Neste trabalho foi padronizado o método de obtenção da solução Fricke gel desenvolvida no IPEN. Foram comparados os resultados obtidos para diferentes qualidades do gel utilizado na preparação das soluções e a influência da concentração de gelatina na resposta das soluções dosimétricas. Testes de desempenho tais como: resposta em função da dose, limites mínimo e máximo de detecção, reprodutibilidade da resposta, entre outros, foram realizados utilizando diferentes tipos de radiação e empregando as técnicas de espectrofotometria de Absorção Óptica (AO) e Ressonância Magnética (RM). Os intervalos de dose determinados para radiação gama do Co 60 e fótons de 6 MeV estão entre 0,4 e 30,0 Gy e entre 0,5 e 100,0 Gy , empregando as técnicas de AO e RM, respectivamente. Um estudo de difusão dos íons férricos na solução foi realizado para a determinação do intervalo de tempo ótimo entre a irradiação e a avaliação das amostras; as imagens por RM podem ser obtidas com boa nitidez até 2,5 horas após a irradiação. Também foi desenvolvido um simulador esférico constituído de solução Fricke gel preparada com 5% de gelatina 270 Bloom (qualidade nacional), para a avaliação tridimensional de dose empregando a técnica de Imageamento por Ressonância Magnética (IRM). A solução Fricke gel preparada com gelatina 270 Bloom , que, além do baixo custo, pode ser adquirida facilmente no mercado nacional, apresenta resultados satisfatórios quanto à facilidade de manuseio, sensibilidade, reprodutibilidade da resposta e consistência. Os resultados obtidos confirmam sua aplicabilidade na dosimetria tridimensional pela técnica de IRM. / This study standardized the method for obtaining the Fricke gel solution developed at IPEN. The results for different gel qualities used in the preparation of solutions and the influence of the gelatin concentration in the response of dosimetric solutions were compared. Type tests such as: dose response dependence, minimum and maximum detection limits, response reproducibility, among others, were carried out using different radiation types and the Optical Absorption (OA) spectrophotometry and Magnetic Resonance (MR) techniques. The useful dose ranges for Co 60 gamma radiation and 6 MeV photons are 0,4 to 30,0 Gy and 0,5 to 100,0 Gy , using OA and MR techniques, respectively. A study of ferric ions diffusion in solution was performed to determine the optimum time interval between irradiation and samples evaluation; until 2,5 hours after irradiation to obtain sharp MR images. A spherical simulator consisting of Fricke gel solution prepared with 5% by weight 270 Bloom gelatine (national quality) was developed to be used to three-dimensional dose assessment using the Magnetic Resonance Imaging (MRI) technique. The Fricke gel solution prepared with 270 Bloom gelatine, that, in addition to low cost, can be easily acquired on the national market, presents satisfactory results on the ease of handling, sensitivity, response reproducibility and consistency. The results confirm their applicability in the threedimensional dosimetry using MRI technique.

