O controle de qualidade do feixe é fundamental para garantir os requisitos mínimos de operação aos serviços de radioterapia, visto que a avaliação de parâmetros como simetria, planura, penumbra, fatores filtro e bandeja além de outros parâmetros dosimétricos é imprescindível para garantir constância aos tratamentos radioterápicos minimizando erros na entrega da dose. A avaliação destes parâmetros em radioterapia normalmente é realizada através de câmaras de ionização, filmes radiográficos ou detectores semicondutores sendo eles diodos e MOSFETs. Nos últimos anos o crescimento da utilização da dosimetria opticamente estimulada (OSL) na dosimetria individual externa em diversos países da Europa, USA e America latina como México e Peru proporcionou a aplicação de detectores OSL também na dosimetria em radioterapia visando à avaliação de parâmetros de feixe. A técnica de OSL une características técnicas encontradas em filmes e TLD, acrescidas de novas propriedades não possíveis nas tecnologias utilizadas anteriormente, por exemplo: possibilidade de re-leitura do dosímetro, integração de dose com avaliação de doses intermediárias entre exposições no mesmo dosímetro e simplicidade no processo de leitura. Recentemente a Landauer Inc lançou no mercado americano fitas dosimétricas de OSL para a análise do perfil de dose em Tomografia Computadorizada (TC). Neste trabalho foi avaliada a utilização deste detector OSL em forma de fita, na determinação de parâmetros de qualidade em radioterapia tais como simetria e planura, fatores filtro e bandeja, porcentagem e dose profunda (PDP) e penumbra. Os resultados obtidos permitem concluir que o detector estudado se apresenta eficaz na determinação dos parâmetros de qualidade, porém a metodologia de análise de dados bem como o setup utilizado na irradiação inicial devem ser reformulados buscando obter resultados mais precisos de forma a validar a utilização deste método na rotina de trabalho em radioterapia. / Beam´s quality control is fundamental to ensure minimum operation requirements to radiotherapy services, since parameters evaluation, such as symmetry, planura, shade, filter factors and tray, amongst other ones, is necessary to guarantee stability to radiotherapy treatments, which minimize errors at dose delivery. The evaluation of those parameters in radiotherapy is normally executed through ionization compartments, radiographic films or semiconductor detectors, specifically diode and MOSFETs. Through the last years, the utilization of optically stimulated dosimetry at external individual dosimetry increased in several Europe countries, USA and Latin America countries, such as Mexico and Peru, which made it possible to apply OSL detectors at dosimetry to radiotherapy as well, in order to evaluate clusters parameters of quality. The OSL technique incorporate technical characteristics, found in films and TLD, to new proprieties, which were not available at preceding technologies, such as: possibility of dosimetry rereading, dose integration with intermediary doses evaluation between exposure at the same dosimeter and simplicity at the reading process. Recently, Launder Inc launched in the American market OSL dosimetric ribbons to dose profile analysis in computed tomography (TC). In this paper, it was analyzed this OSL tape shaped detector utilization, in order to determine parameters of quality in radiotherapy, such as symmetry and beam flatness, filter factors and tray, depth dose percentage and dose and shade. The results allowed to conclude that the studied detector is effective to determine parameters of quality. However, analysis methodology, as well as the used setup at initial irradiation, must be reformulated in order to get more accurate results, which it will allow to validate this method utilization at daily work routine in radiotherapy.

O controle de qualidade do feixe é fundamental para garantir os requisitos mínimos de operação aos serviços de radioterapia, visto que a avaliação de parâmetros como simetria, planura, penumbra, fatores filtro e bandeja além de outros parâmetros dosimétricos é imprescindível para garantir constância aos tratamentos radioterápicos minimizando erros na entrega da dose. A avaliação destes parâmetros em radioterapia normalmente é realizada através de câmaras de ionização, filmes radiográficos ou detectores semicondutores sendo eles diodos e MOSFETs. Nos últimos anos o crescimento da utilização da dosimetria opticamente estimulada (OSL) na dosimetria individual externa em diversos países da Europa, USA e America latina como México e Peru proporcionou a aplicação de detectores OSL também na dosimetria em radioterapia visando à avaliação de parâmetros de feixe. A técnica de OSL une características técnicas encontradas em filmes e TLD, acrescidas de novas propriedades não possíveis nas tecnologias utilizadas anteriormente, por exemplo: possibilidade de re-leitura do dosímetro, integração de dose com avaliação de doses intermediárias entre exposições no mesmo dosímetro e simplicidade no processo de leitura. Recentemente a Landauer Inc lançou no mercado americano fitas dosimétricas de OSL para a análise do perfil de dose em Tomografia Computadorizada (TC). Neste trabalho foi avaliada a utilização deste detector OSL em forma de fita, na determinação de parâmetros de qualidade em radioterapia tais como simetria e planura, fatores filtro e bandeja, porcentagem e dose profunda (PDP) e penumbra. Os resultados obtidos permitem concluir que o detector estudado se apresenta eficaz na determinação dos parâmetros de qualidade, porém a metodologia de análise de dados bem como o setup utilizado na