Neste trabalho, estão descritos os métodos de seleção, calibração e de determinação dos fatores de correção, as características físicas dos dosímetros termoluminescentes, o procedimento de cálculo para converter a leitura do dosímetro em dose absorvida e a metodologia para se determinar a dose de entrada. Foram investigadas a praticidade e a utilidade das medidas de dose de entrada com os dosímetros termoluminescentes, bem como a exatidão e a reprodutibilidade no fornecimento da dose diária. As medidas de dose de entrada foram realizadas em cinco pacientes com diagnóstico de câncer de mama tratadas com um feixe de fótons de 6 MV. Não foram detectados grandes desvios entre a dose medida e a dose esperada (os valores concordaram em ± 5%), devido à excelente estabilidade do equipamento de tratamento, ao sistema automático de verificação e à boa exatidão no ajuste diário do tratamento. Uma boa precisão pode ser alcançada quando os fatores de correção para cada parâmetro de influência na resposta do dosímetro são cuidadosamente determinados e aplicados para converter o sinal termoluminescente em dose absorvida. O estudo demonstrou a viabilidade do uso dos dosímetros termoluminescentes para a dosimetria in vivo e sua utilidade como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / Selection, calibration procedure to convert TLD signal into absorbed dose and physical characteristics at the thermoluminescent dosimeters, as well as the determination of correction factors and the methodology to determine expected entrance dose, are described in this work. Practical aspects and the utility of entrance dose measures with thermoluminescent dosimeters were investigated, as well as the exactness and the reproducibility of the daily dose release. The entrance dose measures were performed in five patients with diagnosis of breast cancer treated with a 6 MV photon beam. The measured dose and the expected dose values agreed in ± 5%, due to excellent treatment equipment stability, to automatic verification system and the good exactness in the daily treatment adjustment. Good precision can be achieved when the correction factors for each parameter of influence in the dosimeter response are carefully determined and applied to convert the thermoluminescent signal into absorbed dose. The study demonstrates the viability of thermoluminescent dosimeters use for in vivo dosimetry and its utility as part of a quality assurance program in a radiation therapy service.

As técnicas radioterápicas evoluíram muito nas últimas décadas, destacando-se a utilização de feixes segmentados por colimadores de multifolhas, os quais permitem entregar maior quantidade de dose com maior precisão espacial. Os sistemas de planejamento em radioterapia (TPS), entretanto, são em grande parte fechados, com acesso restrito aos parâmetros de cálculo de dose. Desta forma, o presente trabalho teve como principal objetivo comparar valores de dose envolvidas em tratamentos radioterápicos, medidos com a técnica de dosimetria termoluminescente (TL), usando um objeto simulador antropomórfico (Alderson Rando Phantom - ARP) como paciente, com valores de referência extraídos dos TPS em simulações realistas de tratamento. O objeto simulador continha dosímetros TL de LiF (TLD100) posicionados na pelve, no tórax, na cabeça e no pescoço, a fim de que fossem monitoradas regiões com dose homogênea (como no volume alvo planejado - PTV), regiões com gradiente de dose e regiões afastadas do PTV. As irradiações foram feitas usando técnicas de radioterapia conformacional 3D e radioterapia por modulação da intensidade do feixe (IMRT). Quatro TPS foram utilizados: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS e KonRad. Em algumas situações utilizaram-se algoritmos de cálculo implementados pelos fabricantes nos TPS; dois deles baseados em correção de heterogeneidades (Batho e pencil beam) e um deles baseado em convolução e superposição de feixes simulados (collapsed cone). Nos casos de irradiações com IMRT os algoritmos foram sempre usados. Paralelamente ao uso do ARP, utilizou-se um objeto simulador com água com objetivo de verificar o comportamento dos dosímetros TL expostos a feixes de fótons de alta energia, em comparação com câmaras de ionização cilíndricas do tipo Farmer (volume interno de 0,6 cm3). Além disso, esse objeto simulador possibilitou garantir a qualidade de suportes desenvolvidos para a câmara e para os dosímetros, nos casos de medidas em água. A irradiação da pelve do objeto simulador ARP, região com poucas heterogeneidades, revelou que o comportamento do material que o constitui é equivalente ao da água e, por isso, pode ser usado na simulação de tecido humano em feixes de radioterapia. Simulações de tratamentos revelaram compatibilidade entre valores medidos e planejados no interior do PTV, com discrepâncias menores que 2%; valores que estão dentro dos limites estabelecidos pelo ICRU62 (+7%/-5%, 2?). Nas regiões afastadas do PTV, todos os códigos de planejamento apresentaram discrepâncias relativamente grandes, evidenciando limitações no cálculo de componentes secondárias. Apesar dos algoritmos de cálculo aumentarem a concordância entre doses medidas e planejadas, não foi possível identificar diferenças entre os