Thesis (Ph.D)--University of Adelaide, 1955. / Typewritten copy.

More than hundred years after the discovery of X-rays different kinds of ionizing radiation are ubiquitous in medicine, applied to clinical diagnostics and cancer treatment as well. Irrespective of their nature, the widespread application of radiation implies its precise dosimetric characterization and detailed knowledge of the radiobiological effects induced in cancerous and normal tissue. Starting with in vitro cell irradiation experiments, which define basic parameters for the subsequent tissue and animal studies, the whole multi-stage process is completed by clinical trials that translate the results of fundamental research into clinical application. In this context, the present dissertation focuses on the establishment of radiobiological in vitro cell experiments at unconventional, but clinical relevant radiation qualities. In the first part of the present work the energy dependent biological effectiveness of photons was studied examining low-energy X-rays (≤ 50 keV), as used for mammography, and high-energy photons (≥ 20 MeV) as proposed for future radiotherapy. Cell irradiation experiments have been performed at conventional X-ray tubes providing low-energy photons and 200 kV reference radiation as well. In parallel, unconventional quasi-monochromatic channeling X-rays and high-energy bremsstrahlung available at the radiation source ELBE of the Forschungszentrum Dresden-Rossendorf were considered for radiobiological experimentation. For their precise dosimetric characterization dosimeters based on the thermally stimulated emission of exoelectrons and on radiochromic films were evaluated, whereas just the latter was found to be suitable for the determination of absolute doses and spatial dose distributions at cell position. Standard ionization chambers were deployed for the online control of cell irradiation experiments. Radiobiological effects were analyzed in human mammary epithelial cells on different subcellular levels revealing an increasing amount of damage for decreasing photon energy. For this reason, the assumed photon energy dependence was reconfirmed for a cell line other than human lymphocytes, an important finding that was discussed on the 2007 Retreat of the German Commission on Radiological Protection. After successful finalization of the photon experiments the focus of the present dissertation was directed to the realization of in vitro cell irradiation experiments with laser-accelerated electrons. This research was carried out in the frame of the project onCOOPtics that aims on the development of laser-based particle accelerators, which promise accelerators of potentially compact size and more cost-effectiveness suitable for a widespread medical application, especially for high precision hadron therapy. The unique properties, i.e., the ultrashort bunch length and resultant ultrahigh pulse dose rate, of these unconventional particle accelerators demand for extensive investigations with respect to potential effects on the dosimetric and radiobiological characterization. Based on the experiences gained at ELBE first experiments on the radiobiological characterization of laser-accelerated electrons have been performed at the Jena Titanium:Sapphire laser system. After beam optimization, a sophisticated dosimetry system was established that allow for the online control of the beam parameters and for the controlled delivery of dose to the cell sample. Finally, worldwide first systematic in vitro cell irradiation experiments were carried out resulting in a reduced biological effectiveness for laser-accelerated electrons relative to the 200 kV X-ray reference, irrespectively on the biological effect and cell lines examined. These successful results are the basis for future in vivo studies and experiments with laser-accelerated protons.

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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo do presente trabalho foi a avaliação do envelhecimento de um tubo de raios X com anodo de tungstênio utilizado para aplicações de radiodiagnóstico, por meio de aplicação de cargas de acordo com distribuições de cargas de trabalho da realidade brasileira e avaliações periódicas de grandezas associadas à qualidade de radiação produzida. Para o propósito deste trabalho, um sistema clínico com retificação monofásica de onda completa foi utilizado. Para avaliação em longo prazo das características do tubo de raios X relacionadas à carga de trabalho foi necessária a medição de parâmetros que pudessem representar de forma quantitativa o envelhecimento do tubo de raios X, estando estes relacionados principalmente ao desgaste do anodo. Esta medição indireta do envelhecimento do tubo levou a escolha de quatro parâmetros, alguns deles normalmente empregados na prática de controle de qualidade de equipamentos de radiologia diagnóstica: primeira e segunda camada semi-redutora (CSR), dimensões dos pontos focais, medida não invasiva do Potencial de Pico Prático e espectrometria de raios X. Estes parâmetros foram medidos inicialmente e após cada aplicação de carga pertinente. Para garantir a confiabilidade dos resultados, condições de reprodutibilidade foram estabelecidas para cada parâmetro de avaliação. As incertezas envolvidas em todos os processos de medição foram calculadas para avaliação da real contribuição dos efeitos do envelhecimento do tubo de raios X nos parâmetros não invasivos. Dentre os parâmetros avaliados, os que mostraram maior sensibilidade aos efeitos da aplicação de carga em longo prazo foram as energias médias obtidas por meio de espectrometria de raios X e as camadas semi-redutoras. Um modelo relacionado a estes parâmetros foi aplicado e estimativas da taxa de envelhecimento do tubo de raios X para diferentes tensões de aceleração e correntes anódicas foram obtidas. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

