Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2660_1.pdf: 3852471 bytes, checksum: 9008e833bfe91f8c45557c9640cbe743 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Dosímetros termoluminescentes (TL) são muito empregados para medir doses de radiação ionizante, sobretudo em dosimetria clínica e ambiental. Diversas pesquisas têm sido feitas buscando desenvolver materiais TL mais sensíveis para aplicação na dosimetria de baixas doses. Neste contexto, trabalhos recentes mostraram a possibilidade de medir doses da ordem de 0,1 mGy utilizando o quartzo natural de Solonópole (CE) após um procedimento de sensibilização com tratamentos térmicos e altas doses de radiação gama. Entretanto, para que este material possa ser utilizado como dosímetro TL é necessário estudar de forma sistemática suas propriedades dosimétricas. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades dosimétricas do quartzo natural de Solonópole (CE) sensibilizado e investigar sua aplicabilidade como dosímetro TL em exames de radiodiagnóstico convencional. Para isso, foram produzidos 95 discos de quartzo sensibilizado (6 mm x 1 mm). A variação da reprodutibilidade da resposta TL foi avaliada a partir de cinco irradiações com 10 mGy com uma fonte de raios gama de 137Cs. Para investigar a estabilidade da resposta TL deste material, os lotes foram irradiados nas mesmas condições e armazenados na ausência de luz por até 120 dias. Para estudar o comportamento da resposta TL em função do kerma no ar, as amostras foram irradiadas com raios gama de uma fonte de 137Cs com valores de kerma no ar entre 0,01 e 100 mGy. A dependência energética foi determinada a partir dos coeficientes angulares das curvas de calibração obtidas com feixes de raios X de espectro estreito (de 16 a 118 keV), e raios gama de 137Cs e 60Co. Por sua vez, a dependência angular foi determinada irradiando as amostras com feixes de raios X para ângulos entre -90° e 90°. Posteriormente, as amostras de quartzo e os dosímetros TLD-100 foram posicionados sobre um simulador antropomórfico de tórax, no centro geométrico do feixe de raios X. Estas medidas foram utilizadas para determinar o kerma no ar na superfície de entrada. O estudo das propriedades dosimétricas permitiu observar que as amostras de quartzo apresentaram reprodutibilidade, estabilidade da resposta TL e dependência angular equivalentes àquelas do TLD-100. A partir das curvas de resposta TL em função do kerma no ar, constatou-se que a resposta TL do quartzo é linear para doses entre 0,01 e 100 mGy. Além disso, observou-se que as amostras de quartzo permitiam determinar valores de kerma no ar três vezes mais baixos quando comparado aos do TLD-100. A dependência energética máxima destas amostras foi três vezes maior que a do TLD-100 e não há dependência angular para o intervalo de -45° a 45°. A sensibilidade relativa à do TLD-100 destas amostras varia entre 2 e 5 de acordo com a energia da radiação incidente. Ao utilizar estas amostras para a determinação do kerma no ar na superfície de entrada, elas apresentaram boa equivalência com os dados encontrados com o TLD-100. Conclui-se que o quartzo sensibilizado de Solonópole caracterizado pode ser empregado de maneira confiável para medir o kerma no ar na superfície de entrada em exames de raios X de tórax

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%.

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.

O estudo dos efeitos da heterogeneidade de tecidos nas doses administradas em radioterapia tem sido alvo de diversos trabalhos. A maioria deles mostra medidas \"in vitro\" em fantomas homogêneos nos quais são introduzidos materiais que simulam a presença de ossos ou de cavidades de ar. No presente trabalho optou-se por um estudo \"in vivo\" para o qual utilizou-se como instrumento de medida a dosimetria termoluminescente, bastante apropriada por motivos bem conhecidos. Foram escolhidos oito pacientes com tumor na região pélvica, tratados com raios x do Acelerador Linear de 4 MeV do Instituto de Radioterapia Osvaldo Cruz. A relação entre as doses medidas na entrada e na saída do feixe quando comparada ao valor previsto para fantomas homogêneos, indica a influência da heterogeneidade na distribuição da dose. A análise das medidas efetuadas nos oito pacientes, mostrou que a dose administrada ao centro do tumor pode ser 8% menor do que aquela planejada sem levar-se em conta a referida heterogeneidade. / Several authors investigated the effect of the heterogeneity of tissue in the dose distribution in a radiation therapy. Practically all of them carried out \"in vitro\" measurements using a solid body immersed in a water phantom, in order to simulate the inhomogeneity, such as bone, air cavity, etc. In the present work, \"in vivo\" measurements were performed utilizing thermoluminescent dosimeters, whose appropriateness and convenience are well known. Eight patients at Instituto de Radioterapia Oswaldo Cruz were selected, that were under irradiation treatments in their pelvic region. The ratio between body entry radiation dose and the corresponding exit dose, when compared to the same ratio for a homogeneous phantom, gives the influence of the heterogeneity of the tissue the radiation crosses. The results found in those eight patients have shown that \"in vivo\" measurements present a ratio about 8% smaller than in homogenous phantom case.

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.

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%.

O estudo dos efeitos da heterogeneidade de tecidos nas doses administradas em radioterapia tem sido alvo de diversos trabalhos. A maioria deles mostra medidas \"in vitro\" em fantomas homogêneos nos quais são introduzidos materiais que simulam a presença de ossos ou de cavidades de ar. No presente trabalho optou-se por um estudo \"in vivo\" para o qual utilizou-se como instrumento de medida a dosimetria termoluminescente, bastante apropriada por motivos bem conhecidos. Foram escolhidos oito pacientes com tumor na região pélvica, tratados com raios x do Acelerador Linear de 4 MeV do Instituto de Radioterapia Osvaldo Cruz. A relação entre as doses medidas na entrada e na saída do feixe quando comparada ao valor previsto para fantomas homogêneos, indica a influência da heterogeneidade na distribuição da dose. A análise das medidas efetuadas nos oito pacientes, mostrou que a dose administrada ao centro do tumor pode ser 8% menor do que aquela planejada sem levar-se em conta a referida heterogeneidade. / Several authors investigated the effect of the heterogeneity of tissue in the dose distribution in a radiation therapy. Practically all of them carried out \"in vitro\" measurements using a solid body immersed in a water phantom, in order to simulate the inhomogeneity, such as bone, air cavity, etc. In the present work, \"in vivo\" measurements were performed utilizing thermoluminescent dosimeters, whose appropriateness and convenience are well known. Eight patients at Instituto de Radioterapia Oswaldo Cruz were selected, that were under irradiation treatments in their pelvic region. The ratio between body entry radiation dose and the corresponding exit dose, when compared to the same ratio for a homogeneous phantom, gives the influence of the heterogeneity of the tissue the radiation crosses. The results found in those eight patients have shown that \"in vivo\" measurements present a ratio about 8% smaller than in homogenous phantom case.