algoritmos pencil beam e collapsed cone. Em regiões onde havia alto gradiente de dose, as discrepâncias se tornam maiores devido à dificuldade em posicionar os dosímetros no mesmo ponto em que o cálculo é feito. Sistematicamente, observou-se que a técnica para radioterapia 3D apresenta valores de dose dentro dos limites preestabelecidos, enquanto IMRT mostra valores com maior exatidão. / The last decades noticed a massive improvement in radiotherapy techniques and the use of segmented beams produced by multileaf collimators. However, the dose radiation therapy planning systems (TPS) in use are characterized by the restriction of access to the calculation algorithms. The aim of this work was to compare dose values measured in an anthropomorphic phantom (Alderson Rando Phantom - ARP) to the reference dose values obtained from the TPS in real case simulations of radiotherapy treatments. Thermoluminescent dosimetry (TLD) technique was used to evaluate the doses. LiF dosimeters (TLD100) were positioned on the phantom pelvis, thorax, head and neck at homogeneous dose regions, as the Planned Target Volume (PTV), gradient dose regions, and areas far from PTV. The doses were delivered using two techniques, 3D conformal radiotherapy and Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT). Four TPS were used: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS and KonRad. In several situations, calculation algorithms implemented in these planning systems were employed to take heterogeneities into account: two of them were correction-based algorithms (Batho and Pencil Beam) and one of them based in beam convolution-superposition (Collapsed Cone). Furthermore, a liquid water phantom was used to compare the TLD behavior to the Farmer thimble chamber (0,6 cc internal volume) results when exposed to high-energy photon beams. It was also possible to verify the quality of the PMMA supports that wer used in the calibration of the dosimeters on clinical beam, obtaining reliable results. Both the ARP pelvis and a water phantom showed similar behavior under irradiation, indicating that, in highly homogenous regions, the ARP material can be used to simulate human soft tissues under radiotherapy treatment. Inside the PTV, the dosimetry performed in the ARP, showed compatibility between measured and planned dose values, with discrepancies smaller than 2%, which are within the ICRU62 fixed limits (+7%/-5%, 2?). When the algorithms were used, a better agreement between the experimental and planned doses was achieved, but it was not possible to discriminate the Pencil Beam and Collapsed Cone algorithms. In regions with large dose gradients, the discrepancies between experimental and planned dose values are higher as the difficulties the position of the dosimeters are more critical. The measured doses, when the 3D radiotherapy technique was used, were within the ICRU62 pre-established limits whereas the IMRT technique provider more accurate values.

A dosimetria in vivo é a verificação final da dose real administrada ao paciente e tornou-se atualmente necessária devido ao aumento da complexidade e da sofisticaçã das técnicas radioterápicas. A finalidade deste trabalho foi apresentar, verificar e avaliar alguns procedimentos básicos, práticos e viáveis para a implementação da dosimetria in vivo com dosímetros termoluminescentes na verificação de dose em um serviço de radioterapia. Para o estabelecimento do sistema dosimétrico termoluminescente, alguns testes e medições foram realizados, incluindo o procedimento de inicialização, a determinação da homogeneidade do grupo de dosímetros, a determinação do fator de correção individual de cada dosímetro, a determinação da faixa de linearidade do sistema e do coeficiente de calibração. Medições em um objeto simulador antropomórfico foram realizadas para garantir que os métodos utilizados são satisfatórios antes que estes fossem usados para medições em pacientes. Medições de dose em um paciente foram feitas em um tratamento de câncer de próstata. A metodologia proposta pode ser usada como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / In vivo dosimetry is the ultimate check of the actual dose delivered to an individual patient and has become a procedure actually necessary due to increasing complexity and sophistication of radiotherapy techniques. The purpose of the present work was to present, verify and evaluate some basic, practical and viable procedures for the implementation of in vivo dosimetry with thermoluminescent dosimeters for patient dose verification at a radiotherapy service. For the setting up of the thermoluminescent dosimetric system, several tests and measurements were carried out including the initialisation procedure, the determination of the batch homogeneity, the determination of individual correction factor of each dosimeter, the determination of linearity range of the system and its calibration coefficients. Anthropomorphic phantom measurements were taken to ensure that the methods are satisfactory before they are used for patients measurements. Patient dose measurements were carried out in a prostate cancer treatment. The proposed methodology can be used as a part of a quality assurance program in a radiotherapy service.