irradiação inicial devem ser reformulados buscando obter resultados mais precisos de forma a validar a utilização deste método na rotina de trabalho em radioterapia. / Beam´s quality control is fundamental to ensure minimum operation requirements to radiotherapy services, since parameters evaluation, such as symmetry, planura, shade, filter factors and tray, amongst other ones, is necessary to guarantee stability to radiotherapy treatments, which minimize errors at dose delivery. The evaluation of those parameters in radiotherapy is normally executed through ionization compartments, radiographic films or semiconductor detectors, specifically diode and MOSFETs. Through the last years, the utilization of optically stimulated dosimetry at external individual dosimetry increased in several Europe countries, USA and Latin America countries, such as Mexico and Peru, which made it possible to apply OSL detectors at dosimetry to radiotherapy as well, in order to evaluate clusters parameters of quality. The OSL technique incorporate technical characteristics, found in films and TLD, to new proprieties, which were not available at preceding technologies, such as: possibility of dosimetry rereading, dose integration with intermediary doses evaluation between exposure at the same dosimeter and simplicity at the reading process. Recently, Launder Inc launched in the American market OSL dosimetric ribbons to dose profile analysis in computed tomography (TC). In this paper, it was analyzed this OSL tape shaped detector utilization, in order to determine parameters of quality in radiotherapy, such as symmetry and beam flatness, filter factors and tray, depth dose percentage and dose and shade. The results allowed to conclude that the studied detector is effective to determine parameters of quality. However, analysis methodology, as well as the used setup at initial irradiation, must be reformulated in order to get more accurate results, which it will allow to validate this method utilization at daily work routine in radiotherapy.

Desde o desenvolvimento do primeiro equipamento de Tomografia Computadorizada (TC) no começo dos anos 1970, essa modalidade de diagnóstico por imagem passou por diversas melhorias. Produção de imagens de alta qualidade e exclusivamente digitais sem a superposição de estruturas anatômicas, exames com a duração de até cinco segundos e a capacidade de detectar patologias importantes sem a necessidade de cirurgias exploratórias são algumas das grandes vantagens obtidas quando essa técnica é utilizada. Como consequência, o papel dessa modalidade diagnóstica tem crescido amplamente ao redor do mundo. Nos Estados Unidos, por exemplo, 2,2 milhões de exames de TC foram realizados em 1980, apenas 10 anos após sua implementação. Esse número cresceu para 78,7 milhões no ano de 2015. Como resultado, a dose de radiação absorvida por pacientes devido ao uso dessa técnica tem se tornado uma preocupação entre radiologistas, pesquisadores e fabricantes, levando ao desenvolvimento de diferentes metodologias para estima-la. Câmaras de ionização, dosimetria termoluminescente (TL) e, mais recentemente, dosimetria luminescente opticamente estimulada (OSL), por exemplo, têm sido amplamente aplicados para se estimar dose em órgãos in vivo, em cadáveres e em objetos simuladores (phantoms). Outra abordagem extensivamente utilizada é a computacional, baseada em simulações Monte Carlo, que pode ser utilizada na comparação com resultados experimentais. Nesse trabalho, uma abordagem experimental utilizando TLDs e OSLDs em objetos simuladores adulto e pediátrico foi utilizada. Diversas análises foram realizadas com o objetivo de estabelecer o melhor caminho para conseguir os principais resultados alcançados e a metodologia desenvolvida foi eficiente para a finalidade proposta. As características dos OSLDs foram analisadas para verificar sua aplicabilidade no estudo de doses provenientes de procedimentos de TC. As respostas dos dosímetros demonstraram homogeneidade, linearidade com o kerma no ar incidente, reprodutibilidade, possibilidade de reutilização e dependência energética. Esses dosímetros foram utilizados em objetos simuladores adulto e pediátrico para o estudo de doses provenientes de protocolos clínicos de TC selecionados após uma análise de banco de dados de pacientes coletados do Instituto de Radiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. As doses em órgãos medidas com os dosímetros foram comparadas com simulações Monte Carlo. Para órgãos contidos na região de exame, as diferenças entre doses medidas e simuladas estão no intervalo de ±20%. Esses resultados demonstraram, ainda, que o alinhamento e posicionamento incorretos do paciente antes do exame podem ocasionar um aumento maior do que 100% na dose de um órgão. / Since the development of the first Computed Tomography (CT) equipment in the early 1970s, this diagnostic imaging modality has gone through several improvements. Exclusively digital and high quality images production without superposition of anatomical structures, examinations as fast as five seconds, and the capability of diagnosing important pathologies with no need of exploratory surgeries are some of the great advantages when using this technique. As a consequence, the role of this diagnostic procedure has been widely increasing worldwide. In the US, for instance, 2.2 million CT exams were performed in 1980, only 10 years after its implementation. This number increased to 78.7 million in 2015. As a result, absorbed dose by patients due to this technique has become a concern among radiologists, researchers and manufacturers, leading to the development