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Resumo: Foi implementado um instrumento com a finalidade de medir a intensidade (taxa de fluência de energia) de fótons na faixa de mamografia (22 a 33 kVp) e a tensão do tubo de um mamógrafo. O instrumento é constituído por uma câmara com sensor piroelétrico de metaniobato de chumbo (PbNb2¬O¬¬6) e seu circuito de condicionamento de sinais. Utilizou-se poliácido lático para confeccionar a câmara piroelétrica em uma impressora 3D. O circuito de condicionamento de sinais é um conversor corrente-tensão de alta sensibilidade. A intensidade da radiação foi determinada a partir da taxa de exposição medida com uma câmara de ionização. Uma simulação do espectro de emissão do molibdênio, na faixa de 22 a 33 kVp, foi realizada com o sensor piroelétrico e o software DTSA-II, e comparada com a o feita com um sensor de Si(Li), comumente empregado. Os resultados obtidos mostram que a resposta do instrumento implementado é linear com a tensão do tubo de raios-X e com a intensidade da radiação, e que o espectro de emissão do molibdênio pode ser determinado com o instrumento piroelétrico. / Abstract: An instrument to measure the intensity (energy fluence rate) of photons in the mammography range (22 to 33 kVp) and the tube voltage of a mammograph. The instrument consists of a chamber with a pyroelectric sensor of lead methaniobate (PbNb2O6) and its signal conditioning circuit. Polyacid was used to make the pyroelectric chamber in a 3D printer. The signal conditioning circuit is a high sensitivity current-voltage converter. The intensity of the radiation was determined from the exposure rate measured with an ionization chamber. A simulation of the emission spectrum for molybdenum, in the range of 22 to 33 kVp, was performed with the pyroelectric sensor and the DTSA-II software, and compared to that simulated using the commonly used Si (Li) sensor. The results show that the response of the implemented instrument is linear with the X-ray tube voltage and the intensity of the radiation, and that the emission spectrum of molybdenum can be determined with a pyroelectric instrument. / Mestre

Historicamente a radioterapia é divida em radioterapia externa, braquiterapia e radioisotopoterapia sistemática. As diferenças entre as três está no posicionamento da fonte de radiação com respeito ao corpo humano. Na radioterapia externa a fonte fica a uma certa distância do paciente, já no caso da braquiterapia as fontes podem ser inseridas dentro de cavidades do corpo ou implantadas diretamente nos tecidos. Na radioisotopoterapia sistemática isótopos radiativos são administrados por via oral ou venosa. Dessas três a radioterapia externa é a mais usada pois, ela permite realizar planejamentos de radioterapia em três dimensões (3D), partindo inicialmente de uma tomografia computadorizada da região do tumor. O planejamento baseado na tomografia computadorizada permite que a distribuição da radiação nos tecidos seja feito com mais precisão evitando assim, que os tecidos sadios sejam afetados. Nesse trabalho a radioterapia externa convencional, foi implementada e executada para um tratamento de próstata com implantes metálicos, usando 4 campos de irradiação (0, 90, 180, 270 graus) e uma dose total planejada de 70 Gy fracionada em 35 sessões, cada uma com 2 Gy. Em qualquer tipo de tratamento que envolva a radiação ionizante é exigido um controle de qualidade para assim, determinar se a dose inicialmente planejada será entregue ou não ao tumor. Idealmente deveria ser implementado um controle de qualidade em três dimensões mas, até o momento não há um dosímetro 3D consolidado na rotina clinica. No entanto, o uso de géis poliméricos associados à técnica de leitura de dose com imagem de ressonância magnética (IRM) possibilita a dosimetria tridimensional. Nesse contexto, é aplicada a dosimetria 3D usando para isso, o gel magic com formaldeído (magic-f). Além da dosimetria 3D, foram realizadas medidas de dose absorvida por meio de dosimetria pontual, para tal fim são utilizados dosímetros termoluminescentes e de alanina. Na avaliação da distribuição de dose feita pelo planejamento e a medida com o gel é usado a análise gama (3%/3mm), neste caso, a distribuição de dose medida concorda com a distribuição de dose planejada TPS. A análise gama apresenta um porcentagem de aprovação do 93%. Os valores de dose absorvida na interface osso-metal