Neste trabalho, estão descritos os métodos de seleção, calibração e de determinação dos fatores de correção, as características físicas dos dosímetros termoluminescentes, o procedimento de cálculo para converter a leitura do dosímetro em dose absorvida e a metodologia para se determinar a dose de entrada. Foram investigadas a praticidade e a utilidade das medidas de dose de entrada com os dosímetros termoluminescentes, bem como a exatidão e a reprodutibilidade no fornecimento da dose diária. As medidas de dose de entrada foram realizadas em cinco pacientes com diagnóstico de câncer de mama tratadas com um feixe de fótons de 6 MV. Não foram detectados grandes desvios entre a dose medida e a dose esperada (os valores concordaram em ± 5%), devido à excelente estabilidade do equipamento de tratamento, ao sistema automático de verificação e à boa exatidão no ajuste diário do tratamento. Uma boa precisão pode ser alcançada quando os fatores de correção para cada parâmetro de influência na resposta do dosímetro são cuidadosamente determinados e aplicados para converter o sinal termoluminescente em dose absorvida. O estudo demonstrou a viabilidade do uso dos dosímetros termoluminescentes para a dosimetria in vivo e sua utilidade como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / Selection, calibration procedure to convert TLD signal into absorbed dose and physical characteristics at the thermoluminescent dosimeters, as well as the determination of correction factors and the methodology to determine expected entrance dose, are described in this work. Practical aspects and the utility of entrance dose measures with thermoluminescent dosimeters were investigated, as well as the exactness and the reproducibility of the daily dose release. The entrance dose measures were performed in five patients with diagnosis of breast cancer treated with a 6 MV photon beam. The measured dose and the expected dose values agreed in ± 5%, due to excellent treatment equipment stability, to automatic verification system and the good exactness in the daily treatment adjustment. Good precision can be achieved when the correction factors for each parameter of influence in the dosimeter response are carefully determined and applied to convert the thermoluminescent signal into absorbed dose. The study demonstrates the viability of thermoluminescent dosimeters use for in vivo dosimetry and its utility as part of a quality assurance program in a radiation therapy service.

O objetivo desse trabalho é confeccionar e caracterizar dosímetros luminescentes de óxido de alumínio, dopados com o elemento químico magnésio, para aplicação em dosimetria das radiações ionizantes. O óxido de alumínio é obtido pelo método do precursor polimérico; através da obtenção de resina polimérica que resulta em material cerâmico em pó após tratamentos térmicos em temperaturas específicas. As análises dosimétricas são realizadas durante ciclos de aquecimento de amostras que já tenham absorvido certa quantidade de radiação ionizante, ou dose radioativa, é a chamada Termoluminescência. Neste trabalho as fontes radioativas são emissoras de radiação- ou raios-X, que são mais presentes nos campos da radioterapia, radiodiagnóstico, geração de energia elétrica e estudos científicos. Devido às propriedades físicas do cristal, ocorre emissão de luz quando elétrons e buracos recebem energia térmica, permitindo a sua liberação de estados quânticos meta-estáveis e a recombinação com cargas opostas, liberando fótons no espectro UV/visível. A análise química por ICP AES indica as concentrações de 0,47; 0,88; 1,33; 2,61 e 3,36 mol% de Mg2+ para as cinco amostras preparadas com diferentes massas do reagente MgCO3; estes valores indicam que o procedimento para obtenção das amostras foi realizado com uniformidade adequada e, portanto, os resultados alcançados são proporcionais às concentrações de Mg2+. Inicialmente, analisando os resultados da difração de Raios-X, percebe-se que a menor temperatura utilizada para a calcinação do material cerâmico não foi suficiente para que se obtivesse a fase estrutural desejada (fase alfa), uma vez que a estrutura gama não exibiu propriedades dosimétricas para doses baixas. Este fato implicou em tratamentos térmicos adicionais em temperatura superior (1100°C). Os difratogramas obtidos comprovam a viabilidade do processo e metodologia, com amostras altamente cristalinas e ausência de fases desconhecidas que poderiam ocorrer caso houvesse contaminação. As medidas de TL acusaram uma forte emissão luminescente na região do espectro visível e UV, com picos de emissão em 125, 200, 280, 350 e 430°C, aproximadamente. Os últimos não puderam ser estudados para doses baixas, pois suas intensidades são sobrepostas pela incandescência do porta amostras. Entretanto, o pico de emissão em 200°C mostrou comportamento satisfatório e, portanto, empregado para estudos mais aprofundados. Os picos de alta temperatura (280, 360 e 430ºC) exibiram ótima resposta luminescente para altas doses absorvidas (acima de 100 Gy), sem que seu ponto de saturação fosse alcançado para doses de até 1 kGy. Variando sensivelmente a energia do feixe de irradiação foi possível determinar que a luminescência do material apresenta baixa dependência energética para energias abaixo de 40 keV, o que está de acordo com a teoria de interação energia/matéria. Acima desta energia, há diminuição do fenômeno fotoelétrico em detrimento do espalhamento Compton. As imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Transmissão detectaram, nas