de fontes radioativas no interior de um
tumor do parênquima cerebral usando 50 a 100 mg.Ra, com um tempo de tratamento de
aproximadamente 20 horas. Esse foi um caso clínico em que a braquiterapia foi
coadjuvante à radioterapia externa para complementação de dose. Os resultados foram
encorajadores [Bernstein, 1981], contudo Frazier forneceu poucos detalhes da técnica
utilizada, e não irradiou nenhum caso de glioma [Schulder, 1996].
Ainda no ano de 1914, Stevenson foi o primeiro a registrar o uso de agulhas de rádio
para irradiação intersticial, encapsuladas com um metal capaz de filtrar as radiações alfa
e beta, permitindo assim um melhor manuseio do isótopo [Bernstein, 1981]. Com este
encapsulamento, o tratamento com rádio foi realizado por meio da radiação gama
emitida no decaimento do radioisótopo.
Outro tratamento com braquiterapia intersticial foi executado em Dublin, Irlanda,
também em 1914. Dois casos foram registrados, um sarcoma de parótida e um caso não
maligno: uma cicatriz fibrosa (quelóide). A fonte utilizada foi radônio dentro de tubos
capilares de vidro [Mould, 1994].
30
No primeiro quarto do século XX foi registrado um largo número de aplicações
intersticiais e intracavitárias envolvendo placas de rádio no tratamento de malignidades
ginecológicas, como câncer do colo de útero, endométrio e vagina. No entanto, casos
como pulmão e cérebro foram pouco registrados [Mould, 1992].
Após a Primeira Guerra Mundial, Claude Regaud, médico radiologista, reabriu o
Instituto de Rádio, na França com a colaboração de Antoine Lacassagne, médico legista
da universidade de Lyon, também na França. De 1920 a 1936 esses dois organizadores
desenvolveram métodos de terapia com a colaboração de quatro físicos, Georges
Richard, Juliette Band, Jean Pierquim e Octave Monad. Cancerologistas convergiram à
Paris, destacando-se de maneira notável, Ralston Paterson [Pierquim, 1988].
O maior centro de desenvolvimento de braquiterapia foi o Holt Radium Institute do
Christie Hospital em Manchester, na Inglaterra em 1930. No mesmo ano Irène Curie e
Frédéric Joliot (filha e genro dos Curie) descobriram a radioatividade artificial
[Pierquim, 1988].
Em 1931 Ernest Lawrence desenvolveu os princípios do cíclotron na Universidade da
Califórnia, em Berkeley. Construído com a capacidade de acelerar partículas
carregadas positivamente, tais como prótons e dêuterons e de produzir nêutrons, em
1936 ocorreu a produção do primeiro elemento artificial utilizando esta tecnologia
[Hall, 1994].
Em 1932, Harvey Willians Cushing, neurocirurgião americano, foi orientado pelo
professor Forsell a implantar rádio diretamente no cérebro de um paciente após a
ressecção de gliomas. Foi o primeiro caso de braquiterapia intracavitária no cérebro. E
ele mesmo descreve sua técnica:
“O tipo de bomba que utilizamos é feita com um núcleo central de agulhas de rádio,
encapsuladas por uma esponja emborrachada e colocada dentro do tecido, seu
tamanho corresponde ao tamanho da cavidade deixada no cérebro após a extirpação
do glioma. A dose que costumeiramente utilizamos, vezes 4 agulhas cada uma contendo
31
12.5 mgRa separadas com 1 mm de fios de prata e deixados por 4 dias representa
aproximadamente 5.000 mg.horas.” [( Cushing, 1932), Schulder, 1996].
Naquela época, a dose era medida em mg.horas e não em Gray, unidade de dose
absorvida atualmente usada no SI (sistema internacional).
Após a Segunda Guerra Mundial, a primeira tentativa para desenvolver novas fontes
ocorreu no ano de 1948, nos Estados Unidos, com Willian Myers, que introduziu
agulhas de 60Co como técnica de tratamento braquiterápico. Em 1953 Ulrich Henscheke
padronizou um sistema afterloading utilizando tubos plásticos e agulhas de 198Au.
Henscheke e Basil Hilaris desenvolveram uma escola baseada no princípio afterloading
com 137Cs e 192Ir [Pierquim, 1988].
Após 1955 houve um desenvolvimento maior com 192Ir e 137Cs no Gustave-Roussy
Institute com Bernar Pierquim juntamente com Andreé Dutreix.
Em 1961 o método afterloading de Henscheke utilizando tubos plásticos e fios de 192Ir
foi designado para implantes em grandes tumores.
Dois pioneiros em radiocirurgia intersticial, procedimento que possibilita a aplicação de
elevada dose de radiação limitada a volumes definidos de tumores, com pouco
comprometimento dos tecidos adjacentes, foram Talairach na década de 50 e Mundinger
na década de 60, que em 1961 publicou que das 1480 cirurgias esterotáticas realizadas,
261 pacientes foram irradiados com radioisótopos tais como 198Au, 60Co, 32P, 182Ta e 192Ir [Bernstein, 1981]. A cirurgia estereotática é um método minimamente invasivo de
cirurgia cerebral. Em outras palavras, pode ser usado para alcançar as áreas mais
inacessíveis dentro do cérebro, sem recorrer à abertura extensa do crânio e à destruição
desnecessária e indesejável de áreas de cérebro normais que estão ao redor do alvo da
cirurgia, como freqüentemente acontece com cirurgias invasivas convencionais do
cérebro [fonte internet: http://www.cerebromente.org.br. 11/11/2008].
32
Ao longo de 1965 e 1966 foi desenvolvido por Pierquim e Dutreix o sistema de Paris,
novo sistema de técnica de braquiterapia intracavitária e nos mesmos anos Chassangne e
Pierquim desenvolveram uma nova técnica de braquiterapia intracavitária com o uso de
uma moldagem cérvico vaginal plástica com 192Ir e 137Cs [Pierquim, 1988].
Desde 1966 vários esforços foram feitos na tentativa de desenvolver um radionuclídeo
ideal para terapia intersticial. Após algumas experiências iniciais com 133Xe, que é um
gás, e portanto inadequado, e 131Cs que possuía todas as qualificações, porém, de
desenvolvimento economicamente inaceitável, o 125I foi escolhido por apresentar todas
as condições clinicamente aceitáveis [Hilaris, 1975]. Este radionuclídeo foi patenteado
em 1967, por Lawrence, sob o título “Therapeutic Metal Seed Containing within a
Radioactive Isotope Disposed on a Carrier and Method of Manufacture” [Rostelato,
2005].
Em 1969, Flocks tratou mil pacientes com câncer de próstata utilizando ouro coloidal.
Em 1972, Carlton também reportou o uso de 198Au para a braquiterapia de próstata em
combinação com radioterapia de feixe externo [Rostelato, 2005].
Com o desenvolvimento tecnológico adquirido e alcançado, novos radioisótopos
substitutos do rádio têm sido cuidadosamente avaliados para uso clínico. Novas técnicas
foram desenvolvidas ao longo dos anos e novos sistemas de dosimetria
tecnologicamente avançados apresentam novas opções para a braquiterapia superficial,
intracavitária e intersticial.
Nos últimos anos, um número de radionuclídeos foi usado no Memorial Hospital para
implantes intersticiais. A maioria deles era emissor de raios-γ de alta energia como 222Rn, 198Au, 192Ir, 137Cs, e 60Co.
Fazendo algumas considerações históricas na área médica nestes últimos 100 anos,
observamos o progresso impressionante da aplicação de princípios matemáticos, da
tecnologia computadorizada, das modernas formas de diagnósticos e desenvolvimento
33
da imagem que direcionam a realização de procedimentos terapêuticos cada vez mais
complexos.
Consecutivamente muitos implantes foram realizados, mas poucos realmente voltados
para pesquisa da metodologia em si ou da sua eficácia. Um bom número de implantes
radioativos foi registrado para adenomas de hipófise e hipofisectomia em cânceres
metatásticos. Pesquisas em animais foram conduzidas para estudarem os efeitos dos
implantes radioativos sobre o tecido sadio do cérebro.
Um importante princípio iniciado e adotado por Mundinger e sua equipe é avaliar
precisamente as verdadeiras dimensões do tumor antes da implantação e realizar
previamente biópsias em série [Bernstein, 1981]. Mundinger é considerado o pai da
biópsia estereotática e da radiocirurgia intersticial, defendida mundialmente.
A técnica estereotática tornou possível e precisa a injeção de 32P dentro de tumores
craniofaringiomas císticos, todavia, mais do que isso, tornou possível a colocação de
fontes radioativas com precisão e segurança em profundidades e em tumores
inoperáveis.
3.2. Considerações históricas da dosimetria
Dosimetria das radiações é uma metodologia científica utilizada para quantificar a
energia radioativa absorvida por um meio material, resultante da exposição a campos de
radiação ionizante.
A dosimetria se utiliza de diferentes propriedades físicas e químicas de materiais ou
dispositivos que podem ser modificados devido à interação com as radiações ionizantes.
Entre estas propriedades incluem-se a liberação de cargas (câmara de ionização),
emissão de luz (TLD) ou reações químicas (dosimetria Fricke, fotográfica e filmes
radiocrômicos.
34
Nos séculos XVIII e XIX a física e a química tiveram seu desenvolvimento associando
ferramentas matemáticas, instrumentos elaborados e experimentos quantitativos. O
desenvolvimento da ciência, tecnologia e metrologia foram simultâneos e se apoiaram
mutuamente. Ciência e tecnologia se uniram em torno do desenvolvimento de
instrumentos para medições cada vez mais precisas e sofisticadas [Moscati, 2005].
Kelvin, Siemens, Helmholtz e outros passaram a atuar na interface entre ciência e
tecnologia. No início do século XX surgiram laboratórios de metrologia tais como o
PTR (Physikalisch-Technische Reichsanstalt) depois denominado PTB (Physikalisch-
Technische Bundesanstalt), o NPL (National Physical Laboratory), o NBS (National
Bureau of Standards) que atualmente é denominado NIST (National Institute of
Standards and Technology) [Wikipedia] e muitos outros. No Brasil, a metrologia e os
ensaios se iniciavam na Escola Politécnica de São Paulo, depois incorporada à USP
(Universidade de São Paulo), dando origem ao IPT/SP [Moscati, 2005].
No campo das radiações ionizantes, em 1826, Niepce demonstrou o primeiro processo
radiocrômico, envolvendo um polímero hidrocarbono insaturado misturado a uma base
de betume que mudou de cor após irradiação [Niromand-Rad, 1998].
Nesse período, acompanhando a descoberta dos raios-x por Röentgen em 1895, da
radioatividade por Becquerel em 1896, do elétron por Thompson, da relatividade, do
efeito fotoelétrico, do fóton e da radiação estimulada por Einstein e do núcleo atômico
por Rutherford e Bohr, veio a necessidade de quantificar novas grandezas.
Começaram então as especificações da qualidade da radiação. A demonstração do poder
de penetração foi realizada pelo próprio Röentgen. Ainda em 1900 surgiu o conceito de
raios-x ‘hard’ e ‘soft’ por Keinboch e em 1902 avanços nos processos químicos, efeitos
fotográficos e fluorescência permitiram o desenvolvimento de novos instrumentos para
medição.
Foi nesse período que alguns aparelhos foram utilizados para medir o efeito de
ionização do meio, tais como eletroscópios e eletrômetros. Madame Curie desenvolveu
35
a metrologia das radiações ionizantes, incorporando o conceito de atividade e sua
unidade, o Curie, no Bureau Internacional de Pesos e Medidas.
A definição original do Curie (Ci) como unidade de atividade era 1 Ci igual à atividade
produzida por 1 g de 226Ra (3.7×1010 s-1). Medidas mais refinadas determinaram a
atividade de 1 g de 226Ra como 0.988 Ci.
De 1904 à atualidade, a grandeza física denominada atividade recebeu várias unidades.
De radium à strength, depois atividade, mais tarde intensidade, logo após efeito
biológico. Em 1905 recebeu o nome de urânio, em 1906 mg.horas. Em 1910 surgiu o
Curie, em 1914 mc.d Rn, em 1930 Rutherford e finalmente em 1980 o Becquerel.
3.3. Confiabilidade metrológica de um detector de radiação
Detectores de radiações têm sido desenvolvidos à medida que é requerido um
refinamento do processo de dosimetria. Em algumas situações, as respostas obtidas por
tais instrumentos não fornecem uma informação precisa, o que torna necessários
investimentos em pesquisas e novas tecnologias para o desenvolvimento de
equipamentos que nos forneçam resultados metrológicos confiáveis.