of different methodologies to evaluate it. Ionization chambers, thermoluminescence (TL) and, more recently, optically stimulated luminescence (OSL) dosimetry, for instance, have been widely applied in order to estimate in vivo organ doses, in post-mortem subjects and in phantoms. Another approach that has been extensively used are the Monte Carlo simulations, which can be applied in comparison with experimental results. An experimental approach to evaluate organ doses in pediatric and adult anthropomorphic phantoms by using TLDs and OSLDs was employed in the present study. Several analyses were performed in order to stablish the best way to achieve the main results in this investigation and the methodology proved to be efficient. The characteristics of the OSLDs were analyzed to verify their applicability for evaluating doses from CT procedures. The characterization included homogeneity, linearity with the incident air kerma, reproducibility, reusability and an energy-dependent response to distinct effective energies evaluation. These dosimeters were applied along with TLDs in an adult and a pediatric anthropomorphic phantoms to evaluate organ doses due to clinical CT protocols. These protocols were selected after an analysis of patient data collected from the Institute of Radiology of the School of Medicine of the University of São Paulo (Instituto de Radiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo). Organ doses measured with dosimeters were compared with Monte Carlo simulations. Differences between measured and simulated absorbed organ doses were within ±20%. Moreover, these results showed that a misalignment and incorrect positioning of the patient in the couch can increase an organ dose by more than 100%.

A alta sensibilidade e a reprodutibilidade de sinal são características de dosímetros luminescentes opticamente estimulados, que instigam seu uso no controle da qualidade e dosimetria in vivo em Radioterapia. Nesse trabalho, amostras de Al2O3, Al2O3 (1%C) e Al2O3 com diferentes concentrações de terras-raras e de nanoestruturas de carbono foram estudadas para aplicação em Radioterapia. As amostras foram obtidas pelo processo manual de mistura e maceração e inseridas em cápsulas transparentes, com exceção do material Al2O3 (1%C), que foi obtido na forma de pastilhas. Os sinais OSL para todos os materiais testados apresentaram crescimento de resposta com a dose de radiação. A concentração de 0,02% apresentou maior intensidade de sinal para todos os materiais inseridos na alumina, com exceção do carbono grafite (1%). Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas, para análises espectroscópicas e estruturais. A sensibilidade OSL do material Al2O3 (1%C) foi investigada para feixes de elétrons de 5 a 12 MeV, para feixe de fótons de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192. Diferentes características dosimétricas OSL dos materiais Al2O3 (0,02%Eu), Al2O3 (0,02%Tb), Al2O3 (0,02%ntC), Al2O3 (0,02%npC) foram investigadas para feixes de fótons de 50 kVp, de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192, em um amplo intervalo de doses. Todos os materiais apresentaram reprodutibilidade de sinal OSL (desvios menores que 1%) e homogeneidade de resposta em grupo de até ±95% (conferida para o dosímetro de Al2O3 (0,02%ntC). Todos os materiais estudados apresentaram sensibilidade satisfatória para doses de interesse clínico. Amostras OSL de Al2O3 (1% C), Al2O3 (0,02%ntC) e Al2O3 (0,02%npC) foram utilizadas para um estudo piloto de dosimetria in vivo em Radioterapia. A dosimetria in vivo sugere o possível uso dos dosímetros na rotina clínica em Radioterapia, através do estabelecimento de um protocolo de medidas, calibrações para cada feixe e energia utilizada e controle do sistema de planejamento utilizado para os cálculos de dose. / High sensitivity and signal reproducibility are characteristics of optically stimulated luminescent dosimeter, instigating it use in quality control and in vivo dosimetry in Radiotherapy. In this work, samples of Al2O3, Al2O3 (1%C) and Al2O3 with different concentrations of rare-earth and carbon nanostructures, have been studied and developed for application in Radiotherapy. Samples were obtained by manual mixing and maceration and inserted into transparent capsules, except those of Al2O3 (1%C) which were produced as pellets. The OSL signals for all tested materials showed increasing response with radiation dose. The 0.02% concentration showed the highest signal intensity for all materials inserted into alumina, with exception to carbon graphite (1%). Materials were characterized by various techniques, through spectroscopic and structural analysis. The OSL sensitivity of Al2O3 (1%C) was investigated for electron beams from 5 to 12 MeV, 6 MV photons and an Iridium-192 source. Different dosimetric characteristics of some OSL materials Al2O3 (0.02%Eu), Al2O3 (0.02%Tb), Al2O3 (0.02%ntC), Al2O3 (0.02% npC) were investigated for photons beams of 50 kVp and 6 MV and a source of Iridium-192, in a wide dose range. All materials showed reproducibility of OSL signal (deviations less than 1%) and response homogeneity up to ± 95% (conferred for the dosimeter Al2O3 (0.02%ntC). All studied materials showed satisfactory sensitivity. Samples of Al2O3 (1%C), Al2O3 (0.02%ntC) and Al2O3 (0.02% npC) were used in a in vivo dosimetry pilot study in radiotherapy. The in vivo dosimetry performed with the developed OSL dosimeters suggest its possible use in clinical practice in Radiotherapy by establishing a measure protocol, calibrations for each beam and energy used and control of the planning system used for dose calculations.