determinados pelos dosímetros TL apresentam um aumento de 1,73 Gy na região do osso sacro e outros aumentos entre o 0,16 e 0,33 Gy foram encontrados em regiões como a cabeça do fêmur e quadril. Esses aumentos na dose foram só para duas sessões com doses entregadas ao fantom de 2 Gy. De igual maneira para os dosímetros de alanina se encontro um aumento na dose de 1,22 e 2,42 Gy na região do osso sacro. O planejamento feito nesse caso foi de 6 Gy. Os resultados evidentemente mostram como as inomogeneidades de um material com número atómico alto, gera perturbações sobre as distribuições de dose inicialmente planejadas. / Historically, Radiotherapy is divided into external radiotherapy, brachytherapy and systemic radioisotopotherapy. The difference between the three lies in the position of the radiation source regarding the human body. In external radiotherapy the source is at a certain distances of patient, and in the case of brachytherapy, this source can be inserted into cavities of body or implanted directly in the tissues. In systemic radiotherapy radioisotopes are administered orally or intravenously. Of these three, external radiotherapy is the most used because it allows planning of radiotherapy in three dimensions (3D), starting from a CT scan of the tumor region. Computed tomography planning allows the distribution of radiation in the tissues to be more accurate thus avoiding, that healthy tissues are affected. In our case, conventional external radiotherapy was implemented and executed for a prostate treatment with metal implants, using 4 irradiation fields (0, 90, 180, 270 degrees) and a total planned dose of 70 Gy fractioned in 35 sessions each with 2 Gy. In any type of treatment involving ionizing radiation, quality control (QC) is required to determine if the dose initially planned is delivered or not to the tumor. Ideally, a quality control should be implemented in three dimensions but to date there is no consolidated 3D dosimeter system in the clinic routine. However, the used of polymeric gels associated with magnetic resonance image (IRM) allow three-tridimensional dosimetry. In this context, the 3D dosimetry is applied using the magic gel with formaldehyde (magic-f). In addition to 3D dosimetry, absorbed dose measurements were performed by means of a dose in a point, using thermoluminescent and alanine dosimeters. The comparison of dose distributions calculated by TPS and measured in the gel was made using by gamma analysis (3% / 3mm), in this case, the distribution of dose measurement agrees with the distributions expected by TPS. The analysis shows a percentage of approval of 93%. The absorbed dose values at the bone-metal interface determined by the TL dosimeters, presented a 1.73 Gy increase in the region of the sacral bone, and another increases between 0,16 and 0,33 Gy were found in the regions as the head of the femur and the hip. These dose increases were only for two sessions with doses delivered to the phanton of 2 Gy. Similarly for alanine dosimeters were found increases in the dose of 1.22 and 2.42 Gy in the region of sacral bone. The planning done in this case was 6 Gy. The results evidently show how the inomogeneities of a material with a high atomic number generate disturbances over the initially planned dose distributions.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3314_1.pdf: 5772499 bytes, checksum: 7f9d795fe1b6dce103b1a1696b26eb1a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Os avanços tecnológicos na área da geração de imagens médicas com radiações ionizantes possibilitaram a realização de intervenções invasivas que têm beneficiado diversas áreas da medicina, destacando-se entre essas as intervenções em cardiologia intervencionista. Apesar dos benefícios, os procedimentos intervencionistas geralmente envolvem o uso de longos tempos de exposição à radiação e representam, para pacientes e trabalhadores, um risco maior do que o de outros procedimentos nos quais também há exposição à radiação. Este trabalho apresenta os resultados da dosimetria realizada em médicos e pacientes (pediátricos e adultos) durante intervenções cardíacas percutâneas e procedimentos de diagnóstico, realizados no período de abril de 2007 a agosto de 2010, em um hospital de referência na cidade de Recife, Pernambuco. As medidas dosimétricas foram tomadas em 143 procedimentos, dos quais 118 foram realizados em pacientes