Os sistemas de dosimetria padrões mais usuais, como câmaras de ionização, dosímetros
termoluminescentes (TLD´s) e semicondutores não são capazes de oferecer a resolução
espacial necessária para diversas aplicações, o que tem provocado questionamentos,
estudos e pesquisas por parte da comunidade científica, sendo um assunto de grande
interesse dos serviços de radioterapia, medicina nuclear, diagnóstico e indústria
[Butson, 2003] e laboratórios de calibração.
A confiabilidade metrológica de um detector de radiação é uma seqüência entre o
fabricante, o laboratório de calibração e o usuário. Este procedimento é realizado por
meio de medidas que visam confirmar o correto funcionamento do instrumento.
Para atingir o objetivo de ter um detector de radiação confiável, o usuário deve realizar
medições, que são um conjunto de operações que tem por objetivo determinar o valor de
36
uma grandeza [INMETRO, 2008] realizando testes de repetitividade, reprodutibilidade,
linearidade e exatidão, corrigindo-os segundo condições ambientais de temperatura e
pressão.
A repetitividade é o grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas de
um mesmo mensurando, efetuadas sob as mesmas condições de medição e que são
denominadas condições de repetitividade. Estas condições incluem o procedimento de
medição, o observador, o instrumento de medição utilizado nas mesmas condições, local
e repetição feita em curto período de tempo. A repetitividade pode ser expressa
quantitativamente, em função das características da dispersão dos resultados obtidos
[INMETRO, 2008].
A reprodutibilidade de medidas é o grau de concordância entre os resultados das
medições de um mesmo mensurando efetuadas sob condições variadas de medição.
Para que uma expressão da reprodutibilidade seja válida, é necessário que sejam
especificadas as condições alteradas que podem incluir o princípio de medição, método
de medição, o observador, o instrumento de medição, o padrão de referência, o local,
as condições de utilização e o tempo [INMETRO, 2008].
A linearidade de medidas tem a finalidade de verificar se o sistema de medida é linear
para o intervalo de atividades para os quais são rotineiramente utilizados [INMETRO,
2008].
Exatidão é o grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor
convencional do mensurando. Exatidão é um conceito qualitativo [INMETRO, 2008].
3.4. Características de um detector de radiação
Uma característica importante em um detector de radiação é a precisão do instrumento.
Precisão é a capacidade de reprodutibilidade dos resultados de uma técnica sob
condições similares. Outra característica importante que deve ser apreciada é o limite
37
de detecção que vai limitar flutuações no background natural e ruídos em um detector
[Butson, 2003].
Características intrínsecas de um detector de radiação tais como a faixa de medição, a
dependência energética, a resposta da taxa de dose devem ser observadas antes de sua
utilização [Butson, 2003].
A resolução espacial de um dosímetro é também uma característica importante a ser
observada, pois permite determinar a dose em um volume infinitesimalmente pequeno
ou em um ponto de dose.
Outra característica de um dosímetro é o seu manuseio que deverá ser simples ao uso e
fisicamente suficiente para usos em rotinas de hospitais, indústrias [Butson, 2003], bem
como instituições de ensino, pesquisa e laboratórios de calibração.
As características acima mencionadas têm levado cientistas a pesquisar detectores de
radiação com alta resolução espacial, que não necessitem de nenhum procedimento
especial e que forneçam um valor permanente de dose. Deve ter ainda uma aceitável
segurança e precisão, com facilidade de manuseio e de análises de dados.
Segundo Niromand-Rad, essas qualidades são encontradas em filmes radiocrômicos.
Reações radiocrômicas por definição são colorações diretas de um meio por absorção de
radiação [Butson, 2003]. No caso de filmes radiocrômicos é uma polimerização do
estado sólido que provoca uma mudança de cor no filme, proporcionalmente à dose de
radiação [Niromand-Rad, 1998].
Filmes radiocrômicos usam processos radioquímicos para mudar a absorbância óptica
do filme em comprimentos de onda específicos. Consiste geralmente de um plástico
fino impregnado com química sensível à radiação ou tintura radiocrômica. É importante
lembrar que os processos radioquímicos são influenciados pela temperatura. A
absorbância óptica do filme pode ser avaliada múltiplas vezes e os filmes podem ser
38
estocados por algum tempo, embora não semelhantes a filmes fotográficos [Butson,
2003].
Em anos mais recentes, materiais radiocrômicos na forma de filmes têm sido utilizados
como dosímetros para aplicações médicas e industriais. Em dosimetria médica, o filme
radiocrômico da marca GAFCHROMICs é um dos produtos mais avaliados. Este tipo
de filme pode ser medido com densitômetros, scanners e espectrofotômetros
dependendo da forma do campo de radiação.
39
4. Grandezas e Unidades
Algumas grandezas e suas respectivas unidades utilizadas neste trabalho são
apresentadas abaixo:
TABELA 1. Grandezas e unidades
Grandeza Símbolo Unidade Definição
Atividade A Bq = s-1
É o quociente dN/dt, de uma quantidade de núcleos radioativos num estado de energia particular, onde dN é o valor esperado do número de transições nucleares espontâneas deste estado de energia no intervalo de tempo dt.
dt
dNA =
Constante de Decaimento
λ 1−s É o quociente entre dP e dt, onde dP é a probabilidade de um dado núcleo sofrer uma transição nuclear espontânea de um dado estado de energia, em um intervalo de tempo dt. É também conhecida como constante de desintegração.
Kerma k Gray
kg
JGy =
É o quociente trdE por dm , onde
trdE é a soma de todas as energias
cinéticas iniciais de todas as partículas carregadas liberadas por partículas neutras ou fótons, incidentes em um material de massa dm .
dm
dEK tr=
Intensidade de kerma no Ar
KS
h
mmGy2
É a medida da taxa energia média por unidade de massa da fonte de braquiterapia.
( ) 2ddKSk δ
&=
Constante de Taxa de kerma
no ar
δΓ 112 −−sGyBqm
É o quociente de Ak /2•
δl , onde δ
δk é a taxa de kerma no ar devido
a fótons, com energia maior do que δ a uma distância l de uma fonte puntiforme de um radionuclídeo com atividade A .
40
Dose absorvida D Gray
kg
JGy =
É o quociente Onde εd é a energia média depositada pela radiação ionizante na matéria de massa dm , num ponto de interesse.
dm
dD
ε=
*Transmitância
T Adimensional É a diferença entre a radiação incidente 0I sobre uma amostra e a
radiação transmitida I .
( )0IIT = .
*Absorbância Abs. Adimensional É a quantidade de luz absorvida
−=
Io
IAbs log
Fontes: [Ramos, 2002], * [Owen, 2000]
41
5. Materiais
5.1. Conjunto dosimétrico
O conjunto dosimétrico utilizado neste trabalho para a determinação de k
S foi
constituído de uma câmara de ionização tipo poço, modelo HDR 1000 Plus e um
eletrômetro, modelo MAX-4001, fabricados pela Standard Imaging Inc. Esta câmara de
ionização possui um volume ativo de 245 cm3, é aberta à atmosfera e seu número de
série é A071643. O eletrômetro tem número de série N071771, com coeficientes de
calibração para escala de baixa carga de 1,000 pC/M (leitura) e alta carga de
0,999 nC/M, onde M é a leitura no eletrômetro. Calibrado individualmente nas
seguintes condições ambientais: temperatura 22,8ºC, pressão 99,09 kPa e umidade
relativa do ar 43% , no dia 29/06/2007.
A câmara de ionização foi calibrada para uma fonte 125I da GE/ Amersham Modelo
6711 (iodo adsorvido em fio de prata, de comprimento 4,5mm e diâmetro de 0,8mm),
com atividade de 2,154mCi, cujas condições de calibração são: corrente de fuga If = -
3,3×10-15A e voltagem do eletrodo coletor +300V. O fator de calibração obtido de
2,368×1011 µGy m2 h-1 A-1 ± 2,4%. As condições ambientais de calibração foram:
Temperatura de 22,4ºC , pressão de 98,30 kPa, umidade relativa do ar 52% na data de
19/06/2007. Dados do certificado de calibração da University of Wiscosin –Madison,
Department of Medical Physics, Report nº LDR3357.
5.2. Filme radiocrômico
Foram utilizados filmes radiocrômicos modelo EBT, lote número 37137-021 da
International Specialty Products, para a determinação das curvas de isodoses das fontes
de braquiterapia de 125I.
Em termo de composição química, a base de poliéster é composta por 45% de carbono,
36% de hidrogênio e 19% de oxigênio. A camada ativa é feita com 31% de carbono,
56% de hidrogênio, 5% de nitrogênio e 8% de oxigênio. A camada adesiva é composta
42
por 33% de carbono, 50% de hidrogênio e 17% de Oxigênio. É importante ressaltar que
a constituição do filme radiocrômico, modelo EBT, se aproxima do tecido humano.
Este tipo de filme dispensa revelação, evitando assim a produção de resíduos químicos.
Pode ser manuseado em ambientes iluminados, embora a exposição direta à luz do sol
deva ser evitada. É recomendado, pelo fabricante, que o filme seja manuseado em
ambientes com temperatura entre 20º e 25 ºC. Responde a uma faixa de dose que varia
de 1 cGy a 8 Gy e apresenta baixa dependência energética na faixa que varia de keV a
MeV [Harpell Associates, 2009].
Uma representação do filme radiocrômico, modelo EBT, é mostrada na FIG.1
FIGURA 1. Representação do filme radiocrômico modelo EBT da GAF .
Fonte: Internet www.ispcorp.com.
5.3. Filme Dosimétrico
Foram utilizados filmes dosimétricos Agfa Personal Monitoring 2/10, fabricados pela
Agfa-Geavaert, para obter informações sobre as curvas de isodoses e anisotropia da
fonte de 125I. Este tipo de filme possui duas emulsões fotográficas [Mota, et al. 1990],
sendo a primeira de alta sensibilidade e a segunda de baixa sensibilidade às radiações
ionizantes [Gündüz, et al. 2003].
Este conjunto de emulsões permite ampliar a faixa de detecção deste sensor, sendo que
a primeira emulsão é utilizada para doses mais baixas e a segunda para doses mais altas.
43
O filme dosimétrico é composto das duas emulsões citadas, separadas por uma fina
camada de papel preto e o conjunto é primeiramente envolvido por uma capa do mesmo
papel que, por sua vez é revestido por um invólucro de plástico, opaco à luz visível.
Esta embalagem protege as camadas fotossensíveis contra os efeitos da luz, agentes
químicos e mecânicos [Barbosa, 1988].
Uma representação do filme dosimétrico AGFA Personal Monitoring 2/10, fabricado
pela Agfa-Geavaert é mostrado na FIG.2.
FIGURA 2. Representação de um filme dosimétrico.
Cabe ressaltar que este tipo de dosímetro requer processamento químico para a
revelação da imagem.
5.4. Descrição das fontes radioativas
A seguir são descritas as fontes radioativas utilizadas neste trabalho.
5.4.1. Fontes de braquiterapia
Foram utilizadas diferentes fontes de braquiterapia descritas a seguir.
44
5.4.1.1. Fontes de 125 I
Quando o 124Xe absorve um nêutron, o 125I é produzido e decai via captura de elétrons
para o primeiro estado excitado do 125Te. O 125I possui meia vida característica de 59,6
dias, com energias em seu decaimento de 27,4 keV e 31,4 keV na emissão de raios – x
(radiação característica) e 35,5 keV na emissão de raios - γ, motivo pelo qual é
facilmente blindado, devido a sua baixa energia. Possui camada semi redutora de apenas
0,025 mm Pb [TG 43] e camada semi- redutora em tecido de 2 cm. A baixa energia
permite que a 7 cm da fonte, no tecido, a dose seja de apenas 10% da prescrita
[Bernstein, 1981].
Uma semente da OncoSeed modelo 6711, produzida através da adsorção de 125I em uma
haste de prata, encapsulada com 0,05 mm de titânio, material que possui boa
compatibilidade com o tecido humano, com diâmetros externo e interno de 0,8 mm e
0,5 mm respectivamente, comprimento externo de 4,5 mm e interno de 3,0 mm foi
utilizada neste trabalho. O certificado de calibração, número 82008446 da Medi-
Physics, é de 05/05/2008. O diagrama desta semente é apresentado na FIG. 3.
FIGURA 3. Desenho da fonte de 125I da OncoSeed, modelo 6711.