amostras dopadas, a presença de estruturas superficiais compostas por espinélio (MgAl2O4) sobre aglomerados de Al2O3. Este resultado faz crer que a ocorrência desta camada superficial aumenta significativamente a concentração de centros de recombinação e, conseqüentemente, a intensidade de emissão também é aumentada. / The aim of the present work is to obtain and characterize luminescent dosimeters made of magnesium doped aluminium oxide, for ionizing radiation dosimetry purposes. The material is produced by Pechini Method (US Patent 3.330.697, 1967), starting from a polymer that generates powder ceramic, after firing at predetermined temperatures. Dosimetric measurements were taken during heating cycles (Thermoluminescence) with gamma and X-rays irradiated samples. Due to physical properties of the crystal, light is emitted during heating, because of free carriers being released from trap centers and recombining with opposite sigh charges. Chemical analysis indicated the Mg2+ concentrations 0.47, 0.88, 1.32, 2.61 and 3.36 mol%; reactants masses and process parameters were adequate to obtain uniformity. From X-Ray Diffraction, samples calcinated at lower temperatures did not reach the properly structural phase. The gamma phase did not show dosimetric properties for the preferred spectra (UV/visible region). Calcinations at higher temperatures were necessary to obtain alpha phase, which exhibited TL emission. For doped sample, diffractograms indicated the occurrence of highly crystalline sample. TL glow curves showed high visible and UV emission, with peaks at 125, 200, 280, 365 and above 450°C. The lowest peak was faded within 24 hours after irradiation and those above 280°C could not be exactly determined due to peak overlapping. Nevertheless, the emission peak at 200°C showed itself a great achievement for the present work, because of its energy depth and dose response. For higher absorbed doses (above 100 Gy), the emission generated by deeper traps could be studied with more details: acceptable TL response and exponential growth were exhibited. The peak at 280 was not reported. Low energy dependence luminescence in observed for doses as high as 40 keV. This limitation is due to decreasing of photoelectric phenomena, which is responsible for charges trapping. Images obtained using Transmission Electron Microscopy detected surface layer in doped samples; such layer is composed by spinel (MgAl2O4). The presence of spinel layer increases recombination centers concentration, once luminescence enhancement was perceived for doped samples.

As técnicas radioterápicas evoluíram muito nas últimas décadas, destacando-se a utilização de feixes segmentados por colimadores de multifolhas, os quais permitem entregar maior quantidade de dose com maior precisão espacial. Os sistemas de planejamento em radioterapia (TPS), entretanto, são em grande parte fechados, com acesso restrito aos parâmetros de cálculo de dose. Desta forma, o presente trabalho teve como principal objetivo comparar valores de dose envolvidas em tratamentos radioterápicos, medidos com a técnica de dosimetria termoluminescente (TL), usando um objeto simulador antropomórfico (Alderson Rando Phantom - ARP) como paciente, com valores de referência extraídos dos TPS em simulações realistas de tratamento. O objeto simulador continha dosímetros TL de LiF (TLD100) posicionados na pelve, no tórax, na cabeça e no pescoço, a fim de que fossem monitoradas regiões com dose homogênea (como no volume alvo planejado - PTV), regiões com gradiente de dose e regiões afastadas do PTV. As irradiações foram feitas usando técnicas de radioterapia conformacional 3D e radioterapia por modulação da intensidade do feixe (IMRT). Quatro TPS foram utilizados: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS e KonRad. Em algumas situações utilizaram-se algoritmos de cálculo implementados pelos fabricantes nos TPS; dois deles baseados em correção de heterogeneidades (Batho e pencil beam) e um deles baseado em convolução e superposição de feixes simulados (collapsed cone). Nos casos de irradiações com IMRT os algoritmos foram sempre usados. Paralelamente ao uso do ARP, utilizou-se um objeto simulador com água com objetivo de verificar o comportamento dos dosímetros TL expostos a feixes de fótons de alta energia, em comparação com câmaras de ionização cilíndricas do tipo Farmer (volume interno de 0,6 cm3). Além disso, esse objeto simulador possibilitou garantir a qualidade de suportes desenvolvidos para a câmara e para os dosímetros, nos casos de medidas em água. A irradiação da pelve do objeto simulador ARP, região com poucas heterogeneidades, revelou que o comportamento do material que o constitui é equivalente ao da água e, por isso, pode ser usado na simulação de tecido humano em feixes de radioterapia. Simulações de tratamentos revelaram compatibilidade entre valores medidos e planejados no interior do PTV, com discrepâncias menores que 2%; valores que estão dentro dos limites estabelecidos pelo ICRU62 (+7%/-5%, 2?). Nas regiões afastadas do PTV, todos os códigos de planejamento apresentaram discrepâncias relativamente grandes, evidenciando limitações no cálculo de componentes secondárias. Apesar dos algoritmos de cálculo aumentarem a concordância entre doses medidas e planejadas, não foi possível identificar diferenças entre os algoritmos pencil beam e collapsed cone. Em regiões onde havia alto gradiente de dose, as discrepâncias se tornam maiores devido à dificuldade em posicionar os dosímetros no mesmo ponto em que o