CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS DE IONIZAÇÃO TIPO POÇO COM...
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CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS DE
IONIZAÇÃO TIPO POÇO COM
FONTE DE 192Ir DE ALTA TAXA DE
DOSE NO BRASIL
Renato Di Prinzio – CNEN
Carlos Eduardo de Almeida – LCR
Evandro Jesus Pires – LCR
Mariano Gazineu David – LCR
Sandro Leite Passos - LCR
Carlos Frederico Estrada Alves - LCRUERJ – LCR – LABMETRO
INTRODUÇÃO
O uso de equipamentos de braquiterapia que utiliza fontes de
alta taxa de dose vem aumentando no mundo.
Altas taxas de dose são aplicadas em pouco tempo ao tumor
e qualquer erro causará dano ao paciente.
Faz-se então necessário garantir que a dose prescrita seja
entregue corretamente ao paciente.
Isto implica em que as das câmaras de ionização tipo poço
sejam calibradas periodicamente em instituições que
garantam a rastreabilidade em relação a Rede Internacional
de Metrologia.
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Problema metrológico: O 192Ir não tem padrão
dosimétrico (Energia média de 392 keV), foram
desenvolvidos alguns métodos de calibração em que o
coeficiente de calibração do 192Ir era determinado
através de uma interpolação entre o fator de calibração
do raio-X de energia de 250 kV e o 137Cs, e
posteriormente o 60Co.
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Para estabelecer essa rastreabilidade metrológica, vários
autores apresentaram trabalhos visando resolver esse
problema.
A introdução da câmara de ionização tipo poço
objetivava resolver esse problema.
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Problema logístico: As câmaras quando adquiridas
vinham com o certificado de calibração de um
laboratório do exterior (UW americano ou PTW
alemão) e quando esse expirava as mesmas tinham
que ser enviadas de volta a esses laboratórios para
serem calibradas.
Implicações: O usuário ficaria sem o equipamento por
um período relativamente longo.
Burocracia e custo financeiro.
Exigência do Órgão Regulador – CNEN
• O usuário deve possuir instrumento de medição
calibrado por Laboratório Acreditado (credenciado).
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Uma parceria entre o LCR e o IRD/CNEN possibilitou
o desenvolvimento de uma metodologia da calibração
das câmaras de ionização tipo poço que é rastreado a
Rede Internacional de Metrologia das Radiações
Ionizantes.
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METODOLOGIA
Coeficiente de calibração para a energia do192Ir.
• Método de Ezzel (1988)
• Método de Goetsch (1991)
• Método de Marechal e DeAlmeida (1996)
• Método Di Prinzio e DeAlmeida (presente trabalho -
2008)
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METODOLOGIA
Método de Ezzel
Empregava a média aritmética dos Nk do Raio-X de
250 kV sem capa de equilíbrio eletrônico e o 60Co
com capa de equilíbrio eletrônico para encontrar o
NK(192Ir).
Não atendia a condição de equilíbrio de partículas
carregadas
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METODOLOGIA
Método de Goetsch
Empregava a média aritmética dos Nk do Raio-X de
250 kV e 137Cs ambos com capa de equilíbrio
eletrônico para encontrar o NK(192Ir).
Método adotado pela AAPM – adotado apenas nos
EUA, pois calibra com feixe de 137Cs.
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METODOLOGIA
Interpolava os Nk do Raio-X de 250 kV e 60Co através
de uma ponderação entre os coeficientes de
calibração para se obter o coeficiente de calibração
para o 192Ir
)(
)2().2().2()1().1().1(192
192
IrAw
ENkEAwEkwENkEAwEkwIrN k
Aw são os fatores de correção para atenuação e
espalhamento;
Nk são os coeficientes de calibração;
kw são os fatores de ponderação, onde
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Método Marechal
METODOLOGIA
Esse método foi recomendado pela AgênciaInternacional de Energia Atômica (AIEA) através doTECDOC 1274 e foi adotado por muitos países.
Método Marechal
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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO
O presente trabalho melhora o método Marechal poisintroduz uma correção para a contribuição da radiaçãoespalhada e reduz as incertezas associadas adeterminação dos parâmetros envolvidos.
O sistema de posicionamento desenvolvido nestetrabalho, utiliza o método de múltiplas distâncias,minimizando com isso o erro estatístico nadeterminação dos parâmetros envolvidos.
Método Di Prinzio (presente trabalho - 2008)
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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO
Correções na determinação do kerma no ar dereferência para o 192Ir no uso de uma câmarade ionização tipo dedal.
1) Fatores que contribuem no posicionamento:
• Tamanho das câmaras
• Espalhamento da sala
• Incerteza no posicionamento
• Corrente de fuga relativa
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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO
2) Fator de correção para a não-uniformidade dafluência dos fótons (quando a distância fonte detector 7 cm).
3) Correção para a radiação espalhada:
f = Mpi (d)2 = (Mi – Ms) (d + c)2.
Medindo-se em 3 distâncias distintas, teremos 3equações e 3 incógnitas (f, Ms, c). A solução é umaequação de 3ª ordem que pode ser resolvida. Seaumentarmos o número de equações vamos reduzir asincertezas associadas a essas incógnitas.
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4) Contribuição para atenuação dos fótons no ar.
A constância do fator f ao se aumentar a distância,
indica que não é necessário a correção para a
atenuação no ar.
A taxa de kerma no ar da fonte de 192Ir a uma distância
d é:
Ќ(d) = NK(192Ir). Mp = NK(192Ir). f / (d + c)2
A taxa de kerma no ar de referência pode ser escrita:
Kr = Ќ(d) . (d + c)2 / d2ref. = NK(192Ir). f
Onde d2ref = 1 m.