Fonte: www.iop.org/EJ/article/1742-6596/56/1/037
5.4.1.2. Fontes de 137Cs
O 137Cs é um isótopo radioativo com meia-vida de 30 anos, produzido artificialmente
pela fissão do urânio ou plutônio. Ele se desintegra formando o isótopo 137mBa
45
(m = metaestável), emitindo radiação beta. O isótopo de bário, por sua vez, emite raios
gama no processo de desexcitação.
Neste trabalho foi utilizada uma fonte de braquiterapia de 137Cs, modelo número
67-807, conforme certificado de calibração, com 1,5 cm de comprimento ativo e
filtração de platina de 0,5 mm, cujo código de cores é púrpura: preto: preto e atividade
inicial de 14,6 mCi, equivalente a 5,7 mg Ra em 28/02/1983 e atividade de 8,25 mCi em
28/11/2007.
5.4.2. Outras fontes utilizadas
Além das fontes de braquiterapia descritas no item anterior, foram utilizadas fontes para
diferentes aplicações, descritas a seguir.
5.4.2.1. Fonte de 99mTc, não selada
O radionuclídeo 99Mo, com meia vida de 66 horas, decai para o 99Tc, radionuclídeo
emissor gama e elétrons de baixa energia, com meia vida de 6 horas que decai pelo
processo isomérico. É muito usado em medicina nuclear, pois sua meia-vida é
suficientemente longa para o exame do processo metabólico e curta para minimizar a
exposição do paciente.
Uma fonte não selada de 99mTc com atividade inicial Ao igual a 3,35 mCi às 10:25 h do
dia 27/11/2007 foi utilizada neste trabalho, com o propósito de realizar o teste de
linearidade do conjunto dosimétrico.
5.4.2.2. Fonte padrão de 90Sr/ 90Y
A fonte de 90Sr, radionuclídeo emissor beta puro, meia vida de 10483 dias, energia de
546 keV decai para o 90Y cuja meia vida é de 64,4 h e energia de decaimento beta de
2,28 MeV.
46
Uma fonte padrão de 90Sr/90Y com número de Série 8921 1349, atividade de referência
de 33 MBq foi utilizada neste trabalho, com o propósito de realizar os testes de
reprodutibilidade e repetitividade. Esta fonte também é utilizada para controle de
qualidade do laboratório de calibração de dosímetros e não é uma fonte de
braquiterapia.
5.4.2.3. Fonte de 60Co.
Um irradiador GammaCell 220, com uma fonte de 60Co, número de série 39, fabricada
pela Atomic Energy of Canada Limited, foi utilizado neste trabalho para irradiar
amostras de filmes radiocrômicos com doses superiores a 400 mGy, visando a obtenção
de curvas de calibração, associando intensidade de cor a doses.
O Certificado de Calibração do Gammacell atesta uma taxa de dose de
(4,43 ± 0,16) × 105 rad/h em 28/08/1962 no centro da câmara de irradiação. A câmara
possui geometria cilíndrica, com as seguintes dimensões: altura H = 20,3 cm e raio R =
7,5 cm, que definem um volume de aproximadamente 3,6 litros.
5.4.2.4. Fonte de 137Cs
Foi utilizado também um irradiador gama com fonte de 137Cs - Fabricante
STS-PTW-Buchblae - modelo OB6, nº de série: 4.34, para a calibração dos filmes
radiocrômicos com doses de até 400 mGy.
5.5. Espectrofotômetro
O espectrofotômetro é um instrumento para medidas ópticas de transmitância,
absorbância e, em certas geometrias, reflectância. Esses parâmetros ópticos são
estudados em uma amostra como uma função do comprimento de onda da luz visível,
ultravioleta e, de acordo com a construção, infravermelho. Os principais componentes
de um espectrofotômetro são a fonte de luz, que gera a banda larga de radiação
eletromagnética podendo ir do ultravioleta ao infravermelho, um elemento de dispersão,
47
tal como um prisma ou uma grade holográfica que seleciona o comprimento de onda em
uma faixa estreita; a amostra a ser estudada e, por fim, o detector que registra a
intensidade de luz transmitida. Em geral, o sistema pode ser calibrado para expressar
tanto transmitância quanto absorbância. [Owen, 2000].
Um espectrofotômetro modelo Shimadzu UVMINI 1240 foi utilizado neste trabalho
para a aquisição de dados de absorbância em filmes radiocrômico irradiados, tendo em
vista o estudo de sua estabilidade com o tempo.
A disposição básica dos elementos ópticos de um espectrofotômetro pode ser visto na
FIG.4
FIGURA 4. Representação esquemática dos componentes de um
espectrofotômetro convencional de feixe único. Fonte: OWEN, 2000.
5.5. Scanner
Embora os scanners não tenham sido originalmente projetados para uso com filmes
dosimétricos ou radiocrômicos, o seu uso tem se tornado bastante difundido para estas
aplicações. Um scanner modelo HP DeskJet 3800 foi utilizado neste trabalho para
escanear filmes radiocrômicos e dosimétricos em modo de transmissão e reflexão, a fim
de levantar curvas de isodoses qualitativas e quantitativas de sementes de braquiterapia.
48
Uma vez que o espectro de absorção do filme radiocrômico utilizado exibe um máximo
de intensidade de absorção na região do vermelho do espectro visível, a seleção do
canal vermelho da imagem RGB1 pode aumentar a sensibilidade do método, uma vez
que nesta cor os contrastes são maiores [Slobodan, 2005].
5.6. Outros materiais e softwares específicos utilizados
Equipamento de raios-x médico VMI Pulsar 800 Plus, no qual foi implantada a
qualidade W60 [Baptista Neto, 2005], foi utilizado para a calibração dos filmes
dosimétricos.
Dosímetro Fricke é um dosímetro de referência, uma vez que há oxidação do íon ferroso
Fe2+ para o íon férrico Fe3+ na presença de oxigênio, sob a influência de radiação
ionizante. Foi utilizado para conferir a dosimetria do gammacell.
Programa Corel Paint IX, da Corel, para tratamento das imagens.
Programa ImageDig, da SciCepts Engineering, para converter essas imagens em
padrões de dados numéricos de posições e intensidade de cor.
Programa Origin, versão 7.5, da Microcal, para analisar os dados numéricos dos filmes
irradiados com as sementes de 125I e transformá-los em curvas de isodoses.
Cronômetro - Fabricante Technos, nº de série: 30274.
Barômetro Transdutor de pressão Setra, modelo 270, nº de série: 431461. Calibração
INMETRO.
Termômetro, modelo MITH –1380 Minipa, nº de série TH138000020.
1 Do inglês, Red, Green, Blue: Um dos sistemas de codificação digital de cores mais utilizados.
49
6. Metodologia
6.1. Comissionamento do conjunto dosimétrico
O primeiro procedimento foi verificar a confiabilidade do conjunto dosimétrico
utilizado neste trabalho. Essa confiabilidade foi verificada por meio de leituras de
corrente de fuga, testes de reprodutibilidade e repetitividade que permitiram a
determinação da corrente de referência. Além disso, foram realizados testes de
posicionamento da fonte e de linearidade, estabelecidos após uma série de medidas, de
forma a assegurar que seu funcionamento estivesse de acordo com os padrões de
dosimetria pré-estabelecidos por órgãos competentes tais como a Agência Internacional
de Energia Atômica (IAEA) e o Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD/CNEN).
O segundo procedimento para o comissionamento do conjunto dosimétrico foi realizar a
calibração do mesmo, e para tanto, foi utilizada uma fonte calibrada de 125I, modelo
6711 da Amersham OncoSeed, número de referência do certificado de calibração
1585320 e número de identificação 82008446. Logo após foi realizado o teste de
exatidão.
6.1.1. Determinação da corrente de fuga
Corrente de fuga é a corrente gerada por sinais oriundos do próprio conjunto
dosimétrico conectado a uma fonte de tensão sem ser irradiado por uma fonte
radioativa. Deve ser medida anteriormente a qualquer dosimetria, para que, conhecido
seu valor, se verifique se o mesmo é superior ao do limite informado pelo fabricante,
caso isto aconteça, o conjunto deve ser averiguado.
O conjunto dosimétrico (câmara de ionização e eletrômetro) sem fonte de radiação foi
ligado conforme ilustrado na FIG. 5.
50
FIGURA 5. Fotografia da montagem para a determinação da corrente de fuga.
Esperou-se 600 s para estabilização do sistema e foi feita a leitura do valor da carga
armazenada neste período. Posteriormente, utilizou-se a equação 1 para o cálculo da
corrente de fuga.
=
t
Qi
f
(1)
onde Q é a leitura da carga acumulada em (nC), e t é o tempo de leitura em (s).
Determinou-se assim a corrente de fuga. Essa prática se repetiu em todas as medidas
realizadas durante o período estabelecido para os testes e deverá ser repetida todas as
vezes em que o conjunto dosimétrico for utilizado.
6.1.2. Teste de reprodutibilidade e repetitividade por meio da determinação da
corrente de referência
Para este teste foi utilizada a fonte de 90Sr/90Y. Foram realizados conjuntos de 10
leituras de 60 segundos cada uma, programadas pelo eletrômetro, durante os dias úteis
do mês de outubro de 2007, sendo que o mesmo procedimento foi repetido uma vez a
cada semana do mês seguinte. A fonte de radiação de 90Sr/90Y foi posicionada sobre a
câmara de ionização conforme FIG. 6.
51
FIGURA 6. Posicionamento da fonte de referência na câmara tipo poço, para o
teste de reprodutibilidade e repetitividade.
Foram registrados os valores iniciais e finais da temperatura (tc), aplicando um fator de
correção de -1,9 ºC, segundo informação do Laboratório de Calibração de Dosímetros
do CDTN as medidas foram corrigidas para pressão e temperatura de referência, de
acordo com a equação 2.
( )PT
PTTP
0
0, =ϕ (2)
onde T0 e P0 são a temperatura e pressão atmosférica de referência, 293,15 K e
101,32 kPa, respectivamente, T e P são temperatura e pressão atmosférica na data das
medidas. Neste trabalho foram usadas temperaturas na escala Celsius. A relação entre as
duas escalas foi feita usando a equação 3.
15,273+=c
tT (3)
onde tc é a temperatura na escala Celsius.
Um valor de voltagem (volts), dada pelo transdutor foi convertido em um valor de
pressão atmosférica em kPa, por meio da equação 4, apresentada abaixo, fornecida pelo
laboratório de calibração de dosímetros do CDTN.
( )[ ] kPaVP 961,79991914,5 +×= (4)
onde P é o valor da pressão atmosférica e V o valor da voltagem lida no transdutor.
52
Foram medidas as correntes de referências e corrigidas para as condições ambientais.
6.1.3. Teste de posicionamento da fonte
Para este teste foi utilizada uma fonte de 137Cs e posicionadores de 3cm de altura
mostrados na FIG. 7, que modificaram a posição lateral e a altura da fonte dentro da
câmara poço. Realizou-se um conjunto de medidas de carga em intervalos de 60s para
cada leitura. Para cada conjunto de medidas, a fonte foi colocada em uma posição
específica em relação a um furo de fixação, que foi escolhido como referência.
FIGURA 7. Posicionamento da fonte de 137Cs dentro da câmara.
6.1.4. Teste de linearidade
Este teste foi realizado pelo método de decaimento radioativo. Para tanto foi utilizada
uma fonte de 99mTc, de meia vida curta [Kutcher, 1994] com atividade inicial
A0 = 3,35 mCi às 10h25min do dia 27/11/2007. Um tubo de vidro contendo um volume
de 1 ml de 99mTc foi posicionado ponto central radial da base do poço da câmara.
Foram realizadas 25 leituras de 60 segundos a cada 15 minutos durante este dia,
iniciando às 11h e finalizando às 17h.
6.1.5. Calibração do conjunto dosimétrico
Referência
lateral de posicionamento
53
Após a verificação da confiabilidade dosimétrica, foi realizada a calibração cruzada do
conjunto dosimétrico utilizado neste trabalho com o conjunto dosimétrico do Hospital
Israelita Albert Einstein, utilizando-se uma fonte de 125I.
A fonte foi inserida no posicionador, modelo 70016 da Standard Imaging, conforme
mostrado na FIG.8, o qual foi colocado na câmara poço. Realizou-se uma série de cinco
medidas de carga em intervalos de 60s para cada leitura.
FIGURA 8. Posicionador de fontes modelo 70016 da Standard Imaging.