adultos e 25 em pacientes pediátricos, estes com doença cardíaca congênita. Os procedimentos foram realizados por meio de um angiógrafo monoplanar Philips (modelo Allura 12), equipado com intensificador de imagem. A dosimetria de pacientes foi realizada pelo emprego de filmes radiocrômicos e de parâmetros de indicação de dose apresentados pelo equipamento angiográfico; e para a dosimetria nos médicos se utilizaram dosímetros termoluminescentes distribuídos no corpo e nas vestimentas de proteção dos profissionais. Durante os procedimentos clínicos, foram registrados parâmetros de irradiação e informações como: número de imagens, tempo acumulado em fluoroscopia; magnitude do kerma ar cumulativo no ponto de referência IRP [Ka,r], entre outras. Os resultados da dosimetria de pacientes mostraram valores de kerma ar na superfície de entrada da pele do paciente [Ka,e], variando de 240 a 5.897 mGy, nos pacientes adultos, e de 45 a 1.079 mGy nos pacientes pediátricos. A máxima dose absorvida na superfície (MDA) da pele do paciente variou de 649 a 4.180 mGy, nos pacientes adultos, e de 214 a 487 mGy, nos pacientes pediátricos. Seguindo orientações de guias de acompanhamento de pacientes, os pacientes que apresentaram MDA maior que 3 Gy ou Ka,r maior que 5 Gy foram avaliados, pelos médicos, após 14 dias do procedimento e não se observou a ocorrência de lesões. Com relação aos médicos, a dose efetiva média por procedimento foi 5,2 μSv em procedimentos de diagnóstico com pacientes adultos e de 4,5 μSv com pacientes pediátricos. Nos procedimentos de intervenção, os valores foram 10,8 μSv e 6,4 μSv, em procedimentos com pacientes adultos e pediátricos, respectivamente. Os valores de dose equivalente por procedimento, mais altos, medidos no corpo dos médicos, foram: 922 μSv no pé esquerdo, 514 μSv no pé direito, 382 μSv nas mãos e 150 μSv nos olhos, em procedimentos com pacientes adultos. Com pacientes pediátricos, os valores foram: 123, 127, 1.188 e 224 μSv, respectivamente. A ausência de acessórios de proteção (tela e saiote pumblíferos) e EPIs específicos (óculos e luvas) são explicações para os valores altos registrados. Dependendo do número de procedimentos, as doses recebidas pelos médicos podem exceder os limites de dose anual (150 mSv para o cristalino dos olhos e 500 mSv para extremidades) estabelecidos por normas nacionais e internacionais

Em radioterapia a entrega de doses deve apresentar incerteza máxima de 5%. Para isso, realiza-se o controle de qualidade dos equipamentos usados. Para feixes de raios X de kilovoltagem (kV), a câmara de ionização (CI) de ar-livre é instrumento de referência para determinar o kerma no ar. Na prática clínica, são usadas CIs de placas paralelas, dependendo da energia dos feixes. Segundo o TRS-398, as CIs usadas nestes feixes deveriam ser calibradas em dose absorvida na água, no entanto, no Brasil ainda não há um método implantado para este tipo de calibração. Para agravar a situação, atualmente, não se tem também disponíveis no Brasil serviços de calibração para CI em kerma no ar ou exposição nesta faixa de energia e muitos serviços ainda utilizam feixes kV, com a sua dosimetria mantida pelas condições disponíveis em cada serviço. Essa pesquisa tem o objetivo de estudar a resposta do TLD quando irradiado com feixes de kV, a fim de obter uma alternativa dosimétrica para verificações de doses nestes feixes. Utilizamos dois grupos com 100 TLDs, que foram calibrados por uma fonte de Césio-137. Quatro equipamentos diferentes de raios X de kV foram usados para levantamento de curvas relacionando as doses lidas pelos TLDs e as doses calculadas pela dosimetria de cada equipamento. Para o estudo da dependência energética, realizamos correções nas medidas utilizando três diferentes métodos. Após observarmos que os fatores de correção da dependência energética variam quando comparados entre si, calculamos o valor médio desses fatores e os utilizamos como fator de correção ótimo, obtendo variações médias de -2,8% entre as doses entregues em comparação com as doses lidas, sendo a máxima variação 17% e a mínima variação -23% entre os equipamentos. / In radiotherapy the doses must be delivered with a maximum deviation of 5% in comparison to those planned. Therefore, it\'s necessary to ensure the quality of the equipment used. For kilovoltage (kV) X-rays beams the dosimetry standard reference instrument is a free-air ionization