O tratamento utilizando Radioterapia em Arco Modulado Volumétrico é a modalidade mais moderna de radioterapia conformacional de forma que, com superposição de vários campos, as distribuições de dose forneçam uma perfeita conformação ao tumor, diminuindo a probabilidade de complicações nos tecidos normais adjacentes. Nesse sentido, muitos esforços estão sendo investidos para melhorar a conformidade de distribuição de dose, bem como a integração de técnicas de imagem para rastreamento de tumores e correção de variações inter e intrafração. Para isso, um intenso acompanhamento da qualidade dos processos e um programa de garantia de qualidade são fundamentais para a segurança dos pacientes e o cumprimento da legislação vigente; além do uso de diferentes metodologias de dosimetria para inter comparação e validação dos resultados. Este trabalho tem por objetivo avaliar e comparar o desempenho dos dosímetros OSL de óxido de alumínio (Al2O3:C) fabricados pela Landauer Inc. com os fabricados pela Rexon™ na dosimetria de feixes clínicos de fótons de energias altas empregados em radioterapia com tratamento em arco modulado volumétrico (VMAT) utilizando diferentes objetos simuladores. Os dosímetros foram caracterizados para radiação gama do 60Co e para feixes clínicos de fótons de 6 MV típicos de tratamentos por VMAT em condições de equilíbrio eletrônico e de dose máxima respectivamente. Testes de desempenho das leitoras TL e OSL utilizadas e repetibilidade das amostras foram avaliadas. Após realizados todos os testes, os dosímetros foram irradiados na simulação de diferentes tratamentos radioterápicos por VMAT e suas respostas comparadas ao sistema de planejamento. Todos os tipos de dosímetros apresentaram resultados satisfatórios na verificação das doses desse tipo de simulação de planejamento. Os dosímetros de Al2O3:C apresentaram resultados compatíveis entre si e validados pelos outros dosímetros e câmara de ionização. Em relação a melhor técnica, o sistema comercial OSL InLight apresenta maior praticidade e versatilidade para uso e aplicação na rotina clínica. / Treatment using Volumetric Modulated Arc Radiation Therapy is the most modern modality of conformational radiotherapy so that, with the overlapping of several fields, the dose distributions provide a perfect conformation to the tumor, reducing the probability of complications in adjacent normal tissues. In this sense, many efforts are being invested to improve dose distribution compliance as well as the integration of imaging techniques for tumor screening and correction of inter and intrafraction variations. To this end, an intensive monitoring of the quality of the processes and a quality assurance program are fundamental for patient safety and compliance with current legislation; besides the use of different dosimetry methodologies for intercomparison and validation of the results. The aim of this study is to evaluate and compare the performance of aluminum oxide (Al2O3:C) OSL dosimeters manufactured by Landauer Inc. with those produced by Rexon™ in the dosimetry of high energy photon clinical bundles used in arcuate treatment Modulated volumetric (VMAT) using different simulating objects. The dosimeters were characterized for gamma radiation of the 60Co and for clinical photon beams of 6 MV typical of treatments by VMAT under conditions of electronic equilibrium and maximum dose respectively. Performance tests of the TL and OSL readers used and repeatability of the samples were evaluated. After all tests, the dosimeters were irradiated in the simulation of different radiotherapy treatments by VMAT and their responses compared to the planning system. All types of dosimeters presented satisfactory results in verifying the doses of this type of planning simulation. The Al2O3:C dosimeters presented compatible results and validated by the other dosimeters and ionization chamber. Regarding the best technique, the OSL InLight commercial system presents greater practicality and versatility for use and application in the clinical routine.