Segundo o certificado de calibração das fontes utilizadas neste trabalho, cada unidade
possuía uma intensidade de kerma US k 570.0= na data de 16/05/2008. Utilizou-se a
equação 5, apresentada abaixo, para calcular a intensidade de kerma na data da
calibração do conjunto dosimétrico utilizado neste trabalho.
−
= 21
2ln
0
T
t
kkeSS (5)
Onde Sk é a intensidade de kerma da fonte na data da calibração do conjunto
dosimétrico, Sk0 é a intensidade de kerma da fonte na data de sua calibração, a parte
exponencial é o termo de decaimento do radionuclídeo, sendo t o tempo decorrido entre
a data da calibração original da fonte e a data da calibração do sistema dosimétrico e T½,
a meia vida do radionuclídeo (que no caso do 125I é de 59,7 dias).
54
Foram realizadas medidas da corrente produzida pela fonte de 125I no conjunto
dosimétrico de propriedade do Hospital Israelita Albert Einstein, denominada iHIAE
(com coeficiente de calibração fcHIAE conhecido) e medidas da corrente denominada
iCDTN, produzida pela mesma fonte no conjunto dosimétrico câmara HDR 1000 Plus e
eletrômetro MAX 4001. Conhecidos os valores das correntes em ambos os conjuntos
dosimétricos, foi calculado o coeficiente de calibração do conjunto dosimétrico de
propriedade do CDTN, fcCDTN, através da equação 6.
( ) ( )TPfiTPfi HIAE
c
HIAECDTN
c
CDTN ,,21
ϕϕ = (6)
O valor da corrente i foi corrigido para condições de referência de temperatura e
pressão, segundo a equação 2.
6.1.6. Teste de exatidão
Este teste foi realizado nas dependências do HIAE2, na data de 02/06/2008, com a fonte
de 125I, da Amersham OncoSeed, modelo 6711.
Foi selecionada uma fonte de 125I, a qual foi inserida no posicionador apropriado e
ambos colocados na câmara poço. Realizou-se um conjunto de cinco medidas de carga
em intervalos de 60s para cada leitura. A câmara e o posicionador de fontes utilizados
neste teste são mostrados na FIG. 9.
2 Teste realizado com a cooperação do Dr. José Carlos da Cruz, chefe do setor de física médica do
Hospital Israelita Albert Einstein em São Paulo.
55
FIGURA 9. Câmara e posicionador de fontes utilizados no teste de exatidão e na
dosimetria das fontes.
6.2. Método de dosimetria de fontes com o conjunto dosimétrico
Antes de realizar qualquer medida de carga utilizando o conjunto dosimétrico descrito
anteriormente, a corrente de fuga deve ser medida. Para isto, foi ligado o eletrômetro e
esperou-se 600s para que ele estabilizasse. Em seguida foi conectada a câmara tipo poço
a este eletrômetro, esperou-se mais 600s e foi medida a corrente de fuga conforme a
equação 1.
6.2.1. Dosimetria das fontes de 125I da OncoSeed, modelo 6711
A dosimetria das fontes de 125I foi realizada nas instalações do Hospital Israelita Albert
Einstein, na data de 02/06/2008, no laboratório de dosimetria de fontes, com o conjunto
dosimétrico descrito anteriormente, de propriedade do CDTN.
O primeiro procedimento para esta dosimetria foi repetir o descrito na seção 6.2. Logo
após, deu-se continuidade à dosimetria de dez sementes de braquiterapia, selecionadas
aleatoriamente a partir de um lote de 110 unidades. Estas fontes foram denominadas S1,
S2,..., S10.
56
As sementes foram colocadas individualmente dentro do posicionador, cuja referência é
70016, apropriado para este tipo de fonte. Foram realizadas cinco medidas de cargas de
cada uma das fontes. Foi anotado o valor médio da pressão e temperatura locais.
O conjunto para tal dosimetria foi montado conforme o teste de exatidão mostrado na
FIG. 9.
O valor de Sk, intensidade de kerma no ar da fonte, foi calculado utilizando-se a
equação 7:
ifSck
= (7)
onde fc é fator de calibração do conjunto dosimétrico e i é o valor da corrente produzida
por tal fonte no mesmo.
6.3. Caracterização de fontes com filmes radiocrômicos
6.3.1. Calibração dos filmes radiocrômicos
Com o propósito de obter a calibração dos filmes radiocrômicos (FR), foram irradiadas
amostras do modelo EBT com doses de 1, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 300, 400 mGy em um
campo homogêneo de radiação gama em irradiador com fonte de 137Cs - Fabricante
STS-PTW-Büchler modelo OB6, nº de série: 4.34. Também foram irradiadas amostras
do mesmo filme no Gammacell 220 com doses de 400, 500, 600, 800, 1200, 5000,
6000 mGy com o propósito de obter mais informações sobre sua calibração.
A confiabilidade metrológica do Gammacell 220 foi verificada utilizando-se dosímetro
Fricke, que é um dosímetro de referência.
Estas amostras foram analisadas no espectrofotômetro para aquisição de dados quanto à
absorbância e sua estabilidade com o tempo.
57
As imagens das amostras foram digitalizadas em modo transmissão e reflexão no
scanner juntamente com uma amostra não irradiada de FR. Para converter essas
imagens em padrões de dados numéricos de posições e intensidade de cor foi utilizado o
software Imagedig. Esses dados numéricos foram analisados com o auxílio do software
Origin.
Ficou estabelecido que para a calibração do scanner seria necessário fazer uma
comparação entre o resultado de cada canal de cor da imagem obtida (RGB) e o
espectro de absorção do filme radiocrômico para diferentes doses de radiação ionizante.
A partir dessa análise foi verificada a relação de dose e intensidade de cor vermelha,
onde ocorre o maior pico de absorbância para este filme, segundo a literatura e
verificado pela espectrofotometria.
Foi gerada uma curva de calibração visando à determinação das curvas de isodoses
quantitativas lendo-se o valor das densidades ópticas médias e correlacionando com a
cor gerada por diferentes doses de radiação.
6.3.2. Irradiação do FR com a semente de 125I, da Amersham OncoSeed
Inicialmente, colocou-se sobre a bancada de trabalho uma amostra de FR de dimensões
de 5 cm × 6 cm, como mostrado na FIG. 10, com o objetivo de monitorar a radiação de
fundo.
FIGURA 10. Filme radiocrômico para monitoração de radiação de fundo.
58
O propósito deste procedimento foi sensibilizar as amostras de FR com as fontes de 125I,
para o estudo de intensidade de cor e levantamento das curvas de isodoses quantitativas
da fonte em questão.
A fim de analisar a que distância a semente radioativa deveria estar do FR, foram
dispostos sobre a bancada vários experimentos para a irradiação do filme com distâncias
diferentes [NI-SECPOS-004/09].
Foram dispostas sobre a bancada de trabalho 24 amostras de filmes radiocrômicos,
numerados de 1 a 24. Cada amostra foi irradiada com uma semente de 125I, em contato e
em diferentes intervalos de tempo conforme mostrado na FIG. 11.
FIGURA 11. Irradiação de filme radiocrômico com uma semente de 125I.
Após um tempo de estabilização da imagem de aproximadamente 24 h, as amostras
foram digitalizadas em modo transmissão e reflexão no scanner juntamente com uma
amostra de FR não irradiada. As imagens foram gravadas em formatos JPEG, TIF e
GIF.
Para realizar o tratamento das imagens foi utilizado o programa Corel Photo Paint IX,
no qual cada uma das imagens das amostras foi redimensionada em 200% do seu
tamanho original. Com o propósito de discretizar as curvas de isodoses e usar melhor os
recursos do programa Imagedig, o número de cores das imagens foi reduzido de 16
milhões de cores para 16 cores, estabelecendo assim patamares de cor.
Para converter essas imagens em padrões de dados numéricos de posições e intensidade
de cor foi utilizado o Imagedig.
Semente
de 125I
59
6.4. Caracterização de fontes com filmes dosimétricos
6.4.1. Calibração do filme dosimétrico
Com o propósito de se obter a calibração dos filmes dosimétricos, estes foram irradiados
homogeneamente na qualidade W60 – em equipamento de raios-x médico, com as doses
de 0,1; 0,3; 1,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0 e 40,0 mGy.
Foram digitalizadas no scanner em modo de transmissão e reflexão as primeiras e
segundas emulsões dos filmes dosimétricos irradiados, juntamente com os filmes de
controle, (não irradiados) colocados sobre a bancada de trabalho para avaliar a radiação
de fundo.
Foram determinadas as densidades ópticas médias de todas as amostras por meio de
cálculo de cor média de uma região selecionada do filme, tomando-se o cuidado de
subtrair o valor médio de cor dos filmes de controle correspondentes às primeiras e
segundas emulsões.
6.4.2. Irradiação do filme dosimétrico com as sementes de 125I, da Amersham
OncoSeed
Foram colocadas sementes de 125I, distribuídas individualmente, em contato com 28
filmes dosimétricos em intervalos de tempo diferentes, com o propósito de sensibilizá-
los para posterior obtenção de curvas de isodoses quantitativas, conforme mostrado na
FIG.12. Também foram dispostos sobre a bancada de serviço filmes dosimétricos para
controle da radiação de fundo.
60
FIGURA 12. Irradiação de filme dosimétrico com uma semente de 125I.
Foram digitalizadas no scanner em modo de transmissão e reflexão as primeiras e
segundas emulsões dos FD irradiados com a semente de 125I, juntamente com as duas
emulsões do filme de controle.
A exemplo do que foi feito com os filmes dosimétricos de calibração, foi utilizado o
programa Corel Photo Paint IX para a aquisição de dados das imagens dos filmes
dosimétricos. A metodologia foi a mesma utilizada para os filmes radiocrômicos
descrita anteriormente, ou seja, cada FD foi irradiado com 125I. Foi utilizado o software
Imagedig 2.0 para converter essas imagens em padrões de dados numéricos de posições
e intensidade de cor que posteriormente foram analisados com o auxílio do Origin.
6.4.3. Metodologia para avaliação das incertezas
Este trabalho apresenta uma metodologia simples, porém coerente, para avaliação de
incertezas, na área de dosimetria de radiações ionizantes. Ela foi desenvolvida para
situações em que o dosimetrista não tem acesso a todas as informações sobre as
possíveis fontes de erros, dos equipamentos utilizados. A seguir o cálculo destas
incertezas será descrito.
As incertezas do tipo A foram determinadas utilizando a equação 8.
%100×=nM
su
A
(8)
Semente de 125I
61
Sendo s o valor do desvio-padrão das medidas, M o valor médio das medidas, n o
número de medidas e uA o valor tipo A da incerteza em porcentagem.
Para a aquisição de valores de incertezas do tipo B foi utilizada a seguinte metodologia:
Em primeiro lugar foi calculado o quanto a variação da temperatura influencia nas
medidas da intensidade da fonte, utilizando-se para isso o desmembramento da equação
2, calculando assim o coeficiente de sensibilidade da seguinte maneira:
15,295
15,273c
T
tC
±= (9)
Onde CT é o coeficiente de sensibilidade de temperatura.
Foi calculada a média dos CT e multiplicada pela incerteza do certificado de calibração.
O valor resultante foi dividido pelo valor médio da temperatura e pelo fator de
abrangência k, indicado no certificado de calibração, conforme equação 10:
%100×=kT
iCu T
B (10)
onde T
C é o valor médio do coeficiente de sensibilidade, i é o valor da incerteza de
calibração, T é o valor médio da temperatura e k é o fator de abrangência indicado no
certificado de calibração.
Foi calculado o quanto a variação da pressão influencia nas medidas da intensidade das
fontes. Para isso foi utilizado o desmembramento da equação 2, da seguinte maneira:
iPC
P
±=
325,101 (11)
62
onde CP é o coeficiente de sensibilidade da pressão, ou seja, o quanto a pressão
influencia na medida de intensidade da fonte, P o valor médio da pressão e i é o valor
da incerteza indicado no certificado de calibração do barômetro. O valor 101,325 foi
tirado do certificado de calibração.
Foi calculada a média de P
C multiplicada pelo valor da incerteza de calibração i do
certificado e este valor dividido pelo valor médio da pressão, conforme equação 12:
%100×=kP
iCu P
B (12)
onde P
C é o valor médio do coeficiente de sensibilidade, i é o valor da incerteza de
calibração, P é o valor médio da pressão e k é o fator de abrangência indicado no
certificado de calibração.