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5) Fatores de correção para a leitura obtida devido as
grandezas de influência:
M = L . kTP. kS. Kpol
6) Outras correções:
• Perda de sinal elétrico (fuga)
• Efeito de trânsito da fonte
• Metodologia diferente
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Usando o NK(192Ir) pode-se determinar o Kerma no ar de
referência da fonte de 192Ir:
KR = NK(192Ir) (M/t). kesp . kar . kn . d2 (Gy h-1 a 1 m) onde
M é a leitura da carga coletada corrigida para a densidade do
ar, efeito da polaridade, recombinação de íons e corrente de
fuga;
t é o tempo de irradiação;
kesp é a contribuição total da radiação espalhada para a corrente
medida pela câmara de ionização;
kar é a atenuação do ar;
kn é a correção para a não uniformidade do campo e
d é a distancia do centro da fonte ao ponto de referência da
câmara.
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Uma vez a fonte de 192Ir calibrada, pode-se calibrar a
câmara tipo poço através da equação:
NK = KR/M (Gy h-1 A-1 a 1 m) onde
NK é o coeficiente de calibração da câmara tipo poço;
KR é o kerma no ar de referência e
M é a leitura da câmara poço a ser calibrada, após correção
da densidade do ar, polarização e saturação.
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RESULTADOS
Uma concordância de 0,9%, foi o resultado entre os
coeficientes de calibração usando o método do presente
trabalho e o método usado por DeWerd da UWADCL.
O resultado da calibração de três câmaras tipo poço pelo
método do presente trabalho deu uma concordância
melhor do que 1%.
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RESULTADOS
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Quarenta e sete calibrações foram realizadas desde 2012,
para câmaras tipo poço fabricado por Standard Imaging e
PTW.
2012 3+1
2013 7+1
2014 11+1
2015 17+6
Tipos de câmaras:
Standard Imaging
HDR 1000 Plus = 29 + 1
HDR 1000 = 5 + 1
PTW = 6 + 1
RESULTADOS
A incerteza total combinada é de 1,2 %.
A incerteza total expandida expressa nos certificados
de calibração é de 2,5 % para um fator de abrangência
igual a 2 (k = 2) para um nível de confiança de 95%.
As duas tabelas a seguir mostram os parâmetros
envolvidos para a determinação das incertezas para
uma das câmaras calibradas.
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RESULTADOS
Símbolo FONTE DE INCERTEZA Tipo
Desv.
Pad. Unidade Distr. Divisor
Coef.
Sensib. u(xi)
Uk1
Medição da duração de cada
irradiaçãoB 0.208333 % retangular 1.73 1.00 0.120000
uk2 Corrente de fuga A 0.178571 % normal 1.00 1.00 0.178571
uk3 Resolução do eletrômetro B 0.100000 % retangular 1.73 1.00 0.057735
uk4
Tensão aplicada pelo eletrômetro à
câmara de ionizaçãoB 0.166667 % retangular 1.73 1.00 0.096225
uk5 Densidade do ar B 0.061254 % retangular 1.00 1.00 0.061254
uk6
Divergência do feixe de radiação da
fonteB 0.625000 % retangular 1.73 1.00 0.360844
uk7
Repetividade da medição da
correnteA 0.022808 % normal 1.00 1.00 0.022808
uk8
Coeficiente de calibração
para o 192IrB 0.950000 % normal 1.00 1.00 0.950000
uk9
Fator f usado para achar a taxa de
kerma de referência.A 0.277250 % normal 1.00 1.00 0.277250
uk10
Estabilidade a longo prazo
do dosímetroB 0.250000 % retangular 1.73 1.00 0.144338
uc = 1.09
Avaliação de incertezas na determinação da taxa de kerma no ar de
referência com câmara dedal
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RESULTADOS
Símbolo FONTE DE INCERTEZA TipoDesv.
Pad.Unidade Distr. Divisor
Coef.
Sensib.u(xi)
u1
Incerteza padrão combinada da
taxa de kerma de referênciaB 1.090000 % normal 1.00 1.00 1.090000
u2 Corrente de fuga A 0.020000 % normal 1.00 1.00 0.020000
u3
Eletrômetro (tempo, voltagem,
resolução e estabilidade)B 0.300000 % normal 1.00 1.00 0.300000
u4 Densidade do ar B 0.106221 % retangular 1.73 1.00 0.061399
u5 Anisotropia da fonte B 0.100000 % normal 1.00 1.00 0.100000
u6 Posicionamento da fonte B 0.100000 % normal 1.00 1.00 0.100000
u7
Repetitividade da leitura da
correnteA 0.390000 % normal 1.00 1.00 0.390000
uc = 1.21 %
Avaliação das incertezas na calibração da câmara tipo poço
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CONCLUSÕES
O presente método foi comparado com outro, usado
pela Universidade de Wiscosin rastreada ao NIST e no
resultado houve uma concordância menor do que 0.9%.
O Laboratório de Metrologia do LCR/UERJ em 6 de
dezembro de 2011, foi auditado pelo IRD/ CNEN e foi
autorizado por esse órgão, através do ofício CASEC
022/2011, a prestar esse Serviço de calibração. Assim
o LCR/UERJ está apto a realizar calibração de câmara
poço, em todo o território nacional, podendo ser
estendido para os usuários da América do Sul.
UERJ – LCR – LABMETRO
www.labmetroonline.com.br
INFORMAÇÕES
UERJ – LCR – LABMETRO
O LABMETRO estará, ainda neste ano, solicitando a acreditação do
serviço de calibração das câmaras de ionização tipo poço.