Dosímetros Luminescentes Opticamente Estimulados (OSL) vêm sendo testados como alternativa dosimétrica no controle da qualidade e verificação de tratamentos por possuir características adequadas para esse fim, como elevada sensibilidade à radiação ionizante, alta resolução espacial e facilidade de leitura. Neste trabalho, o óxido de alumínio, dopado com diferentes concentrações de carbono (Al2O3:C), foi estudado como material dosimétrico OSL. Nanotubos de carbono de paredes simples também foi avaliado como dopante, associados ao mesmo material, Al2O3:NTC, em alguns testes preliminares de resposta em função da dose em feixes de fótons de 50 kVp. O presente trabalho apresenta o processo de fabricação do dosímetro OSL, além de testes dosimétricos envolvendo metodologia experimental e por simulação Monte Carlo com o código PENELOPE para avaliação da resposta dosimétrica do Al2O3:C em função da concentração do carbono dopante. Neste trabalho foi investigada a resposta do dosímetro OSL para doses entre 50 cGy e 1000 cGy, em um amplo intervalo de energia de feixes de fótons. Foi analisada também, a interferência do uso do dosímetro OSL de Al2O3:C nas doses superficial e profunda em tratamentos radioterápicos. O dosímetro Al2O3:C(1%) apresentou diferença percentual máxima de 12% na homogeneidade de resposta em um grupo de 100 dosímetros e linearidade de resposta entre as doses de 50 cGy e 800 cGy para feixes de fótons de alta energia de 1,25 MV, 6 MV e 15 MV. Já para feixes de fótons de baixas energias, de 50 kVp, 120 kVp e 200 kVp, o dosímetro apresentou diferença significativa entre as respostas, evidenciando dependência com a energia. Além disso, foi investigada a estabilidade do sinal OSL em função do tempo e estipulado um tempo mínimo de armazenamento do dosímetro, entre a exposição e a leitura. O dosímetro Al2O3:NTC apresentou um aumento de sensibilidade de até 30% em relação ao dosímetro Al2O3:C(1%). Os resultados encontrados neste trabalho sugerem o uso do material dosimétrico OSL estudado como ferramenta em controle da qualidade em procedimentos clínicos de rotina na Radioterapia. / Optically Stimulated Luminescent dosimeters (OSL) have been tested as a dosimetric alternative in quality control and treatment verification since they have suitable characteristics for this purpose, such as high sensitivity to ionizing radiation, high spatial resolution and readability. In this work the aluminum oxide, doped with different concentrations of carbon (Al2O3:C), was studied as OSL dosimetric material. Single-walled carbon nanotubes were also evaluated as a dopant associated with the same material, Al2O3:NTC, and preliminary tests of response to dose in photon beams of 50 kVp were performed. This work presents the fabrication process of the OSL dosimeter, and dosimetric tests involving experimental methodology and Monte Carlo simulation with PENELOPE code to evaluate the response of the dosimetric Al2O3:C as a function of the concentration of carbon dopant. In this study we investigated the response of the OSL dosimeter for doses ranging from 50 cGy to 1000 cGy in a wide range of energy of photon beams. The interference of the OSL dosimeter Al2O3:C in superficial and deep doses in Radiotherapy treatments was also analyzed. The dosimeter Al2O3:C (1%) had a maximum percentage difference of 12% in the homogeneity of a group of 100 dosimeters and presented linearity of response in a dose range of 50 cGy and 800 cGy for photon beams of high energy of 1.25 MV, 6 MV and 15 MV. As for photon beams of low energies of 50 kVp, 120 kVp and 200 kVp, the dosimeter showed a significant difference between responses, indicationg dependence on energy. In addition, we investigated the stability of the OSL signal as a function of time and set a minimum time of storage of the dosimeter, between exposure and reading. The dosimeter Al2O3:NTC showed an increased sensitivity of up to 30% over the dosimeter Al2O3:C (1%). The findings on this study suggest the use of the material studied as OSL dosimeter as a tool in quality control in routine clinical procedures in Radiotherapy.

O tratamento utilizando Radioterapia em Arco Modulado Volumétrico é a modalidade mais moderna de radioterapia conformacional de forma que, com superposição de vários campos, as distribuições de dose forneçam uma perfeita conformação ao tumor, diminuindo a probabilidade de complicações nos tecidos normais adjacentes. Nesse sentido, muitos esforços estão sendo investidos para melhorar a conformidade de distribuição de dose, bem como a integração de técnicas de imagem para rastreamento de tumores e correção de variações inter e intrafração. Para isso, um intenso acompanhamento da qualidade dos processos e um programa de garantia de qualidade são fundamentais para a segurança dos pacientes e o cumprimento da legislação vigente; além do uso de diferentes metodologias de dosimetria para inter comparação e validação dos resultados. Este trabalho tem por objetivo avaliar e comparar o desempenho dos dosímetros OSL de óxido de alumínio (Al2O3:C) fabricados pela Landauer Inc. com os fabricados pela Rexon™ na dosimetria de feixes clínicos de fótons de energias altas empregados em radioterapia com tratamento em arco modulado volumétrico (VMAT) utilizando diferentes objetos simuladores. Os dosímetros foram caracterizados para radiação gama do 60Co e para feixes clínicos de fótons de 6 MV típicos de tratamentos por VMAT em condições de equilíbrio eletrônico e de dose máxima respectivamente. Testes de desempenho das leitoras TL e OSL utilizadas e repetibilidade das amostras foram avaliadas. Após realizados todos os testes, os dosímetros foram irradiados na simulação de diferentes tratamentos radioterápicos por VMAT e suas respostas comparadas ao sistema de planejamento. Todos os tipos de dosímetros apresentaram resultados satisfatórios na verificação das doses desse tipo de simulação de planejamento. Os dosímetros de Al2O3:C apresentaram resultados compatíveis entre si e validados pelos outros dosímetros