Os demais cálculos de incertezas do tipo B foram determinados utilizando seus valores
de calibração e seus respectivos divisores, para transformá-las em incertezas relativas ao
valor de um único desvio padrão conforme equação 13:
k
iu
B
%= (13)
Conhecendo-se os valores das incertezas dos tipos A e B, foram determinadas as
incertezas combinadas com a soma quadrática das mesmas.
uu BACu
22+= (14)
Com base na tabela de Student foi obtido o valor de K = 2 e calculados os valores das
incertezas expandidas, U, ou seja,
CKuU = (15)
63
onde K neste contexto, é a largura da distribuição t de Student.
As incertezas associadas às imagens foram calculadas da seguinte maneira: foram
escolhidas regiões das imagens dos filmes irradiados e salvas em formato JPEG. Foi
utilizado o ImageDig para transformar essas imagens em padrões de dados numéricos
de posições e intensidade de cor. Esses dados foram analisados com o auxílio do Origin,
estudando-se a média da intensidade da cor, o desvio padrão e o número de dados para
cada filme. As incertezas foram calculadas multiplicando seu desvio padrão pelo fator
dois, o que permite os dados ficarem dentro de um limite de 95,45%.
64
7. Resultados e análises
7.1. Confiabilidade metrológica do conjunto dosimétrico
7.1.1. Determinação da corrente de fuga
A confiabilidade do conjunto dosimétrico foi primeiramente verificada por meio de
medidas de corrente de fuga e comprovada por sua estabilidade que se manteve durante
os meses de outubro e novembro de 2007, período estabelecido para realizar o
comissionamento do mesmo. Os valores das cargas medidas, dos fatores de correção,
das cargas corrigidas e correntes de fuga estão dispostos na TAB.2.
TABELA 2. Variação de corrente de fuga. Carga Medida
( ) ( )TP ,ϕ Carga Corrigida
(pC) Corrente de Fuga
(fA) 7,53 1,10 8,27 13,8 7,82 1,10 8,63 14,4 5,09 1,10 5,59 9,32 3,52 1,10 3,87 6,45 4,25 1,10 4,65 7,78 5,46 1,10 6,02 10,0 4,41 1,10 4,91 8,19 5,08 1,11 5,65 9,42 4,45 1,10 4,91 8,19 7,09 1,10 7,78 13,0 8,97 1,09 9,81 16,0 9,75 1,10 10,72 17,0 6,59 1,10 7,25 12,1 7,43 1,11 8,25 13,8
12,94 1,10 14,21 23,1 9,62 1,11 10,67 17,8
13,19 1,11 14,62 24,4 12,13 1,11 13,51 22,5
Média 13,8 s 0,005615
A corrente de fuga encontrada durante os experimentos está dentro dos limites
estabelecidos pelo fabricante [Kutcher, 1994], cujo valor é de 50 fA. A normalização
foi feita com relação a este valor, ou seja, a barra limitante observada na FIG. 13
corresponde ao limite de 50 fA. O valor médio da corrente de fuga durante o período
estabelecido para o comissionamento foi if = 13,8 fA ± 2,74% e sua flutuação não
65
excede a 50% do valor estabelecido pelo fabricante. Todos esses valores são mostrados
na FIG. 13
0 5 10 15 200,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Cor
rent
e de
fug
a no
rmal
izad
a
Medidas
FIGURA 13. Flutuação da corrente de fuga, relativa ao valor máximo de 50 fA,
estabelecido pelo fabricante.
Na TAB.3 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo da corrente de fuga do
conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas distribuições de probabilidade, fatores
de divisão, seus valores relativos, bem como o valor da incerteza combinada e o valor
da incerteza expandida para um fator de abrangência k = 2 em um intervalo de
confiança de 95,45%.
TABELA 3. Dados utilizados nos cálculos das incertezas da corrente de fuga.
Fontes de incertezas da corrente de fuga
Tipos de incertezas
Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa (%)
Termômetro CDTN (calibração) B Retangular 2 0,7 Transdutor de pressão (calibração) B Retangular 2,52 0,0018 Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,29
Conjunto dosimétrico (medidas) A Normal 0,009 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Eletrômetro (reprodutibilidade B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034 Valor da incerteza combinada Normal 1,37 Valor da incerteza expandida Normal para k = 2 2,74
66
7.1.2. Teste de reprodutibilidade e de repetitividade por meio da determinação
da carga e corrente de referência
A confiabilidade do conjunto dosimétrico foi verificada por meio dos testes de
reprodutibilidade e de repetitividade, com medidas dos valores de carga corrigidos para
ϕ(P,T) e corrente de referência para a fonte de 90Sr/90Y. Como esperado, o valor das
medidas se manteve estável durante o período estabelecido para tal execução, como
apresentado na TAB.4.
TABELA 4. Valores dos testes de reprodutibilidade e repetitividade.
Data QCorr.
(x10-9C)
s (desvio-padrão)
(x 10-9µC)
Iref.
(x 10-11A)
Incertezas
Tipo A (%)
Repetitividade
04/10/2007 1,10 4,13 0,635 6,89 0,00020
05/10/2007 1,10 4,15 0,433 6,92 0,00014
08/10/2007 1,10 4,14 0,661 6,91 0,00021
11/10/2007 1,10 4,12 0,540 6,88 0,00018
15/10/2007 1,10 4,13 0,270 6,89 0,00008
16/10/2007 1,10 4,13 0,525 6,89 0,00016
17/10/2007 1,11 4,15 0,324 6,92 0,00010
18/10/2007 1,11 4,13 0,826 6,89 0,00026
19/10/2007 1,10 4,13 0,759 6,89 0,00024
23/10/2007 1,10 4,13 0,418 6,87 0,00013
24/10/2007 1,09 4,12 0,546 6,87 0,00017
25/10/2007 1,10 4,13 0,898 6,89 0,00028
26/10/2007 1,10 4,13 0,590 6,89 0,00018
30/10/2007 1,11 4,13 0,632 6,89 0,00019
07/10/2007 1,10 4,12 0,729 6,87 0,00023
20/10/2007 1,11 4,12 0,743 6,87 0,00023
27/10/2007 1,11 4,10 0,551 6,85 0,00018
30/10/2007 1,11 4,12 0,551 6,87 0,00018
Média 6,88
0,018
A média dos valores de correntes de referência dos testes durante o período do
comissionamento foi de %74,21088,6 11. ±= − AxI ref .
67
0 5 10 15 206.84
6.86
6.88
6.90
6.92
Cor
rent
e de
Ref
erên
cia
[x10
-11 A
]
Medida
FIGURA 14. Variação corrente de referência.
As barras limitantes apresentadas na FIG. 14 foram calculadas a partir dos valores da
incerteza expandida ± 2,74%, apresentada na TAB.6. Os valores das incertezas foram
pequenos comparados aos pontos usados.
Na TAB.5 são apresentadas as fontes de incertezas para os testes de reprodutibilidade e
repetitividade, os tipos de incertezas, suas distribuições de probabilidade, fatores de
divisão, seus valores relativos, bem como o valor da incerteza combinada e o valor da
incerteza expandida para um fator de abrangência k = 2 em um intervalo de confiança
de 95,45%.
TABELA 5. Dados utilizados nos cálculos das incertezas para os testes de reprodutibilidade e repetitividade.
Fontes de incertezas
Tipos de incerteza
s
Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa
(%) Termômetro CDTN (calibração) B Retangular 2 0,7 Transdutor de pressão (calibração) B Retangular 2,52 0,0018 Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,20
Conjunto dosimétrico (reprodutibilidade) A Normal 0,06 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034
Valor da incerteza combinada Normal 1,37 Valor da incerteza expandida Normal para k=2 2,74
68
7.1.3. Teste de posicionamento da fonte
A confiabilidade do conjunto dosimétrico foi verificada por meio do teste de
posicionamento da fonte de braquiterapia de 137Cs. As medidas dos valores de carga
foram obtidas através da colocação de posicionadores em quatro alturas diferentes (eixo
z) e três pontos radiais (r) para cada altura. As alturas H1, H2, H3 e H4 variaram de 3 em
3 cm a partir de H1 = 3 cm. No eixo radial, a semente foi colocada nos pontos central, 0o
e 180º. Os resultados estão mostrados na TAB.6.
TABELA 6. Valores de carga de referência para o teste de posicionamento da fonte
Leituras (nC)
H1
H2 H3 H4
Eixo (central) 2282,90 2472,50 2319,50 1720,70 2283,20 2472,70 2319,00 1717,40
2282,40 2473,60 2319,40 1717,60
Média
2283,05 2472,93 2319,30 1718,57
s
0,21 0,59 0,26 1,85
Incertezas Combinadas
0,96
0,96
0,96
0,96
Incerteza Expandida (%)
1,92
1,92
1,92
1,92
Eixo (radial) 2443,70 2642,60 2480,50 1815,10 2443,40 2643,70 2479,90 1814,50 2444,00 2643,40 2479,90 1813,70
Média
2443,70 2643,23 2479,98 1814,43
s
0,30 0,57 0,50 0,70
Incertezas Combinadas
0,96
0,96
0,96
0,96
Incerteza Expandida (%)
1,92
1,92
1,92
1,92
Para diferentes alturas, a câmara de ionização oferece variação significativa nas
medidas. Com os valores obtidos foi observada uma leitura máxima em H2,
aproximadamente a meia altura do poço. Este resultado está mostrado na FIG. 15
69
As medidas realizadas no eixo radial do posicionador em 0º e 180º se mantiveram
constantes para uma mesma altura.
Cabe ressaltar que as medidas obtidas nas posições centrais, para uma mesma altura são
diferentes das obtidas nas posições radiais, como seria de se esperar, devido às
características geométricas do volume sensível da câmara. Como os fótons percorrerão
distancias diferentes, as medidas serão diferentes.
As incertezas de posicionamento mostradas na FIG. 15 foram estimadas considerando-
se a metade da extensão da fonte utilizada, cujo comprimento ativo é de 1,5 cm e o
comprimento total é de 1,6 cm.
2 4 6 8 10 121600
1800
2000
2200
2400
2600 MediaRadial MediaCentral
Ca
rga
(pC
)
Altura (cm)
FIGURA 15. Resultados do teste de posicionamento da fonte na câmara poço.
Na TAB.7 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo do teste de
posicionamento da fonte no conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas
distribuições de probabilidade, fatores de divisão, seus valores relativos, bem como o
valor da incerteza combinada e o valor da incerteza expandida para um fator de
abrangência k = 2 em um intervalo de confiança de 95,45%.
70
TABELA 7. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de posicionamento da fonte.
Fontes de incertezas Tipos de incertezas
Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa (%)
Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,29 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034
Conjunto dosimétrico A Normal Individual1 Valor da incerteza combinada Normal Individual Valor da incerteza expandida Normal para k=2 Individual
1 Individual neste contexto significa que para cada conjunto de medidas tanto nas posições central e radial
foram calculadas suas incertezas associadas. Estão dispostas individualmente na TAB. 6 com suas
respectivas medidas.
71
7.1.4. Teste de linearidade
A confiabilidade metrológica do conjunto dosimétrico foi verificada por meio do teste
de linearidade, realizado com medidas de carga utilizando-se a fonte de 99mTc, cujos
resultados são mostrados na TAB. 8. Os valores foram corrigidos para pressão e
temperatura de referência.
TABELA 8. Valores obtidos para o teste de linearidade do conjunto dosimétrico. Tempo (hora da medida)
Leituras (pC)
Leituras Corrigidas (pC)
Atividade (mCi)
11:00 552,64 613,43 3,13 11:15 533,34 592,00 3,04 11:30 524,23 581,89 2,95 11:45 507,70 563,54 2,87 12:00 489,25 543,06 2,79 12:15 475,73 528,06 2,71 12:30 463,57 514,56 2,63 12:45 447,77 497,02 2,55 13:00 438,88 487,15 2,48 13:15 422,44 468,90 2,41 13:30 410,33 455,46 2,34 13:45 399,03 442,92 2,28 14:00 386,23 428,71 2,21 14:15 374,71 415,92 2,15 14:30 364,08 404,12 2,09 14:45 353,17 392,01 2,03 15:00 342,76 380,46 1,97 15:15 333,53 370,21 1,91 15:30 324,09 359,73 1,86 15:45 314,28 348,85 1,81 16:00 304,43 337,91 1,75 16:15 295,85 328,39 1,7 16:30 287,80 319,48 1,66 16:45 279,48 310,22 1,61 17:00 272,68 302,67 1,56
A resposta linearizada da lei do decaimento radioativo com as medidas realizadas com o
conjunto dosimétrico apresenta um comportamento realmente linear, como pode ser
visto na FIG. 16, ou seja, neste quesito o conjunto dosimétrico responde de maneira
adequada e pode ser utilizado.
