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

2

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.

6

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)

7

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.

8

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

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Atualização em Radioterapia. Cap 29 - MS. 1978.

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