cálculo é feito. Sistematicamente, observou-se que a técnica para radioterapia 3D apresenta valores de dose dentro dos limites preestabelecidos, enquanto IMRT mostra valores com maior exatidão. / The last decades noticed a massive improvement in radiotherapy techniques and the use of segmented beams produced by multileaf collimators. However, the dose radiation therapy planning systems (TPS) in use are characterized by the restriction of access to the calculation algorithms. The aim of this work was to compare dose values measured in an anthropomorphic phantom (Alderson Rando Phantom - ARP) to the reference dose values obtained from the TPS in real case simulations of radiotherapy treatments. Thermoluminescent dosimetry (TLD) technique was used to evaluate the doses. LiF dosimeters (TLD100) were positioned on the phantom pelvis, thorax, head and neck at homogeneous dose regions, as the Planned Target Volume (PTV), gradient dose regions, and areas far from PTV. The doses were delivered using two techniques, 3D conformal radiotherapy and Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT). Four TPS were used: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS and KonRad. In several situations, calculation algorithms implemented in these planning systems were employed to take heterogeneities into account: two of them were correction-based algorithms (Batho and Pencil Beam) and one of them based in beam convolution-superposition (Collapsed Cone). Furthermore, a liquid water phantom was used to compare the TLD behavior to the Farmer thimble chamber (0,6 cc internal volume) results when exposed to high-energy photon beams. It was also possible to verify the quality of the PMMA supports that wer used in the calibration of the dosimeters on clinical beam, obtaining reliable results. Both the ARP pelvis and a water phantom showed similar behavior under irradiation, indicating that, in highly homogenous regions, the ARP material can be used to simulate human soft tissues under radiotherapy treatment. Inside the PTV, the dosimetry performed in the ARP, showed compatibility between measured and planned dose values, with discrepancies smaller than 2%, which are within the ICRU62 fixed limits (+7%/-5%, 2?). When the algorithms were used, a better agreement between the experimental and planned doses was achieved, but it was not possible to discriminate the Pencil Beam and Collapsed Cone algorithms. In regions with large dose gradients, the discrepancies between experimental and planned dose values are higher as the difficulties the position of the dosimeters are more critical. The measured doses, when the 3D radiotherapy technique was used, were within the ICRU62 pre-established limits whereas the IMRT technique provider more accurate values.

A dosimetria in vivo é a verificação final da dose real administrada ao paciente e tornou-se atualmente necessária devido ao aumento da complexidade e da sofisticaçã das técnicas radioterápicas. A finalidade deste trabalho foi apresentar, verificar e avaliar alguns procedimentos básicos, práticos e viáveis para a implementação da dosimetria in vivo com dosímetros termoluminescentes na verificação de dose em um serviço de radioterapia. Para o estabelecimento do sistema dosimétrico termoluminescente, alguns testes e medições foram realizados, incluindo o procedimento de inicialização, a determinação da homogeneidade do grupo de dosímetros, a determinação do fator de correção individual de cada dosímetro, a determinação da faixa de linearidade do sistema e do coeficiente de calibração. Medições em um objeto simulador antropomórfico foram realizadas para garantir que os métodos utilizados são satisfatórios antes que estes fossem usados para medições em pacientes. Medições de dose em um paciente foram feitas em um tratamento de câncer de próstata. A metodologia proposta pode ser usada como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / In vivo dosimetry is the ultimate check of the actual dose delivered to an individual patient and has become a procedure actually necessary due to increasing complexity and sophistication of radiotherapy techniques. The purpose of the present work was to present, verify and evaluate some basic, practical and viable procedures for the implementation of in vivo dosimetry with thermoluminescent dosimeters for patient dose verification at a radiotherapy service. For the setting up of the thermoluminescent dosimetric system, several tests and measurements were carried out including the initialisation procedure, the determination of the batch homogeneity, the determination of individual correction factor of each dosimeter, the determination of linearity range of the system and its calibration coefficients. Anthropomorphic phantom measurements were taken to ensure that the methods are satisfactory before they are used for patients measurements. Patient dose measurements were carried out in a prostate cancer treatment. The proposed methodology can be used as a part of a quality assurance program in a radiotherapy service.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-20T17:12:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL PARA IMPRESSÃO CAPA DURA.compressed.pdf: 5438350 bytes, checksum: 6a32a2d9accc05fb896d407a8a699c4b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T17:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL PARA IMPRESSÃO CAPA DURA.compressed.pdf: 5438350 bytes, checksum: 6a32a2d9accc05fb896d407a8a699c4b (MD5) Previous issue date: 2015-05-31 / CAPES / FACEPE / No presente trabalho, foi realizado um levantamento das doses recebidas por pacientes pediátricos, em exames radiográficos convencionais dos seios da face, realizados no Recife, PE. Para a realização do estudo, foram selecionados dois hospitais que atendem ao Sistema Único de Saúde, com alta demanda de exames pediátricos. Os dados dos pacientes e os parâmetros de irradiação utilizados em 159 exames radiográficos dos seios da face de crianças, com idades entre 0 e 15 anos, foram coletados, sendo 103 radiografias realizadas na projeção lateral (radiografia cavum) e 56 radiografias realizadas nas projeções pósteroanteriores em fronto-naso (FN) e mento-naso (MN) (radiografias Caldwell e Waters, respectivamente). Inicialmente, foram efetuadas as avaliações de desempenho dos dois equipamentos de raios X pertencentes aos hospitais. A partir dos valores dos rendimentos dos tubos de raios X e dos parâmetros de irradiação empregados nos exames, foram estimados os valores de kerma no ar na superfície de entrada (Ka,e) e produto kerma no ar-área (PK,A). Os valores de kerma no ar nas regiões dos olhos e da tireoide foram estimados utilizando dosímetros termoluminescentes (TLD-100). As doses absorvidas médias nos órgãos e a dose efetiva foram estimadas com o software PCXMC® a partir dos dados antropométricos, parâmetros de irradiação e do kerma no ar incidente (Ka,i), obtido com o rendimento. Os resultados mostraram que os valores de Ka,e variaram entre 0,065 mGy e 1,113 mGy, para radiografias cavum, entre 0,13 mGy e 7,99 mGy, para radiografias na incidência Caldwell e entre 0,13 mGy e 10,12 mGy, para radiografias na incidência Waters. Os valores do kerma no ar na região dos olhos variaram entre 0,001 mGy e 0,968 mGy, nas radiografias cavum, e 0,011 mGy e 0,427 mGy, nas incidências Caldwelll e Waters (conjuntamente). Na região da tireoide, os valores de kerma no ar variaram entre 5 μGy e 932 μGy, para as radiografias cavum, e 2 μGy e 972 μGy, para as incidências Caldwell e Waters. 90% dos valores de Ka,e estimados para os exames realizados no Hospital B encontram-se dentro do recomendado pela comunidade britânica, enquanto todos no Hospital A encontram-se acima. O fato do Hospital B apresentar valores de Ka,e dentro do aconselhado não significa que seu serviço esteja otimizado, devido a grande quantidade de filmes rejeitados, cuja imagem apresentava-se clara e inapropriada para o diagnóstico, elevando a dose final recebida pelo paciente pela repetição do exame. Os altos valores de Ka,e devem-se, principalmente, à utilização indiscriminada da grade antiespalhamento, não recomendada para pacientes desta idade. Os valores de PK,A variaram entre 5,7 mGy.cm2 e 92,3 mGy.cm2 para as radiografias cavum, entre 24,4 mGy.cm2 e 340,3 mGy.cm2 para as radiografias Caldwell e, entre 34,0 mGy.cm2 e 378,3 mGy.cm2 para as radiografias Waters. A partir dos dados pode-se concluir que há necessidade de otimização dos procedimentos radiográficos. / In this study, a survey was conducted in order to assess doses received by pediatric patients ongoing conventional radiographs of the sinuses, performed in Recife, PE. For the study, two hospitals of SUS (Sistema Único de Saúde), with high demand for pediatric examinations, were selected. Patient data and irradiation parameters were collected for 159 radiographs of the children’s sinuses with ages between 0 and 15. Among those, 103 radiographs were taken on the lateral projection (cavum radiography) and 56 radiographs were taken in posteroanterior projections in fronto-naso (FN) and mento-naso (MN) (Caldwell and Waters radiographs, respectively). Initially, the performance of the two X-ray equipment was evaluated. Air kerma values at the entrance surface (Ka,e), and air kerma area product (PK,A) were estimated using X-ray tubes output and irradiation parameters used in the examinations. Air Kerma values on the eyes and thyroid were estimated using thermoluminescent dosimeters (TLD-100). The average absorbed organ doses and effective dose were estimated at the PCXMC® software using the anthropometric data, irradiation parameters and the incident air kerma (Ka,i) obtained with the x-ray tube output. The results showed that Ka,e values varied between 0.065 and 1.113 mGy for cavum radiographs; between 0.13 and 7.99 mGy for Caldwell’s view; and between 0.13 and 10.12mGy for Waters’ view. The air kerma values in at the eye region varied from 0.001 mGy to 0.968 mGy for cavum radiographs, and from 0.011 mGy to 0.427 mGy for Caldwell and Waters’ views (together). In the thyroid region air kerma values ranged from 5 μGy to 932 μGy for cavum view and from 2 μGy to 972 μGy for Caldwell and Waters’ views. Tests performed at Hospital B have shown that 90% of the Ka,e values estimated during exams are within the recommended values by British Commonwealth, while all the Ka,e values in the Hospital A were above it. However, even though Hospital B presented Ka,e values within recommended values, this service was not optimized, due to the large amount of rejected films, whose image were inappropriate for diagnosis resulting in increased dose by the patient re-examination. The high Ka,e values are due mainly to the indiscriminate use of anti-scatter grid, not recommended for patient ages assessed in this study. PK,A values varied between 5.7 and 92.3 mGy.cm2 for cavum radiographs, between 24.4 and 340.3 mGy.cm2 for Caldwell’s view and between 34.0 and 378.3 mGy.cm2 for Waters’ view. Thus, it was concluded that there is need for optimization of radiographic procedures.

Desde o seu desenvolvimento na década de 1970 a tomografia computadorizada (TC) passou por grandes mudanças tecnológicas, tornando-se uma importante ferramenta diagnóstica para a medicina. Consequentemente o papel da TC em diagnóstico por imagem expandiu-se rapidamente, principalmente devido a melhorias na qualidade da imagem e tempo de aquisição. A dose de radiação recebida por pacientes devido a tais procedimentos vem ganhando atenção, levando a comunidade científica e os fabricantes a trabalharem juntos em direção a determinação e otimização de doses. Nas últimas décadas muitas metodologias para dosimetria em pacientes têm sido propostas, baseadas especialmente em cálculos utilizando a técnica Monte Carlo ou medições experimentais com objetos simuladores e dosímetros. A possibilidade de medições in vivo também está sendo investigada. Atualmente as principais técnicas para a otimização da dose incluem redução e/ou modulação da corrente anódica. O presente trabalho propõe uma metodologia experimental para estimativa de doses absorvidas pelos pulmões devido a protocolos clínicos de TC, usando um objeto simulador antropomórfico adulto e dosímetros termoluminescentes de Fluoreto de Lítio (LiF). Sete protocolos clínicos diferentes foram selecionados, com base em sua relevância com respeito à otimização de dose e frequência na rotina clínica de dois hospitais de grande porte: Instituto de Radiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (InRad) e Instituto do Câncer do Estado de São Paulo Octávio Frias de Oliveira (ICESP). Quatro protocolos de otimização de dose foram analisados: Auto mA, Auto + Smart mA, Baixa Dose (BD) e Ultra Baixa Dose (UBD). Os dois primeiros protocolos supracitados buscam redução de dose por meio de modulação da corrente anódica, enquanto os protocolos BD e UBD propõem a redução do valor da corrente anódica, mantendo-a constante. Os protocolos BD e UBD proporcionaram redução de dose de 72,7(8) % e 91(1) %, respectivamente; 16,8(1,3) % e 35,0(1,2) % de redução de dose foram obtidas com os protocolos Auto mA e Auto + Smart mA, respectivamente. As estimativas de dose para os protocolos analisados neste estudo são compatíveis com estudos similares publicados na literatura, demonstrando a eficiência da metodologia para o cálculo de doses absorvidas no pulmão. Sua aplicabilidade pode ser estendida a diferentes órgãos, diferentes protocolos de CT e diferentes tipos de objetos simuladores antropomórficos (pediátricos, por exemplo). Por fim, a comparação entre os valores de doses estimadas para os pulmões e valores de estimativas de doses dependentes do tamanho (Size Specific Dose Estimates SSDE) demonstrou dependência linear entre as duas grandezas. Resultados de estudos similares exibiram comportamentos similares para doses no reto, sugerindo que doses absorvidas pelos uma órgãos podem ser linearmente dependente dos valores de SSDE, com coeficientes lineares específicos para cada órgão. Uma investigação mais aprofundada sobre doses em órgãos é necessária para avaliar essa hipótese. / Since its development in 1970s the computer tomography (CT) technique have gone through major technological advances, becoming an important diagnostic tool in medicine. Consequently the role of CT in diagnostic imaging expanded rapidly, mainly due to improvements in image quality and speed of acquisition. The radiation dose imparted in patients undergoing CT scans has gained attention, leading the radiology community (radiologists, medical physicists and manufacturers) to work together towards dose estimation and optimization. New methodologies for patients dosimetry have been proposed in the past decades, based specially on Monte Carlo calculations or experimental measurements with phantoms and dosimeters. In vivo methodologies are also under investigation. Current dose optimization strategies include mainly tube current reduction and/or tube current modulation. The present work proposes a methodology to experimentally estimate lung absorbed doses due to clinical CT protocols using an adult anthropomorphic phantom and Lithium Fluorite (LiF) thermoluminescent dosimeters (TLD). Seven clinical protocols were selected for phantom irradiation, based on their relevance regarding dose optimization and frequency in two major hospitals routine: the Institute of Radiology from the Medical Faculty from the University of São Paulo (Instituto de Radiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo InRad) and the Cancer Institute of the State of São Paulo Octávio Frias de Oliveira (Instituto do Câncer do Estado de São Paulo Octávio Frias de Oliveira ICESP). Fours thorax protocols for dose optimization were analyzed: Auto mA, Auto + Smart mA, Low Dose (LD) and Ultra Low Dose (ULD) thorax. The first two aforementioned protocols seek dose reduction by tube current modulation, while the last two propose a decrease on the constant tube current value. Values of 72.9(8) % and 91(1) % of lung dose reduction were achieved with LD and ULD protocols, respectively. Auto mA and Auto + Smart mA provided 16.8(1.3) % and 35.0(1.2) % of lung dose reduction, respectively. The results from all analyzed protocols are compatible with similar studies published in literature, demonstrating the efficiency of the methodology to lung absorbed dose estimation. Its applicability could be extended to different organs, different clinical CT protocols and pediatric phantoms. Moreover, comparison of lung absorbed doses and Size Specific Dose Estimates (SSDE) for the studied protocols exhibited a tendency of linear dependency. Results from similar studies demonstrate a similar behavior between rectal doses and SSDE, suggesting that organ absorbed doses and SSDE values may be linearly dependent, with organ-specific linear coefficients. Further investigation in organ doses is necessary to evaluate this assumption.