72
0 50 100 150 200 250 300 3505,6
5,7
5,8
5,9
6,0
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5f(x) = ax+b
R2= 0.99978 a = -0.00198 ± 6.0678E-6b = 6.41893 ± 0.00127
ln (
Car
ga c
orri
gida
)
Tempo [min]
FIGURA 16. Linearização do decaimento radioativo do 99mTc.
Na TAB.9 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo do teste de linearidade do
conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas distribuições de probabilidade, fatores
de divisão, seus valores relativos, bem como o valor da incerteza combinada e o valor
da incerteza expandida para um fator de abrangência k = 2 em um intervalo de
confiança de 95,45%.
TABELA 9. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de linearidade Fontes de incertezas
Tipos de incertezas
Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa
(%) Termômetro CDTN (calibração) B Retangular 2 0,63 Transdutor de pressão CDTN (calibração) B Retangular 2,52 0,017 Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,29
Conjunto dosimétrico (medidas) A Normal 0,00415 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034
Valor da incerteza combinada Normal 4,54 Valor da incerteza expandida Normal para k=2 9,09
73
7.1.5. Calibração do sistema dosimétrico
O valor da corrente de fuga foi de fAi f 18= . Foram medidos os valores da pressão
atmosférica local e calculado o valor de .57,93 kPaP = Foram medidos os valores da
temperatura local e calculado o valor .21 Ct co= O valor calculado do fator de correção
de temperatura e pressão foi de 086,1=PTϕ . Os valores das incertezas do barômetro e
termômetro utilizados foram 0,5 mmHg e 0,5ºC, respectivamente.
Segundo o certificado de calibração das fontes utilizadas neste trabalho, cada uma das
110 unidades possuía em média um USk 570.0= na data de 16/05/2008. Utilizou-se a
equação 5, descrita no capítulo 6, para calcular a intensidade de kerma na data da
calibração do conjunto dosimétrico.
Foi obtido o valor de USk
468,0= em 02/06/2008. Com este valor de Sk foi calculado
o coeficiente de calibração do conjunto dosimétrico.
O cálculo do coeficiente de calibração fc foi realizado utilizando-se a equação 6,
também descrita no capítulo 6. Obteve-se fc = 2,239 × 1011 UA-1 ± 3,98%
(1U = 1µGym2h-1).
Na TAB.10 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo do coeficiente de
calibração do conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas distribuições de
probabilidade, fatores de divisão, seus valores relativos, bem como o valor da incerteza
combinada e o valor da incerteza expandida para um fator de abrangência k = 2 para um
intervalo de confiança de 95,45%.
74
TABELA 10. Dados utilizados nos cálculos das incertezas na calibração do conjunto dosimétrico. Fontes de incertezas Tipos de
incertezas Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa
(%)
Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,29
Conjunto dosimétrico (medidas S6) A Normal 0,059
Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Termômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 1,19 Barômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 0,14 Valor das incertezas combinadas Normal 1,99 Valor incertezas expandidas Normal (para k=2) 3,98
7.1.6. Teste de exatidão
A fonte foi inserida no posicionador, que foi colocado na câmara poço. Realizou-se um
conjunto de cinco medidas de carga em pC (M1, M2,... M5) com intervalos de 60s para
cada leitura.
Segundo o certificado de calibração das fontes utilizadas neste trabalho, cada unidade
possuía em média um USk
570,0= na data de 16/05/2008. Utilizou-se a equação 1
para calcular a intensidade de kerma na data da calibração do conjunto dosimétrico
utilizado neste trabalho.
Foi obtido o valor de USk
468,0= em 02/06/2008, data de realização deste teste.
O valor da corrente de fuga medido foi de fAi f 18= . Foram medidos os valores da
pressão atmosférica local e calculado o valor de .57,93702 kPammHgP == Foram
medidos os valores da temperatura local e calculado o valor Ct co21= . O valor
calculado do fator de correção de temperatura e pressão foi de 086,1=PTϕ . Os valores
das incertezas do barômetro e termômetro utilizados foram 0,5 mmHg e 0,5ºC,
respectivamente.
75
Na TAB.11 é apresentado o resultado do teste de exatidão, realizado com uma semente
escolhida aleatoriamente, denominada semente 1.
TABELA 11. Valores de carga medidos para o teste de exatidão. Leituras
(pC) M1 M2 M3 M4 M5 Média Média
Corrigida s Sk (U)
Semente 1 113,47 113,59 113,71 113,61 113,61 113,59 123,35 0,086 0.459
A diferença encontrada entre os valores calculados e medidos de Sk foi de 1,92%. Um
dos prováveis fatores para esta diferença é que o certificado de calibração das sementes
fornece um valor médio de intensidade de kerma, Sk, do lote de 110 sementes, e neste
teste foi realizada a dosimetria de uma fonte individual e obtido o valor da intensidade
de kerma no ar de uma única fonte.
Na TAB.12 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo do teste de exatidão do
conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas distribuições de probabilidade, fatores
de divisão, seus valores relativos, bem como o valor da incerteza combinada e o valor
da incerteza expandida para um fator de abrangência k = 2 em um intervalo de
confiança de 95,45%.
TABELA 12. Dados utilizados nos cálculos das incertezas no teste de exatidão. Fontes de incertezas Tipos de
incertezas Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa (%)
Conjunto dosimétrico (calibração) B Retangular 2 1,990 Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,120 Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,290 Conjunto dosimétrico (medidas S6) A Normal 0,059 Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,110 Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,100 Termômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 1,190 Barômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 0,140 Valor das incertezas combinadas 3,97 Valor incertezas expandidas 7,94
76
7.2. Caracterização das fontes com o conjunto dosimétrico
Para determinação da intensidade das fontes de braquiterapia de 125I, foi utilizada a
câmara poço e o eletrômetro, ambos descritos anteriormente. Foram seguidos os passos
descritos no item 7.1.1 para estabilização do conjunto dosimétrico e determinação da
corrente de fuga.
7.2.1. Dosimetria da fonte de 125I da OncoSeed, modelo 6711
O valor da corrente de fuga medido foi de fAi f 18= . Foram medidos os valores da
pressão atmosférica local e calculado o valor de .57,93702 kPammHgP == Foram
medidos os valores da temperatura local e calculado o valor Ct co21= . O valor
calculado do fator de correção de temperatura e pressão foi de 086,1=PTϕ . Os valores
das incertezas do barômetro e termômetro utilizados foram 0,5 mmHg e 0,5 oC,
respectivamente.
Realizou-se um conjunto de cinco medidas de carga em pC (M1, M2,..., M5) com
intervalos de 60s para cada leitura, os resultados são mostrados na TAB. 13.
TABELA 13. Valores da dosimetria da fonte 125I, OncoSeed, modelo 6711.
Semente M1 M2 M3 M4 M5 Média Média*ϕ(P,T) DP SK(U) ua U
1 113,47 113,59 113,71 113,61 113,61 113,60 123,43 0,086 0,461 0,0310 7,94
2 113,22 113,19 113,2 113,35 113,39 113,27 123,07 0,093 0,459 0,0330 7,94
3 111,85 111,72 111,84 111,84 111,72 111,79 121,47 0,068 0,453 0, 0,0245 7,94
4 109,52 109,6 109,65 109,72 109,55 109,61 119,09 0,080 0,444 0,0299 7,94
5 113,17 113,29 113,22 113,38 113,29 113,27 123,07 0,080 0,459 0,0286 7,94
6 115,35 115,42 115,22 115,1 115,02 115,22 125,19 0,167 0,467 0,0610 7,94
7 109,69 109,48 109,62 109,52 109,5 109,56 119,04 0,090 0,444 0,0330 7,94
8 109,18 108,89 109,23 109,21 109,22 109,15 118,59 0,144 0,443 0,0530 7,94
9 111,75 111,6 111,73 111,86 111,77 111,74 121,41 0,094 0,453 0,0340 7,94
10 113,5 113,56 113,62 113,43 113,49 113,52 123,34 0,072 0,460 0,0225 7,94
Na TAB.14 são apresentadas as fontes de incertezas no cálculo da dosimetria das fontes
de 125I, realizada com o conjunto dosimétrico, os tipos de incertezas, suas distribuições
de probabilidade, fatores de divisão, seus valores relativos, bem como o valor da
77
incerteza combinada e o valor da incerteza expandida para um fator de abrangência k=2
em um intervalo de confiança de 95,45%.
TABELA 14. Dados utilizados nos cálculos das incertezas na dosimetria das fontes de 125I. Fontes de incertezas
Tipos de incertezas
Distribuição de probabilidade
Divisor Incerteza relativa
(%)
Câmara de ionização (reprodutibilidade) B Retangular 0,12
Câmara de ionização (distância) B Retangular 0,29 Conjunto dosimétrico (calibração) B Retangular 2 1,99 Conjunto dosimétrico (medidas) A Normal Individual1
Eletrômetro (reprodutibilidade) B Retangular 0,11
Eletrômetro (linearidade) B Retangular 0,034 Eletrômetro (calibração) B Retangular 2 0,1 Termômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 1,19 Barômetro HIAE (calibração) B Retangular 2 0,14 Incertezas combinadas Individual Incertezas expandidas Individual
7.3. Caracterização de fontes com filmes radiocrômicos
7.3.1. Calibração de filmes radiocrômicos
As amostras de filmes radiocrômicos foram irradiadas em campos de radiação gama e
analisadas por espectrofotometria. Foram realizadas medidas de dependência da
absorbância como função do comprimento de onda, na faixa de 300 a 800nm,
tipicamente.
Na Fig. 16 são apresentados os dados de absorbância para diferentes doses de radiação
gama, na faixa de 0 – 400mGy, irradiados no Laboratório de Calibração de Dosímetros
LCD/CDTN.
Observa-se na FIG. 17 a existência de dois picos principais de absorbância, um
em 633nm e outro em 544nm, em acordo com a literatura. Além disso, existe um degrau
em 538nm, que corresponde à troca da lâmpada de tungstênio pela lâmpada de deutério,
na mudança da faixa do visível para o ultravioleta (400nm). Trata-se, portanto de uma
característica do equipamento usado e não do material em estudo.
1 Individual neste contexto significa que para cada conjunto de medidas foi calculado suas incertezas
associadas. Estão dispostas individualmente na TAB. 13 com suas respectivas medidas
78
Observa-se também uma anomalia em 444nm, que se apresenta como um vale
para um filme não irradiado e um pico para filmes irradiados.
FIGURA 17. Resultados da espectrofotometria dos filmes radiocrômicos
irradiados com 137 Cs.
Segundo dados do fabricante dos filmes radiocrômicos utilizados, existe um tempo de
estabilização da imagem da ordem de 24 horas. Neste trabalho a evolução da resposta
radiocrômica dos filmes foi estudada em função do tempo a fim de se verificar
experimentalmente o tempo requerido entre a irradiação e a leitura.
Ficou estabelecido que as amostras de filmes irradiadas deveriam ser lidas em diversos
intervalos de tempo, iniciando-se imediatamente após a irradiação e várias vezes depois
em intervalos diferentes de tempos. Os dados adquiridos quanto à sua absorbância e
estabilização com o tempo são mostrados na FIG. 18.
Para cada uma das doses com as quais amostras dos filmes radiocrômicos foram
irradiadas foi determinada uma curva de estabilização em função do tempo.
79
FIGURA 18. Resultados da espectrofotometria dos FR irradiados em 137Cs para
calibração e lidos no comprimento de onda de 633nm.
0 20 40 60 80 100 120
0.59
0.60
0.61
0.62
0.63
AB
S
Tempo (h)
1 mGy
300 400 500 600 700 8000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AB
S
λ (nm)
0,85 h 26,48 h 93,72 h 115,75 h
1 mGy
0 20 40 60 80 100 1200.570
0.575
0.580
0.585
0.590
0.595
0.600
10 mGy
AB
S
Tempo (h)
300 400 500 600 700 8000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AB
S
λ (nm)
0,76 h 4,20 h 29,84 h 96,78 h 118,83 h
10 mGy
300 400 500 600 700 8000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AB
S
λ (nm)
1,03 h 16,35 h 21,90 h 24,15 h 39,52 h 42,15 h 47,85 h 71,60 h138,47 h160,52 h
100 mGy
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
AB
S
Tempo (h)
100 mGy
300 400 500 600 700 8000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AB
S
λ (nm )
0,38 h 2,77 h 6,38 h 32,07 h 98,98 h120,92 h
400mGy
0 20 40 60 80 100 120 1400.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
1.01
AB
S
Tempo (h)
400 mGy
80
O tempo de estabilização mais confiável foi estabelecido empiricamente em 48 horas
após a irradiação.