An introduction to the fundamental concepts of X-ray physics and X-ray tube design is given. This discussion also includes a brief description of various X-ray tube types available commercially for a number of different industrial applications. The design of a high-energy MgO cold cathode X-ray tube, which is to be used in an X-ray fluorescence (XRF) spectrometer, is described in detail with emphasis placed on the electron beam focusing mechanism and the theory of operation as well as the construction of the X-ray tube MgO cold cathode, which functioned as the electron emitter of the device. A detailed account is also given of the output characteristics of the X-ray tube power supply, which has a direct effect on the design requirements and consequently the performance of the X-ray tube. An investigation into the manufacture of the vacuum envelope with particular attention focused on the production of reliable metal-to-ceramic seals was performed. A number of tests were conducted especially with regard to the maximum temperature that such seals may withstand without becoming permanently damaged. These tests were essential, since high temperature gradients tend to develop in an X-ray tube during operation, which the metal-to-cerarnic seals of the tube must be capable of withstanding if damage to the device is to be avoided. The set-up of the XRF spectrometer in which the completed X-ray tube was tested is discussed, in which the X-ray current and voltage measuring techniques are described. Furthermore a detailed account of the operation of the X-ray detector system and the multichannel analyser is given, which was used to detect and record spectra of the sample elements excited by the primary radiation of the X-ray tube. Finally the measured X-ray tube performance characteristics are discussed and compared to the predicted results. / Thesis (M.Sc.Eng.)-University of Natal, Durban, 2000.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A motivação deste trabalho foi o desenvolvimento e validação de um dispositivo para realizar os testes estabelecidos na ABNT NBR IEC 60601-1-3 nas versões publicadas de 2001[1] e 2011[2]. A finalidade dos ensaios é determinar a camada semirredutora - CSR (Half Value Layer - HVL) e a filtração com equivalência de qualidade, em mmAl, dos materiais que interceptam o feixe de raios X desde a sua emissão até o dispositivo receptor de imagem de raios X. Esta filtração inclui os materiais presentes no conjunto fonte de radiação X, formado pela cúpula de proteção radiológica com o tubo de raios X inserido, pelo sistema de colimação (filtração inerente) e pelos materiais presentes nos suportes de pacientes, como mesa e bucky mural sendo que ambos incorporam dispositivo receptor de imagem que também é avaliado. No desenvolvimento foi levada em consideração a rotina da execução do ensaio, com a finalidade de diminuir ao máximo a interação do operador com o sistema, a fim de reduzir o fator humano na execução, refletindo diretamente na incerteza de medição, na diminuição do tempo de execução e na segurança radiológica. O dispositivo desenvolvido foi validado com relação aos seguintes aspectos: a) Influência do dispositivo trocador de filtros quanto ao posicionamento e distribuição dos filtros; b) Influência da pureza dos filtros de alumínio utilizados no dispositivo, e a c) Comparação entre os ensaios realizados com dispositivo de ensaio desenvolvido com relação aos ensaios realizados com um gerador de raios X de referência. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A principal finalidade deste estudo foi avaliar a dose efetiva recebida pelos profissionais de saúde no setor de hemodinâmica de um hospital universitário, na cidade de São Paulo. Para delinear o perfil dos profissionais de saúde foi utilizado um questionário auto-aplicável considerando as variáveis sociodemográficas e variáveis relacionadas ao trabalho em presença de radiação ionizante. A avaliação das doses ocupacionais foi realizada por meio de consulta aos históricos de dose individual do banco de dados da instituição, durante os anos de 2000 a 2009. Um total de 240 registros foi avaliado, envolvendo 38 profissionais ativos (2009), de diferentes categorias profissionais, entre elas, médicos, enfermeiros, tecnólogos em radiologia e auxiliares de enfermagem. As doses efetivas anuais foram comparadas com os limites estabelecidos pelas autoridades regulatórias nacionais. Com base nas doses recebidas e registradas durante o período estudado, foram selecionados cinco médicos para usar mais um dosímetro termoluminescente (em caráter experimental) na mão esquerda, durante a realização dos procedimentos de hemodinâmica. Além disso, foram averiguados os procedimentos de radioproteção adotados pelos profissionais de saúde da instituição estudada. Este estudo permitiu traçar o perfil da equipe médica que integra o serviço de hemodinâmica assim como conhecer a distribuição de suas doses em relação aos limites ao longo dos anos. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP