capítulo 11 fundamentos de dosimetria³dulo i programa nacional de formação em radioterapia...

Módulo I

Programa Nacional de Formação

em Radioterapia

Capítulo 11 – Fundamentos de

Dosimetria

Dra. Luciana Tourinho Campos

Mestrado Profissional em Física Médica

Física das Radiações e Dosimetria

Módulo I

O que é dosimetria?

O que é um dosímetro?

Modelo simples de um dosímetro (Teoria da

Cavidade)

Interpretação da medida de um dosímetro

Vantagens de meios coincidentes

Correções

Características de resposta

Introdução

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo IO que é dosimetria?

Mestrado Profissional em Física Médica

Dosimetria é a medida da dose ou taxa de

dose resultante da interação da radiação

ionizante com a matéria

Módulo I

Definição da dose

Localização da medida

Energia da radiação

Questões relacionadas a medida da dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Quando realizamos uma medida de uma

grandeza geralmente existe um padrão para

compararmos a medida.

Comprimento – Metro

Massa – Kilograma

Tempo - segundo

Questões relacionadas a medida da dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Para radiação não há um feixe padrão contra o

qual podemos comparar feixes de radiação ou

através do qual podemos calibrar instrumentos.

Questões relacionadas a medida da dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Exposição

Feixes eram caracterizados pelo HVL

Padrão era câmara de ar livre

Energias de feixe se tornaram maiores

Energias maiores que o Co60

Dose Absorvida

Teoria da Cavidade

Questões relacionadas a medida da dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Dosímetro

Grandeza

Detetor sensível à radiação

Como medir a dose?

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Dosímetro é qualquer dispositivo capaz de

fornecer uma leitura r relacionada à medida da

dose absorvida Dg depositada (ou taxa) em seu

volume sensível V pela radiação ionizante.

O que é um dosímetro?

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Volume sensível V

Meio g em volta de uma parede de outro meio w

t 0

Modelo Simples de um Dosímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Fonte de partículas secundárias que contribui

para a dose em V.

Fornecer CPE ou TCE

Blindagem de V contra partículas carregadas

originárias fora da parede.

Proteção do volume sensível

Contenção para o meio g

Filtros de radiação para modificar a dependência

energética.

Modelo Simples de um Dosímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

Para fótons e nêutrons

Interpretação da medida de um dosímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

enc

CPE

KD

en

cc

TCPE

KxKD )1( '

wen

xen

w

CPE

DD

/

/

Se a Teoria de Bragg-Gray é válida:

Módulo I

Para fótons e nêutrons

A exposição pode ser calculada:

Mestrado Profissional em Física Médica

Interpretação da medida de um dosímetro

97,33

air

air

air

CPE D

W

eDX

Módulo I

Coincidir meios de interesse x

Composição do meio da parede (w)

Volume sensível (g)

Composição atômica

Densidade

Razão de poderes de frenamento de colisão

Efeito de polarização

Vantagens de meios coincidentes

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo I

a. w g

Parede e volume sensível tem composição e

densidade iguais.

Irradiações homogêneas

Vantagens de meios coincidentes

Mestrado Profissional em Física Médica

gw DD

Módulo I

b. w = g x

Parede e volume sensível tem composição e

densidade iguais.

Irradiações homogêneas

Vantagens de meios coincidentes

Mestrado Profissional em Física Médica

gwx DDD

Módulo I

w = g

Relação de Burlin:

Coincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

g

w

eng

wm

w

gdSd

D

D

)1(.

gw DD Se , então:

1

g

w

eng

wS

Módulo ICoincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

nnddnD

D

w

g )1(

é difícil de obter.

w e g não são iguais em composição atômica

nS

g

w

eng

wm

gw DD

Equação de Burlin se torna:

Módulo ICoincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

2 dosímetros

Mesmo volume sensível g

Campo de irradiação

w1 e w2

g

w

eng

wm

w

gdSd

D

D

1

1

1

1 )1(.

g

w

eng

wm

w

gdSd

D

D

2

2

2

2 )1(.

Módulo ICoincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

2 dosímetros

Mesmo volume sensível g

Campo de irradiação

w1 e w2

nD

Dw

w

enCPE

w

w

1

22

1

12 wg DD

21 gg DD

Módulo ICoincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

w g

Se o meio da parede (w) difere do volume

sensível (g), qual deles é mais importante coincidir

com o meio x?

Teoria de Burlin

w

x

eng

wm

x

w

w

g

x

gS

D

D

D

D

D

D

1

.

Módulo ICoincidência de meios em dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

w g

Se o meio da parede (w) difere do volume

sensível (g), qual deles é mais importante coincidir

com o meio x?

Teoria de Burlin

d 0

g

x

en

w

x

en

g

w

en

x

w

w

g

x

g

D

D

D

D

D

D

.

Módulo ICorreção da atenuação da radiação

Mestrado Profissional em Física Médica

O dosímetro está imerso em água (x) e é irradiado

por um feixe de gama.

rt g

enw

endos

10

)(10 rtwat

wat

enwat

Módulo ITamanho do dosímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

Volume sensível que satisfaça a teoria de Bragg-

Gray

Parede do dosímetro deve fina o suficiente

Não perturbar o campo de irradiação

O volume sensível e a parede não devem exceder

1% do alcance das partículas carregadas

incidentes

Módulo ITamanho do dosímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo IEquilíbrio de raios delta

Mestrado Profissional em Física Médica

Função da parede: Gerar raios delta que

escaparam

1. A densidade e o número atômico da parede forem

iguais ao do volume sensível

2. A parede tiver as dimensões do alcance dos raios delta

3. Uniformemente irradiada por partículas carregadas

primárias.

Para medidas em que o dosímetro está imerso em

um meio:

A espessura da parede não é importante se parede e

volume tiverem composição similar

Módulo ICaracterísticas dos dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

Absoluto

Precisão e acurácia

Intervalo de dose

Dependência com a taxa de dose

Estabilidade

Dependência energética

Módulo IDosímetros Absolutos

Mestrado Profissional em Física Médica

Um dosímetro absoluto é um dosímetro o qual é

capaz de medir a dose absorvida sem a

necessidade de calibração em um campo de

radiação conhecido.

Podem ser primários:

Relação física bem estabelecida entre o que se mede e

a grandeza dosimétria

Módulo IDosímetros Absolutos para dose absorvida

na água

Mestrado Profissional em Física Médica

Calorímetro.

Câmara de Ionização

Dosímetro Fricke de Sulfato Ferroso

Módulo ICalorímetro

Mestrado Profissional em Física Médica

Determinação em massa conhecida de um

determinado material ( da ordem do grama) da

energia média depositada pela radiação

transformada em calor.

Calorímetros de grafite, água ou material equivalente a

tecido biológico

Apresentam baixa sensibilidade (1mK/Gy)

Energias maiores que 1 MeV

Módulo ICâmara de Ionização

Mestrado Profissional em Física Médica

Teoria da Cavidade

Medidas primárias de dose absorvida na água

Determinação da dose em qualquer material

Módulo IDosímetro Fricke

Mestrado Profissional em Física Médica

Oxidação de uma solução aquosa ácida de sulfato

ferroso transformando o sulfato ferroso (Fe+2) em

sulfato férrico (Fe+3)

Rendimento químico da solução

Variação da densidade óptica da solução

Obtém-se de forma absoluta a dose absorvida na

água com repetibilidade mas baixa sensibilidade.

Módulo IPadrões Primários

Mestrado Profissional em Física Médica

Módulo IDosímetro Absoluta para kerma no ar

Mestrado Profissional em Física Médica

Câmara de ar livre

Módulo IPrecisão

Mestrado Profissional em Física Médica

Mede a dispersão das

medidas

Módulo IRepetitividade

Mestrado Profissional em Física Médica

É o grau de concordância entre os resultados de

medições de um mesmo mensurando efetuadas

sob as mesmas condições de medição. Estas

condições são denominadas condições de

repetitividade. Elas incluem:

Mesmo procedimento de medição

Mesmo observador

Mesmo local

Repetição em um curto intervalo de tempo.

Módulo IRepetitividade

Mestrado Profissional em Física Médica

Desvio padrão

Precisão

Depende de:

Erros randômicos devido a flutuações

Condições ambientais

Natureza estocástica dos campos de radiação.