chamber (IC). In usual clinical procedures, plane-parallel IC are used, depending on the beam\'s energy. The TRS-398 says that the ionization chambers used for those beam should be calibrated in absorbed dose to water; nevertheless there is not a method for such a calibration in Brazil. Nowadays, there isn\'t even an available IC calibration service in air kerma or exposure in this range of energy in the country, a lot of services in Brazil still make good use of kV radiation therapy and its dosimetry is limited by the local available conditions. This research\'s goal is to study the thermoluminescent dosimeter (TLD) response when irradiated by kV beams to come up with a dosimetric alternative for the verification of absorbed doses for those beams. We have used two groups composed by 100 TLDs each, whose calibration was done using a source of Cesium-137. Four different kV X-rays equipments were used to create the curves showing the relation between TLDs response and the actual doses calculated by the dosimetry used for each equipment. Three different methods were used to study the dosimeters energetic dependency. After we noticed that the factors obtained using each method were considerably different from each other in the same group, we calculated the mean values of these groups of factors and we set the mean values as an optimal correction factor. We obtained mean deviations of -2.8% among the doses delivered in comparison to the TLDs doses responses - the maximum deviation was 17% and the minimum was -23% among the equipaments tested.

A dosimetria in vivo é uma ferramenta essencial para programas de garantia de qualidade no campo da radioterapia, sendo um procedimento comumente realizado com TLDs ou diodos. No entanto, um dosímetro que vem em crescente popularidade nos últimos anos é o detector do tipo transistor de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor (MOSFET). Os dosímetros MOSFET preenchem todas as características necessárias para realização da dosimetria in vivo, uma vez que possuem tamanho pequeno, boa precisão e viabilidade de medição, além de seu fácil manuseio. No entanto, seu verdadeiro diferencial é permitir a leitura de dose em tempo real, possibilitando intervenção imediata na correção de desvios de parâmetros físicos e na antecipação de pequenas alterações anatômicas no paciente durante um tratamento. Assim, foi proposta a caracterização dosimétrica do detector microMOSFET TN-502RDM-H e a construção de seu respectivo modelo computacional em MCNP6. Os resultados mostraram que o dosímetro MOSFET possui boa reprodutibilidade, boa linearidade e independência energética para feixes de altas energias de fótons e elétrons. Com relação a linearidade, destaca-se o excelente desempenho do detector MOSFET para valores doses acima de 50cGy, tendo apresentado uma precisão de 0,3%. Além disso, foi obtido um fator de calibração único, considerando fótons e elétrons de altas energias, com 2,9% de reprodutibilidade. Também foram constatadas dependências angulares de 4% e 13% para irradiações com e sem a condição de equilíbrio eletrônico, respectivamente. Foi encontrada uma diferença de 8% na resposta entre fótons de baixas energias nas qualidades RQR 3 e RQR 10. Com relação ao modelo computacional, a utilização das técnicas caracterização estrutural de MEV e EDS possibilitaram estimar a geometria e a composição do dispositivo MOSFET. Dos resultados do modelo computacional, ressalta-se a excelente concordância da dependência energética simulada em MCNP6 com a calculada analiticamente e também com a literatura. Por fim, o dosímetro MOSFET mostrou bom desempenho dosimétrico, confirmando seu potencial clínico; fato este que, certamente, contribui para sua maior aceitação na radioterapia. Somado a isto, a obtenção de um modelo computacional adequado proporciona um leque de oportunidades para trabalhos futuros, possibilitando o aprimoramento do instrumento nos mais diversos procedimentos de tratamento do câncer por radiação. / In vivo dosimetry is an essential tool for quality assurance programs in the field of radiotherapy, being a commonly performed procedure with TLDs or diodes. However, a dosimeter coming in popularity growing in recent years is the metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) type detector. MOSFET dosimeters fulfill all necessary characteristics to perform the dosimetry in vivo, since they have