As curvas de estabilização, bem como as respectivas medidas de absorbâncias em
função da dose utilizadas são apresentadas na FIG. 19.
0 100 200 300 400
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Mo 0.53475 ±10.30564Hc -136.14069 ±1712.97444s 134.26185 ±307.5919D 0.00068 ±0.00023C 0.18769 ±10.23403
Ab
s
Dose (mGy)
FIGURA 19. Resultados da absorbância × dose dos filmes radiocrômicos para
calibração.
Para verificar se o indício de uma possível saturação apresentado pela curva mostrada
na FIG. 19 se deve à limitação do equipamento de medida, foram irradiados outras
amostras de filmes radiocrômicos no irradiador Gammacell 220, com doses mais
elevadas, processo que seria demorado com os irradiadores do LCD/CDTN. Os
resultados são apresentados na FIG. 20, onde também são mostrados os dados de
espectrofotometria obtidos na faixa de 0 a 1,4 Gy, bem como a curva de dependência da
absorbância com a dose no comprimento de onda λ = 633nm.
81
300 400 500 600 700 8000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Abs
Comprimento de onda (nm)
0Gy 0.4Gy 0.5Gy 0.6Gy 0.7Gy 0.8Gy 0.9Gy 1Gy 1.1Gy 1.3Gy 1.4Gy
0 1 2 3 4 5
1.0
1.5
Data: Data2_BModel : DOLWeighting: y No weighting Chi 2/DoF = 0.00009R 2 = 0.99877 A1 1.25754 ±0.04778A2 0.79066 ±0.05365A3 0.58227 ±0.00917
AB
S
Dose (Gy)
FIGURA 20. Análise espectrofotométrica de filmes radiocrômicos irradiados no
Gammacell.
Embora o irradiador GammaCell seja de 60Co e as irradiações feitas no LCD tenham
sido feitas em 137Cs, os resultados foram consistentes, confirmando a informação do
fabricante de que o filme radiocrômico, modelo EBT, apresenta uma dependência
energética desprezível nesta faixa de energia.
Pode-se notar na FIG. 20 a perda da linearidade da resposta do conjunto FR-
espectrofotômetro para doses acima de 1 Gy.
É ainda importante ressaltar que neste conjunto de amostras, irradiadas em 60Co, a
anomalia em 444nm apresenta-se sistematicamente negativa (vales e não picos). Esta
anomalia merece estudos posteriores.
Ficou estabelecido que, para a calibração do scanner deveríamos comparar seus
resultados com os da espectrofotometria, que é uma técnica conhecida e utilizada para
leitura de filmes irradiados em campos uniformes.
Com o propósito de relacionarmos dose e cor produzida em cada filme após a
irradiação, cada amostra foi escaneada e os dados numéricos foram analisados com o
auxílio dos softwares ImageDig e Origin. O ImageDig foi usado para converter imagem
em um conjunto de dados do tipo x, y, z, onde x e y são as coordenadas do plano da
82
imagem e z corresponde à media das intensidades dos canais vermelho, verde e azul da
imagem com codificação de cor RGB.
Os dados obtidos foram analisados com o auxílio do Origin com o qual foram
calculados os valores de intensidade média, desvio-padrão e números de dados, estes
dois últimos para a apresentação das incertezas das medidas, tomadas em relação a
regiões selecionadas em cada imagem analisada.
A partir dessa análise foi determinada a relação entre dose e intensidade de cor. Foi
gerada a curva de calibração visando à determinação das curvas de isodoses
quantitativas. Para isso a curva de absorbância em função da dose foi representada como
dose × abs a fim de que às entradas de intensidade fosse possível associar diretamente a
dose.
Para o ajuste da curva foi usado um modelo fenomenológico, cuja equação é dada por
( )0
2
00
0
0tanh CxExD
s
xxAxy +++
−= (16)
onde a função y(x) representa a dose em Gray e a variável x representa a intensidade de
cor.
Neste modelo, A0 é o valor da amplitude, x0 é o deslocamento no eixo x, s é o fator de
forma, D0 é o coeficiente linear, E0 é o coeficiente quadrático e C0 é o termo
independente [Meira-Belo, 2000]. No ajuste apresentado na FIG. 21, os parâmetros
utilizados foram os seguintes: A0 = 174,45; x0 = -112; s = 378,87, D0 = -0,42, E0 =
0,00046 e C0 = -50,13.
83
0 70 140
0.0
0.7
1.4
2.1
Dos
e (G
y)
Intensidade de Cor
FIGURA 21. Curva de calibração dos filmes radiocrômicos.
7.3.2. Irradiação dos filmes radiocrômicos com fontes de 125I da Amersham
OncoSeed, para aquisição das curvas de isodoses
Neste estudo, a primeira análise realizada foi verificar a sensibilização do FR com a
semente de 125I em distâncias diferentes. Observou-se que isto ocorreu apenas com a
semente em contato com o filme [NI-SECPOS-004/09].
Após esta análise, decidiu-se que as imagens dos filmes irradiados com as sementes
fossem as digitalizadas no scanner em modo de transmissão, para maior nitidez, uma
vez que o modo de reflexão não percebe o desvanecimento da coloração da imagem no
filme, ou seja, não reconhece as diferenças de cor. Embora o modo de transmissão
apresente maior quantidade de artefatos na imagem, ou seja, marcas, riscos e pontos
escuros que podem ou não ser devidos à radiação, a imagem obtida representa melhor o
objeto analisado.
Foi decidido que fossem utilizadas as imagens em formato JPEG, por apresentarem
resultados mais suaves do que imagens em TIF ou GIF. Em todas as imagens foram
84
descontados os valores do background, escurecimento natural do filme, ou seja, foram
descontados os valores da densidade óptica dos filmes de controle.
O esquema para irradiação do FR em contato com a semente de 125I é mostrado na FIG.
22(a). Como já foi discutido, o FR somente foi sensibilizado com as sementes de 125I em
contato com o mesmo. As imagens digitalizadas podem ser observadas nas figuras 22(b)
e 22(c). Na FIG. 22(b) pode ser observada a imagem digitalizada, sem nenhum
tratamento e na FIG. 22(c) é observada a imagem com o tratamento de diminuição de
cores de 16 milhões para 16 cores.
(a) (b) (c)
FIGURA 22. (a) Filme sendo irradiado com a semente de 125I. (b) Imagem
digitalizada. (c) Imagem digitalizada com compressão de cores de 16 milhões para 16.
As imagens digitalizadas foram convertidas em padrões de dados numéricos de posições
e intensidades de cor utilizando o Imagedig. Posteriormente esses dados numéricos
foram analisados com o auxílio do Origin e seus recursos de apresentação de gráficos
em 2D e 3D.
Após a determinação das curvas de isodoses qualitativas nas imagens estudadas, foi
selecionada a imagem produzida pela irradiação do FR com a semente no intervalo de
uma hora, por apresentar melhor contraste.
Utilizando-se a curva de calibração descrita pelo modelo apresentado na equação 15 e
os dados de posição e intensidade de cor, foi feita a quantificação das curvas de
Semente 125I
85
isodoses, cujo resultado é mostrado na FIG. 23, ressaltando-se que neste caso foi
descontado o valor do escurecimento do filme de controle (escurecimento de um filme
não irradiado). A variação de doses apresentada corresponde à coloração devida à
radiação da fonte de 125I.
100
150
200
Coordenada x
Coo
rden
ada
y
0
0,04125
0,08250
0,1238
0,1650
0,2063
0,2475
0,2888
0,3300
Dose [Gy]
FIGURA 23. Apresentação das curvas de isodoses quantitativas em filmes
radiocrômicos.
7.4. Caracterização de fontes com filme dosimétrico
7.4.1. Calibração do filme dosimétrico
Assim como no caso do FR, ficou estabelecido que as imagens apresentadas neste
trabalho fossem digitalizadas no scanner em modo de transmissão, com os valores do
background descontados e imagens em formato JPEG pelas mesmas razões
apresentadas para os filmes radiocrômicos.
Com a determinação das densidades ópticas médias de todas as amostras utilizando a
associação dos programas Corel Photo Paint XI, Imagedig e Origin e obtendo os
valores líquidos de densidades ópticas médias com o desconto do escurecimento de
fundo, foi levantada uma curva de calibração com as primeiras e segundas emulsões.
86
Foi utilizada a ferramenta analysis do Origin para ajuste da curva, com a equação 17:
( )xAeADOL 11
0
−−= (17)
onde DOL é a densidade óptica líquida, A0 é a amplitude da função, A1 é o coeficiente
de decaimento da função e x é a dose.
Esta função é amplamente utilizada no Serviço de Monitoração Individual Externa
(SMIE) para ajuste de dados nas curvas de calibração da dosimetria fotográfica. As
curvas de calibração estão mostradas na FIG. 24.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0
50
100
150
200
250
300
Data: Data1_ICorModel: DOLWeighting: y No weighting Chi 2/DoF = 8.0779E-28R^2 = 1 A1 259.97927 ±3.9648E-14A2 19.77659 ±1.3939E-14A3 0 ±0
ICor
Inte
nsi
dad
e d
e co
r
Dose (mGy)
CURVA DE CALIBRAÇÃO DA PRIIMEIRA EMULSÃO
0 5 10 15 20 25 30
0
50
100
150
200
250
Data: Data5_BModel: DOLWeighting: y No weighting Chi 2/DoF = 33.52346R 2 = 0.99678 A1 231.69218 ±8.31464A2 0.09293 ±0.00831A3 0 ±0
Inte
nsid
ade
de
co
r
Dose (mGy)
CURVA DE CALIBRAÇÃO DA SEGUNDA EMULSÃO
FIGURA 24. Curvas de calibração dos filmes dosimétricos.
A primeira emulsão foi avaliada com poucos pontos porque é naturalmente mais escura,
sendo difícil a sua análise com o scanner utilizado neste trabalho.
87
7.4.2. Irradiação do filme dosimétrico com fontes de 125I da Amersham
OncoSeed para desenvolvimento das curvas de isodoses
Neste item a primeira análise realizada foi verificar a sensibilização do FD com a
semente de 125I em distâncias diferentes. Foi concluído que o filme é sensibilizado em
várias distâncias, porém, para levantamento de curvas de isodoses quantitativas foram
utilizados apenas os filmes dosimétricos irradiados com a fonte em contato.
Após esta análise, foi decidido que, a exemplo do FR, as imagens fossem digitalizadas
no scanner em modo de transmissão uma vez que o modo de reflexão não percebe o
desvanecimento da coloração do filme.
As imagens foram escaneadas e tratadas conforme descrito anteriormente, bem como o
procedimento para o levantamento das curvas de isodoses qualitativas mostradas na
FIG. 25.
FIGURA 25. Resultado do FD irradiado com semente de 125I. (a) Primeiras e
segundas emulsões e o filme de controle. (b) Curvas de isodoses qualitativas na primeira
emulsão. (c) Curvas de isodoses qualitativas na segunda emulsão.
(a) (b) (c)
88
Na figura 25 (a) são mostradas as imagens do filme dosimétrico com final de numeração
6611, irradiado em um intervalo de um minuto com a semente de 125I, juntamente com a
imagem do filme de controle.
Na figura 25 (b) é apresentada a imagem tratada da primeira emulsão, redimensionada
do seu tamanho original em 200%, com seu número de cores reduzido de 16 milhões
para 16 cores. Podem-se observar as curvas de isodoses qualitativas, originadas da
irradiação com a semente de 125I. Também é observada uma imagem de cor escura no
interior da FIG.25 (b). Esta imagem é apenas uma representação da semente de 125I,
desenhada nas mesmas dimensões que a original e foi colocada nesta região apenas para
fins didáticos, para que a posição da semente seja visualizada na imagem.
Utilizando-se a curva de calibração descrita pelo modelo apresentado na equação 16 e
os dados de posição e intensidade de cor, foi feita a quantificação das curvas de
isodoses, cujo resultado é mostrado na FIG. 26.
Pode-se notar que a utilização do FD permitiu não apenas a observação da silhueta da
região ativa da fonte (semente de 125I), mas também permitiu a visualização da
anisotropia devido à geometria da semente, na qual os extremos apresentam maior
blindagem que as laterais, em função do processo de soldagem utilizado na sua
fabricação.