Módulo IExatidão

Mestrado Profissional em Física Médica

Expressa a proximidade do valor esperado com o

valor verdadeiro da grandeza que está sendo

medida.

Módulo IReprodutibilidade

Mestrado Profissional em Física Médica

É o grau de concordância entre os resultados das

medições de um mesmo mensurando, efetuadas

sob condições variadas de medição.

As condições alteradas podem incluir:

Princípio de medição

Método de medição

Observador

Instrumento de medição

Padrão de referência

Condição de utilização

Tempo de medição

Módulo IProporcionalidade com a dose

Mestrado Profissional em Física Médica

É necessário que a medida r do dosímetro seja

proporcional à dose absorvida.

Linearidade

Deve-se estudar a resposta do dosímetro em

relação à dose no intervalo de dose em que será

utilizado de modo a obter uma curva de

calibração.

Cintiladore

TLD’s

Filmes

Módulo ISensibilidade

Mestrado Profissional em Física Médica

Variação da resposta do instrumento de medição

dividida pela correspondente variação do

estímulo.

Adequação sensibilidade

Boa resposta em relação à dose

Linearidade

Módulo ILimite superior do intervalo de dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Usualmente é caracterizado por uma diminuição

da sensibilidade a um valor inaceitável.

Limitações instrumentais.

Exaustão de entidades de fornecimentos de

átomos, moléculas, entidades de estado sólido.

Reações concorrentes.

Dano sofrido pelo dosímetro através da radiação.

Módulo ITaxa de dose

Mestrado Profissional em Física Médica

Dosímetros Integradores

A resposta do dosímetro não pode depender da taxa

com que a energia foi depositada nele.

Dosímetros de taxa de dose

É desejável que a resposta do dosímetro seja

proporcional à taxa de dose ou, pelo menos, uma

função unívoca desta.

Problemas

Tempo morto

Superposição

Módulo IEstabilidade

Mestrado Profissional em Física Médica

As características do dosímetro devem ser

estáveis em relação ao tempo.

Efeitos de temperatura, umidade, luz, etc.

Mudança gradual na estabilidade.

Mudança de estabilidade depois da irradiação

TLD’s

Fading

Módulo IDependência Energética

Mestrado Profissional em Física Médica

Propriedade de um dosímetro variar a leitura de

uma dose em função da energia da radiação em

relação à energia da radiação de referência

(calibração).

É definida com relação à dose no volume do meio

sensível do dosímetro (g) e está relacionada com o

número atômico Z do meio da parede do detector (w) e

do meio onde a dose foi gerada (x).

Módulo IDependência Energética

Mestrado Profissional em Física Médica

É a dependência da resposta do dosímetro em

relação a qualidade do feixe que é utilizado na

irradiação.

Módulo IDependência Energética

Mestrado Profissional em Física Médica

Baseada nas hipóteses:

Volume sensível e a parede do dosímetro está em CPE

A atenuação é desprezível no dosímetro

A dose absorvida no volume sensível tem a mesma

leitura independente da energia do fóton (LET

independente)

25,1

25,1 /

/

/

/

airen

gen

Eairen

gen

E

X

r

X

r

25,125,1

/

/

/

/

wateren

gen

Ewateren

gen

water

Ewater

D

r

D

r

Módulo IDependência Energética

Mestrado Profissional em Física Médica

Baseada nas hipóteses:

Os raios delta estão em CPE

Os elétrons incidentes perdem somente uma pequena

fração da sua energia atravessando o dosímetro

O espalhamento dos elétrons é o mesmo em g e na

água

A leitura do dosímetro é LET independente

MeVwater

g

Twaterc

gc

water

Ewater

dxdT

dxdT

dxdT

dxdT

D

r

D

r

1

,

,

25,1/

/

/

/

Módulo IOutras Características de Dosímetros

Mestrado Profissional em Física Médica

Dependendo da grandeza a ser medida, a

dependência angular pode ser importante.

A configuração de um dosímetro pode ser crucial

para determinados usos.

Um dosímetro reutilizável pode ser calibrado

individualmente

Luciana Tourinho Campos

Professora Adjunta

tc_luciana@yahoo.com.br

Mestrado Profissional em Física Médica