small size, good precision and viability of measurement, besides its easy handling. Nevertheless, its true differential is to provide dose reading in real time, allowing immediate intervention in the deviations correction of physical parameters and the anticipation of small anatomical changes in the patient during a treatment. Thus, it was proposed the dosimetric characterization of the TN-502RDM-H microMOSFET detector and the construction of its respective computational model in MCNP6. Results showed that MOSFET dosimeter has good reproducibility, good linearity and energy independence for high energy beams of photons and electrons. Regarding linearity, the excellent performance of the MOSFET detector for dose values above 50 cGy stands out, since the dosimeter presented an accuracy of up to 0.3%. In addition, a single calibration factor was obtained with a reproducibility of 2.9% considering photons and high energy electrons. Angular dependencies of 4% and 13% were also observed for irradiations with and without the charged-particle equilibrium (CPE), respectively. It was found a difference of 8% in the response between low energy photon in RQR 3 and RQR 10 qualities. Concerning the computational model, use of the structural characterization techniques of SEM and EDS allowed to estimate geometry and composition of the MOSFET device. Excellent agreement of simulated energy dependence in MCNP6 with that calculated analytically and with literature is highlighted. Finally, MOSFET dosimeter showed good dosimetric performance, confirming its clinical potential. This certainly contributes to their greater acceptance in radiotherapy. Further, obtaining a suitable computational model provides a range of opportunities for future work, making it possible to improve the instrument in a variety of cancer treatment procedures.

O tratamento do câncer e de lesões pré-malignas é uma importante aplicação da terapia fotodinâmica. A base da técnica é o uso da luz associada a um fotossensibilizador, na presença de oxigênio, de forma a promover a formação de espécies reativas de oxigênio que culminam na morte celular. Esta técnica é altamente seletiva, e apresenta poucos efeitos colaterais. A efetividade da terapia pode ser avaliada com base na emissão de fluorescência do fotossensibilizador, uma vez que o grau de fotodegradação deste indica uma terapia mais ou menos efetiva. No caso de tumores, a reincidência de lesões, causada por células malignas remanescentes, é um problema importante e que pode piorar as condições clínicas de um paciente. Este estudo propõe, portanto, um modelo matemático baseado na aferição da fluorescência do fotossensibilizador in situ para previsão da extensão do dano promovido pela terapia fotodinâmica em tempo real. Esta aferição é feita em comparação com o parâmetro experimental de profundidade de necrose, de modo a avaliar se uma lesão pode ser completamente eliminada numa dada aplicação. O estudo utilizou fígados de ratos Wistar machos, saudáveis, como modelo inicial dada sua relativa homogeneidade óptica com relação a lesões tumorais, visando minimizar variáveis. Os fígados foram irradiados com diferentes intensidades (150, 250 e 350 mW/cm2) e com diferentes fluências (50-450 J/cm2) de luz com comprimento de onda de 630 nm, CW, para avaliação das necroses e da fluorescência (avaliada usando 532 nm para excitação). A primeira versão do modelo utilizou o conjunto de dados de 250 mW/cm2 para obtenção de um modelo inicial baseado na fotodegradação avaliada por fluorescência. Este modelo foi alterado com base em modificações biológicas observadas na literatura durante a terapia. Tais alterações estão relacionadas à modificação de aporte de oxigênio causada por vasoconstricção, pela farmacocinética do fotossensibilizador e pelas modificações nas propriedades ópticas intrínsecas ao tecido. Foi possível encontrar equivalência entre modelo e experimentação ao final das modificações propostas ao modelo inicial, embora tenha sido evidente o efeito da variação no fracionamento da fluência entregue sobre os resultados da previsão. Como forma de mostrar a capacidade do modelo não apenas para previsão da profundidade de necrose (e, portanto, da extensão do dano), mas também para avaliações de dosimetria, foi proposta uma situação hipotética onde se entrega a mesma fluência de luz com intensidades diferentes (variando linearmente). Este teste mostrou