89
50 100 150 200 250 300 350
50
100
150
200
250
Coordenada x
Co
orde
nada
y
0.03950
0.05956
0.07963
0.09969
0.1198
0.1398
0.1599
0.1799
0.2000
CURVAS DE ISODOSES DA PRIM EIRA EMULSÃO
Dose [Gy]
50 100 150 200 250 300 350
50
100
150
200
250
Coordenada x
Co
orde
nada
y
1.650
2.781
3.913
5.044
6.175
7.306
8.438
9.569
10.70
CURVAS DE ISOSDOSES DA SEGUNDA EMULSÃO
Dose [Gy]
(a) (b)
(c) (d)
50
100
150
200
250
300
350
160
180
200
220
240
260
50
100
150
200
250
300INTE
NSI
DA
DE
DE
CO
R
Coord
enad
a y
Coordenada x
50100
150200
250300
50
100
150
200
250
50
100
150
200250
INT
EN
SID
AD
E D
E C
OR
Coord
enad
a y
Coordenada x
FIGURA 26. Resultados dos filmes dosimétricos irradiados com 125I.
Na FIG. 26 (a) observam-se as curvas de isodoses quantitativas da primeira emulsão,
devidas à irradiação do FD com a semente de 125I. Nota-se também uma pequena
mancha na parte esquerda inferior da imagem devido à queda da semente da pinça no
momento de retirada da fonte de sobre o filme.
Na FIG. 26 (b) podem-se observar as curvas de isodoses quantitativas da segunda
emulsão, devido à irradiação do FD com a semente de 125I. Nota-se também a ausência
da pequena mancha na parte esquerda inferior da imagem, devido ao fato de que a
segunda emulsão é menos sensível do que a primeira.
90
Alternativamente as curvas de isodoses podem ser representadas em uma superfície 3D,
como pode ser observado nas FIG. 26 (c) e 26 (d), para a primeira e segunda emulsão,
respectivamente.
91
8. Conclusões
O comissionamento do conjunto dosimétrico, constituído pela câmara poço e
eletrômetro, foi realizado, e pode ser utilizado para fontes seladas de 125I, com
geometrias iguais ou muito próximas do modelo 6711 da Amersham OncoSeed, uma
vez que foi calibrado para esta energia e fonte. O mesmo conjunto dosimétrico pode ser
utilizado para a dosimetria de outras fontes de braquiterapia, tipo semente, desde que
devidamente calibradas para suas respectivas energias e geometrias.
Fontes seladas de 125I da OncoSeed, modelo 6711, emissoras gama foram
caracterizadas utilizando a associação de diferentes técnicas de dosimetria, a saber: a
câmara de ionização tipo poço para a determinação da intensidade, Sk, filmes
radiocrômicos e filmes dosimétricos para o levantamento e estudos de suas curvas de
isodoses.
Foi realizada a calibração de filmes radiocrômicos e filmes dosimétricos, relacionando
cor e dose através de uma curva de calibração adquirida por meio do estudo de
intensidade e cor dos filmes irradiados em campos uniformes de radiação e dos filmes
irradiados com a semente de 125I.
As etapas descritas acima permitiram o desenvolvimento de uma metodologia de
dosimetria experimental com câmara de ionização tipo poço, filme radiocrômico e filme
dosimétrico para validação e caracterização de fontes de braquiterapia, tipo semente,
emissoras gama.
92
9. Considerações futuras
O filme EBT pode ser utilizado para o levantamento de curvas de isodoses de fontes de
braquiterapia de baixa energia, mas acreditamos que para melhores resultados, trabalhos
futuros podem ser desenvolvidos com outros modelos de filmes radiocrômicos.
A anomalia observada em 444nm nos filmes radiocrômicos modelo EBT, que pelo que
pode ser encontrado na literatura parece negligenciada, deve ser mais estudada e pode
vir a ser usada no futuro como critério para aceitação de lotes de filmes radiocrômicos
novos, pois em princípio, pode-se correlacionar a anomalia à exposição acidental de um
filme radiocrômico EBT a campos de radiação.
93
10. Referências bibliográficas
AGOSTINI, A.S. Radioterapia dos Tumores do Sistema Nervoso Central. Programa Nacional de
Atualização em Radioterapia. Cap 29 - MS. 1978.
AMBROSI, P. Uncertainties in Workplace External Dosimetry – An Analytical Approach. PTB. Radiation Protection Dosimetry, v.121, n.1, p.4-30, 2006.
ARAÚJO, C.M.; PINTO, L.H. Princípios da Radiobiologia. Princípios da Cirurgia Oncológica, v.2, n.1, p.69-288, 1996.
BAPTISTA NETO, A. T. Implantação de Radiações de Referência em uma Máquina de Raios-X Diagnóstico Médicos para Fins de Calibração de Dosímetros Pessoais. CDTN/CNEN. Dissertação de Mestrado. 2005.
BARBOSA, H.V.; CALDAS, L.V.E. Influencia do Espalhamento da Radiação-X, Gama e Beta pelas Bordas da Janela Aberta Do Porta-Dosimetro Com Filme Dosimétrico. Disponível em: www.ipen.br/biblioteca/ipen/1988/01624.pdf. Acesso em 09/01/2009.
BELO, L. C. M. Anisotropia Óptica e Magnética em Estruturas Cristalinas de Baixa Simetria. Belo Horizonte. Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais,. 157 p. tese de Doutorado em Ciência. Eq. 5.1. 2000.
BERNSTEIN, M; GUTIN, P.H. Interstitial Radiation of Brain Tumours: a Review. Neurosurgery, v; 9, n.6, p.741 - 750, 1981.
BUTSON, M.J.; YU, P.K.N, CHEUNG, T.; METCALFE, P. Radiochromic film for Medical Dosimetry. Reports a Review. Journal. Material Science and Engineering, v. 41, p.61-120, 2003.
CAVALCANTE, T.M. et al. Falando sobre Câncer e seus Fatores de Risco. Rio de Janeiro: INCa – MS, 1996.
CERTIFICATION - IODINE - 125 SEALLED SOURCES FOR MEDICAL USES. Reference order 1584420 ( modelo 6711). Med-Phys, Inc. 2008.
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN NN 3.01: Diretrizes Básicas de Radioproteção. Rio de Janeiro, 2005.
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN NE 6.02: Licenciamento para Instalações Radioativas. Rio de Janeiro, 1998.
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN NN 3.05: Requisitos de Radioproteção e Segurança para Serviços de Medicina Nuclear. Rio de Janeiro,1996.
COSTA, S.E. Introdução Ilustrada à Estatística. 4 ed. São Paulo: Harbra, 2005.
GONÇALVES, J.F. Determinação do fator km e ka tt para uma Câmara PTW. Dissertação de Mestrado. UERJ. Rio de Janeiro. 1996.
GUIA PARA EXPRESSÃO DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO. 3.ed. Rio de Janeiro: ABNT, INMETRO, 2003.
GÜNDÜZ, H., ZEYREK, C. T., AKSU, L., ISAK, S. Occupational Exposure to Ionising Radiation in the Region of Anatolia, Turkey for the Period 1995–1999. Turkish Atomic Energy Agency, Ankara Nuclear Research and Training Centre, Department of Dosimetry, Besevler, Ankara, Turkey. Dec. 2003. Disponível em rpd.oxfordjournals.org/cgi/content/full/108/4/293. Acesso em: 09/01/2009.
HALL, E.J. Radiobiology for the Radiologist. 4 ed.. Lippin Cott Company, 1994.
HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Os Fundamentos da Física. São Paulo: LTC, 2005. vol. 3 e 4
Harpell ksddev.com/manufacturer/isp/gafchromic-ebt. Disponível em www.harpell.ca/manufacturer/isp Acesso em: 02/01/2009.
HILARIS, B.S; HOLT, J.G; GERMAIN, J. The Use of Iodine - 125 for Interstitial Implants. New York City, New York, Nov 1975.
94
HOSSFELD, D.K, et al. Manual de Oncologia Básica. Fundação Oncocentro de São Paulo. Segunda edição Brasileira (traduzida da quinta edição original).
INSTITUTO NACIONAL DO CÂNCER. Concurso Público. 2005.
INMETRO. Vocabulário Internacional de Metrologia. Conceitos Fundamentais e Gerais e Termos Associados [VIM]. 4ed.. Rio de Janeiro, RJ, 2008.
INTERNATIONAL ENERGY ATOMIC ENERGY AGENCY. Measurement Uncertainties. A Pratical Guide for Secondary Standards dosimetry Laboratories. Viena: IAEA, 2008. (TECDOC 1585).
KUTCHER, G.J. et al. Comprehensive QA for Radiation Oncology. Medical Physics. V. 21, n.4, 1994. AAPM Task Group 40.
LARSON, D.A; FLICKINGER, J.C; LOEFFER, J.S. The Radiology of Radiosurgery. Int. J. Radiaton Oncology Biol. Phys. v. 25, n. 3, p.557-562, 1993.
MOSCATI, G. As Bases Científicas da Metrologia e Vice-versa. In: ENCONTRO PARA A QUALIDADE DOS LABORATÓRIOS. REDE METROLÓGICA DO ESTADO DE SÃO PAULO – REMESP. São Paulo – SP. Jun 2005.
MOTA, H.C., et al. Um Sistema Multi-Filtro para Dosimetria Fotográfica. Revista de Física aplicada e Instrumentação, v.. 5, n.1, 1990.
MOULD, R F. Radium Brachytherapy: Historical Review. From Radium to Optimization. Cap. 1. Nucleotron International BV. 1994
MOULD, R.F; MULLER, R.P. Radiosurgery Intestitial for Gliomas. Brachytherapy in Germany. Nucleotron International BV. Jun. 1992.
NATH, R; et. al. Dosimetry of Interstitial Brachytherapy Sources: Recommendations of the AAPM Radiaton Therapy Task Group n°. 43. Med. Phys. v.22, n.2, 1995.
NIROMAND-RAD, A; et.al. Radiocromic Film Dosimetry: Recommendations of the AAPM Radiaton Therapy Task Group n°. 55. Med. Phys. vol. 25, n.11, 1998.
OLIVEIRA, P.M.C. Análise de Parâmetros Característicos de Feixes de Raios-x Diagnóstico para Calibração de Dosímetros. DEN/UFMG. Dissertação de mestrado. 2008.
OWEN, T. Fundamentals UV-Visible spectroscopy. Agilent Tecnologies. Germany.2000.
PIERQUIM, B. History of Brachytherapy. Brachytherapy 2. In: INTERNATIONAL SELECTRON USER’S MEETING, 5. Proceedings Cap. 1. 1988.
RAMOS, M.M.O; TAUHATA, L. Grandezas e Unidades para Radiação Ionizante. Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes Designado pelo INMETRO IRD/CNEN/MCT. (Recomendações e definições.). Rio de Janeiro: 2002.
Revista Team. Câncer. Disponível em http://www.revistateam.com.br/materia. Acessado em 10/11/2008.
ROSTELATO, M.E.C.M. Estudo e Desenvolvimento de uma Nova Metodologia para Confecção de Sementes de Iodo –125 para Aplicação em Braquiterapia. São Paulo: IPEN/CNEN, 2005.
SANTOS, P.O. Confiabilidade Metrológica de uma Câmara de Ionização Tipo Poço para Medida de Atividade de Fontes Radioativas. DEN/UFMG. Dissertação de Mestrado. 2006.
SCHULDER, M; LOEFFLER, J.S; HOWES, A.E; ALEXANDER, E; BLACK, PM; The Radium Bomb: Harwin Cushing and the Interstitial Irradiation of Gliomas. J. Neurosurgery, v.84, p. 530 – 532, 1996.
SILVA, M.A.; NATAL, L.R., SOUZA, C.N. Caracterização dosimétrica das fontes de braquiterapia – na forma de fios de 192Ir BTD, produzidos pelo laboratório de fontes de braquiterapia CTR/IPEN. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo, SP, Brasil. 2004
SLOBODAN, D, et al. Precise radiochromic film dosimetry using a flat-bad document scanner. AAPM. Med. Phys, v.32, n.7,.2005.
95
SOUZA, R.S. Uso de uma planilha em Excel para Dosimetria Física e Controle de Qualidade de Irradiadores de 192Ir de Braquiterapia de Alta Taxa de Dose. In: X CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA, 10, Salvador, Maio de 2005
TAVARES, E. J. Radiocirurgia intersticial com implantes de sementes de Iodo - 125 em tumores do sistema nervoso central sob técnica estereotática. Rio de Janeiro. INCA. 1997. 50p.
TIPLLE, A.F. et al. Ações da Enfermagem para o Controle do Câncer. Pro - Onco Inca -MS. RJ. 1995.