e câmara de ionização. Em relação a melhor técnica, o sistema comercial OSL InLight apresenta maior praticidade e versatilidade para uso e aplicação na rotina clínica. / Treatment using Volumetric Modulated Arc Radiation Therapy is the most modern modality of conformational radiotherapy so that, with the overlapping of several fields, the dose distributions provide a perfect conformation to the tumor, reducing the probability of complications in adjacent normal tissues. In this sense, many efforts are being invested to improve dose distribution compliance as well as the integration of imaging techniques for tumor screening and correction of inter and intrafraction variations. To this end, an intensive monitoring of the quality of the processes and a quality assurance program are fundamental for patient safety and compliance with current legislation; besides the use of different dosimetry methodologies for intercomparison and validation of the results. The aim of this study is to evaluate and compare the performance of aluminum oxide (Al2O3:C) OSL dosimeters manufactured by Landauer Inc. with those produced by Rexon™ in the dosimetry of high energy photon clinical bundles used in arcuate treatment Modulated volumetric (VMAT) using different simulating objects. The dosimeters were characterized for gamma radiation of the 60Co and for clinical photon beams of 6 MV typical of treatments by VMAT under conditions of electronic equilibrium and maximum dose respectively. Performance tests of the TL and OSL readers used and repeatability of the samples were evaluated. After all tests, the dosimeters were irradiated in the simulation of different radiotherapy treatments by VMAT and their responses compared to the planning system. All types of dosimeters presented satisfactory results in verifying the doses of this type of planning simulation. The Al2O3:C dosimeters presented compatible results and validated by the other dosimeters and ionization chamber. Regarding the best technique, the OSL InLight commercial system presents greater practicality and versatility for use and application in the clinical routine.

A alta sensibilidade e a reprodutibilidade de sinal são características de dosímetros luminescentes opticamente estimulados, que instigam seu uso no controle da qualidade e dosimetria in vivo em Radioterapia. Nesse trabalho, amostras de Al2O3, Al2O3 (1%C) e Al2O3 com diferentes concentrações de terras-raras e de nanoestruturas de carbono foram estudadas para aplicação em Radioterapia. As amostras foram obtidas pelo processo manual de mistura e maceração e inseridas em cápsulas transparentes, com exceção do material Al2O3 (1%C), que foi obtido na forma de pastilhas. Os sinais OSL para todos os materiais testados apresentaram crescimento de resposta com a dose de radiação. A concentração de 0,02% apresentou maior intensidade de sinal para todos os materiais inseridos na alumina, com exceção do carbono grafite (1%). Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas, para análises espectroscópicas e estruturais. A sensibilidade OSL do material Al2O3 (1%C) foi investigada para feixes de elétrons de 5 a 12 MeV, para feixe de fótons de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192. Diferentes características dosimétricas OSL dos materiais Al2O3 (0,02%Eu), Al2O3 (0,02%Tb), Al2O3 (0,02%ntC), Al2O3 (0,02%npC) foram investigadas para feixes de fótons de 50 kVp, de 6 MV e para uma fonte de Irídio-192, em um amplo intervalo de doses. Todos os materiais apresentaram reprodutibilidade de sinal OSL (desvios menores que 1%) e homogeneidade de resposta em grupo de até ±95% (conferida para o dosímetro de Al2O3 (0,02%ntC). Todos os materiais estudados apresentaram sensibilidade satisfatória para doses de interesse clínico. Amostras OSL de Al2O3 (1% C), Al2O3 (0,02%ntC) e Al2O3 (0,02%npC) foram utilizadas para um estudo piloto de dosimetria in vivo em Radioterapia. A dosimetria in vivo sugere o possível uso dos dosímetros na rotina clínica em Radioterapia, através do estabelecimento de um protocolo de medidas, calibrações para cada feixe e energia utilizada e controle do sistema de planejamento utilizado para os cálculos de dose. / High sensitivity and signal reproducibility are characteristics of optically stimulated luminescent dosimeter, instigating it use in quality control and in vivo dosimetry in Radiotherapy. In this work, samples of Al2O3, Al2O3 (1%C) and Al2O3 with different concentrations of rare-earth and carbon nanostructures, have been studied and developed for application in Radiotherapy. Samples were obtained by manual mixing and maceration and inserted into transparent capsules, except those of Al2O3 (1%C) which were produced as pellets. The OSL signals for all tested materials showed increasing response with radiation dose. The 0.02% concentration showed the highest signal intensity for all materials inserted into alumina, with exception to carbon graphite (1%). Materials were characterized by various techniques, through spectroscopic and structural analysis. The OSL sensitivity of Al2O3 (1%C) was investigated for electron beams from 5 to 12 MeV, 6 MV photons and an Iridium-192 source. Different dosimetric characteristics of some OSL materials Al2O3 (0.02%Eu), Al2O3 (0.02%Tb), Al2O3 (0.02%ntC), Al2O3 (0.02% npC) were investigated for photons beams of 50 kVp and 6 MV and a source of Iridium-192, in a wide dose range. All materials showed reproducibility of OSL signal (deviations less than 1%) and response homogeneity up to ± 95% (conferred for the dosimeter Al2O3 (0.02%ntC). All studied materials showed satisfactory sensitivity. Samples of Al2O3 (1%C), Al2O3 (0.02%ntC) and Al2O3 (0.02% npC) were used in a in vivo dosimetry pilot study in radiotherapy. The in vivo dosimetry performed with the developed OSL dosimeters suggest its possible use in clinical practice in Radiotherapy by establishing a measure protocol, calibrations for each beam and energy used and control of the planning system used for dose calculations.