Medidas de Termoluminescência (TL), Luminescência Opticamente Estimulada (LOE), EPR (Ressonância Paramagnética de Elétron) e RL (Radioluminescência) foram obtidas de amostras de óxido de alumínio e óxido de alumínio dopado com magnésio. As amostras foram calcinadas em três diferentes temperaturas (1100, 1350 e 1600°C) para observar a variação do comportamento das propriedades luminescentes. Ao final, constatou-se que a temperatura de calcinação é um parâmetro de grande importância para a produção de materiais dosimétricos, pois a amostra com melhores resultados LOE foi o material sem dopante tratada a 1600°C. Em trabalhos anteriores, a composição de óxido de alumínio dopado com magnésio havia apresentado nanoestruturas de aluminato de magnésio, observadas através de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), que influenciaram a sensibilidade do material à radiação. Amostras de aluminato de magnésio puro e dopado com terras raras foram obtidas na forma de pó e calcinadas a 1100, 1350 e 1600°C. Medidas de TL e LOE de amostras irradiadas com fonte de partículas foram analisadas e comparadas com resultados de EPR e Difração de Raios-X (DRX). Como resultado, foi concluído que, nas condições trabalhadas, somente o elemento gadolínio proporcionou aumento de emissão LOE e TL no espectro visível. DRX indicou a formação dos compostos Al5Er3O12 e Al5Yb3O12; gadolínio e európio também formaram estruturas secundárias que não puderam ser determinadas. A partir do óxido de alumínio em pó, foram produzidos alvos para deposição de filmes finos empregando um sistema de sputtering magnetron e lâminas de silício monocristalino (100) tipo P para substrato. Parâmetros de deposição e de tratamento térmico foram variados de modo a produzir amostras com diferentes características. Curvas de TL foram levantadas e analisadas com relação aos resultados de DRX. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram obtidas de algumas amostras para visualizar o estado dos filmes depositados após tratamentos térmicos de 500 e 1100°C. Resultados mostraram a formação de picos de difração de a-Al2O3 em algumas das amostras espessas. Medidas de TL de amostras expostas à radiação ambiente exibiram picos de emissão em posições que variaram de acordo com a composição e espessura do filme depositado. / Thermoluminecent (TL), Optically Stimulated Luminescence (OSL), EPR (Electron spin Resonance) and Radioluminescence (RL) measurements were obtained from aluminum oxide and magnesium doped aluminum oxide samples. The samples were calcinated at three different temperatures (1100, 1350 and 1600°C) in order to observe variation of luminescent properties. As results, it was found that the calcination temperature is of great importance in the production of dosimetric materials, since the undoped sample calcinated at 1600°C showed the highest sensibility. In early works, magnesium doped aluminum oxide samples exhibited the formation of nanostructured layer composed by magnesium aluminate, observed using Transmission Electron Microscopy (TEM), which induced an increase of the luminescent properties. Samples of undoped and rare-earths doped magnesium aluminate, calcinated at 1100, 1350 and 1600°C, were produced. TL and OSL measurements were obtained from irradiated aliquots, analyzed and compared to EPR and XRD results. Results showed that, under the parameters used in this work, only gadolinium doped samples exhibited increase in TL and OSL emissions. XRD indicated the formation of Al5Er3O12 and Al5Yb3O12 structures in doped samples; gadolinium and europium doped samples also showed new structures, which couldnt be identified. Powder aluminum oxide was used to produce deposition targets, which were employed in the deposition of thin films over P type monocrystalline silicon (100) wafers. Variations of deposition parameters and heat treatment induced the formation of thin films with different characteristics, observed by XRD and luminescent analysis (TL). XRD results indicated the occurrence of alpha-Al2O3 in some of the thick films. Samples exposed to natural radiation produced TL emission in the visible spectrum.