Dosímetros Luminescentes Opticamente Estimulados (OSL) vêm sendo testados como alternativa dosimétrica no controle da qualidade e verificação de tratamentos por possuir características adequadas para esse fim, como elevada sensibilidade à radiação ionizante, alta resolução espacial e facilidade de leitura. Neste trabalho, o óxido de alumínio, dopado com diferentes concentrações de carbono (Al2O3:C), foi estudado como material dosimétrico OSL. Nanotubos de carbono de paredes simples também foi avaliado como dopante, associados ao mesmo material, Al2O3:NTC, em alguns testes preliminares de resposta em função da dose em feixes de fótons de 50 kVp. O presente trabalho apresenta o processo de fabricação do dosímetro OSL, além de testes dosimétricos envolvendo metodologia experimental e por simulação Monte Carlo com o código PENELOPE para avaliação da resposta dosimétrica do Al2O3:C em função da concentração do carbono dopante. Neste trabalho foi investigada a resposta do dosímetro OSL para doses entre 50 cGy e 1000 cGy, em um amplo intervalo de energia de feixes de fótons. Foi analisada também, a interferência do uso do dosímetro OSL de Al2O3:C nas doses superficial e profunda em tratamentos radioterápicos. O dosímetro Al2O3:C(1%) apresentou diferença percentual máxima de 12% na homogeneidade de resposta em um grupo de 100 dosímetros e linearidade de resposta entre as doses de 50 cGy e 800 cGy para feixes de fótons de alta energia de 1,25 MV, 6 MV e 15 MV. Já para feixes de fótons de baixas energias, de 50 kVp, 120 kVp e 200 kVp, o dosímetro apresentou diferença significativa entre as respostas, evidenciando dependência com a energia. Além disso, foi investigada a estabilidade do sinal OSL em função do tempo e estipulado um tempo mínimo de armazenamento do dosímetro, entre a exposição e a leitura. O dosímetro Al2O3:NTC apresentou um aumento de sensibilidade de até 30% em relação ao dosímetro Al2O3:C(1%). Os resultados encontrados neste trabalho sugerem o uso do material dosimétrico OSL estudado como ferramenta em controle da qualidade em procedimentos clínicos de rotina na Radioterapia. / Optically Stimulated Luminescent dosimeters (OSL) have been tested as a dosimetric alternative in quality control and treatment verification since they have suitable characteristics for this purpose, such as high sensitivity to ionizing radiation, high spatial resolution and readability. In this work the aluminum oxide, doped with different concentrations of carbon (Al2O3:C), was studied as OSL dosimetric material. Single-walled carbon nanotubes were also evaluated as a dopant associated with the same material, Al2O3:NTC, and preliminary tests of response to dose in photon beams of 50 kVp were performed. This work presents the fabrication process of the OSL dosimeter, and dosimetric tests involving experimental methodology and Monte Carlo simulation with PENELOPE code to evaluate the response of the dosimetric Al2O3:C as a function of the concentration of carbon dopant. In this study we investigated the response of the OSL dosimeter for doses ranging from 50 cGy to 1000 cGy in a wide range of energy of photon beams. The interference of the OSL dosimeter Al2O3:C in superficial and deep doses in Radiotherapy treatments was also analyzed. The dosimeter Al2O3:C (1%) had a maximum percentage difference of 12% in the homogeneity of a group of 100 dosimeters and presented linearity of response in a dose range of 50 cGy and 800 cGy for photon beams of high energy of 1.25 MV, 6 MV and 15 MV. As for photon beams of low energies of 50 kVp, 120 kVp and 200 kVp, the dosimeter showed a significant difference between responses, indicationg dependence on energy. In addition, we investigated the stability of the OSL signal as a function of time and set a minimum time of storage of the dosimeter, between exposure and reading. The dosimeter Al2O3:NTC showed an increased sensitivity of up to 30% over the dosimeter Al2O3:C (1%). The findings on this study suggest the use of the material studied as OSL dosimeter as a tool in quality control in routine clinical procedures in Radiotherapy.

Desde o desenvolvimento do primeiro equipamento de Tomografia Computadorizada (TC) no começo dos anos 1970, essa modalidade de diagnóstico por imagem passou por diversas melhorias. Produção de imagens de alta qualidade e exclusivamente digitais sem a superposição de estruturas anatômicas, exames com a duração de até cinco segundos e a capacidade de detectar patologias importantes sem a necessidade de cirurgias exploratórias são algumas das grandes vantagens obtidas quando essa técnica é utilizada. Como consequência, o papel dessa modalidade diagnóstica tem crescido amplamente ao redor do mundo. Nos Estados Unidos, por exemplo, 2,2 milhões de exames de TC foram realizados em 1980, apenas 10 anos após sua implementação. Esse número cresceu para 78,7 milhões no ano de 2015. Como resultado, a dose de radiação absorvida por pacientes devido ao uso dessa técnica tem se tornado uma preocupação entre radiologistas, pesquisadores e fabricantes, levando ao desenvolvimento de diferentes metodologias para estima-la. Câmaras de ionização, dosimetria termoluminescente (TL) e, mais recentemente, dosimetria luminescente opticamente estimulada (OSL), por exemplo, têm sido amplamente aplicados para se estimar dose em órgãos in vivo, em cadáveres e em objetos simuladores (phantoms). Outra abordagem extensivamente utilizada é a computacional, baseada em simulações Monte Carlo, que pode ser utilizada na comparação com resultados experimentais. Nesse trabalho, uma abordagem experimental utilizando TLDs e OSLDs em objetos simuladores adulto e pediátrico foi utilizada. Diversas análises foram realizadas com o objetivo de estabelecer o melhor caminho para conseguir os principais resultados alcançados e a metodologia desenvolvida foi eficiente para a finalidade proposta. As características dos OSLDs foram analisadas para verificar sua aplicabilidade no estudo de doses provenientes de procedimentos de TC. As respostas dos dosímetros demonstraram homogeneidade, linearidade com o kerma no ar incidente, reprodutibilidade, possibilidade de reutilização e dependência energética. Esses dosímetros foram utilizados em objetos simuladores adulto e pediátrico para o estudo de doses provenientes de protocolos clínicos de TC selecionados após uma análise de banco de dados de pacientes coletados do Instituto de Radiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. As doses em órgãos medidas com os dosímetros foram comparadas com simulações Monte Carlo. Para órgãos contidos na região de exame, as diferenças entre doses medidas e simuladas estão no intervalo de ±20%. Esses resultados demonstraram, ainda, que o alinhamento e posicionamento incorretos do paciente antes do exame podem ocasionar um aumento maior do que 100% na dose de um órgão. / Since the development of the first Computed Tomography (CT) equipment in the early 1970s, this diagnostic imaging modality has gone through several improvements. Exclusively digital and high quality images production without superposition of anatomical structures, examinations as fast as five seconds, and the capability of diagnosing important pathologies with no need of exploratory surgeries are some of the great advantages when using this technique. As a consequence, the role of this diagnostic procedure has been widely increasing worldwide. In the US, for instance, 2.2 million CT exams were performed in 1980, only 10 years after its implementation. This number increased to 78.7 million in 2015. As a result, absorbed dose by patients due to this technique has become a concern among radiologists, researchers and manufacturers, leading to the development of different methodologies to evaluate it. Ionization chambers, thermoluminescence (TL) and, more recently, optically stimulated luminescence (OSL) dosimetry, for instance, have been widely applied in order to estimate in vivo organ doses, in post-mortem subjects and in phantoms. Another approach that has been extensively used are the Monte Carlo simulations, which can be applied in comparison with experimental results. An experimental approach to evaluate organ doses in pediatric and adult anthropomorphic phantoms by using TLDs and OSLDs was employed in the present study. Several analyses were performed in order to stablish the best way to achieve the main results in this investigation and the methodology proved to be efficient. The characteristics of the OSLDs were analyzed to verify their applicability for evaluating doses from CT procedures. The characterization included homogeneity, linearity with the incident air kerma, reproducibility, reusability and an energy-dependent response to distinct effective energies evaluation. These dosimeters were applied along with TLDs in an adult and a pediatric anthropomorphic phantoms to evaluate organ doses due to clinical CT protocols. These protocols were selected after an analysis of patient data collected from the Institute of Radiology of the School of Medicine of the University of São Paulo (Instituto de Radiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo). Organ doses measured with dosimeters were compared with Monte Carlo simulations. Differences between measured and simulated absorbed organ doses were within ±20%. Moreover, these results showed that a misalignment and incorrect positioning of the patient in the couch can increase an organ dose by more than 100%.