o potencial do modelo não apenas para avaliar a extensão do dano causado pela terapia em tempo real, mas também para estimar os resultados de protocolos clínicos não-testados e, portanto, para a proposta de melhorias a protocolos de terapia fotodinâmica. / Malignant and pre-malignant cancer lesions treatment is an important application of photodynamic therapy. It is based on the use of light associated to a photosensitizer, in the presence of oxygen, so that reactive oxygen species may be formed, resulting in cell death. This is a highly selective technique, and few side effects are reported. The therapy efficacy may be evaluated through the photosensitizer fluorescence emission, since its level of bleaching indicates a more or less effective therapy application. Concerning cancer, recurrent lesions, caused by remaining malignant cells, is an important problem which may cause the worsening of patient´s clinical condition. Therefore, this study proposes a mathematical model based on the assessment of photosensitizer fluorescence in situ for prediction of the damage extent caused by photodynamic therapy. This evaluation is performed by comparison with the experimental parameter of depth of necrosis, as to evaluate if a lesion can be completely eliminated during an application. This study used male Wistar rats healthy livers as an initial model due to its relative optical homogeneity when compared to tumor lesions, hence minimizing variables. Livers were irradiated using different light fluence rates (150, 250 and 350 mW/cm2) and fluences (50-450 J/cm2) with 630 nm wavelength, CW, to perform evaluation of fluorescence (wit 532 nm excitation) and depth of necrosis. A first model was obtained from the 250 mW/cm2 dataset, based on fluorescence-assessed photobleaching. Such model was modified according to literature observations on biological changes during therapy. Those changes are related to the oxygen arrival, promoted by vessels shutdown, by the photosensitizer pharmacokinetics and by the changes in the intrinsic optical properties of liver tissue. Correspondence between model and experimentation was achieved after the changes proposed to the initial model, although the effect of different fractioning of light fluences on prediction has become evident. To show the model ability not only to predict depth of necrosis (and, hence, damage extent), but also for dosimetry studies, an hypothetical situation in which the same fluence has been delivered in different (linearly varying) fluence rates. This test result showed the potential of the model not only to evaluate the damage extension by the therapy in real-time, but also to investigate untested clinical protocols results and, therefore, to allow proposals of improvement to photodynamic therapy protocols.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um detector composto por um calorímetro com núcleo de água para dosimetria de feixes de 60Co e 137Cs com média intensidade. Além do calorímetro, foi também dimensionada a instrumentação, a metodologia de calibração e a medição de temperatura. O trabalho foi dividido em 4 etapas distintas: escolha do melhor projeto como base para desenvolvimento do calorímetro, dimensionamento de parâmetros e ajuste fino do projeto, construção e calibração. Durante o desenvolvimento deste trabalho foi construída uma Unidade de Tratamento de Água que permite a produção da água que o calorímetro emprega. Em seguida foi construído o calorímetro em sí com os conceitos das etapas anteriores. O equipamento foi testado tanto nas instalações da GMR quanto no CTR do IPEN, obtendo taxas de dose na água com fontes de 137Cs e 60Co com diversas atividades (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) e em algumas distâncias. Foram obtidas taxas de dose que variavam de 2 mGy/s até 15 mGy/s, dependendo do tipo de fonte e SDD escolhida. O projeto contou com simulações de códigos como MCNP5 e FLUENT 14 e foram essenciais na construção do equipamento. O objetivo deste trabalho foi aprimorar a infraestrutura do LCI, desenvolvendo um detector que deverá aumentar a gama dos serviços prestados pelo LCI com um tipo de medição dosimétrica ainda inexistente no país. / This work aims to develop a radiation detector composed by a water calorimeter for beam dosimetry of 60Co and 137Cs gamma radiation with medium intensity. Besides the calorimeter itself, all the instrumentation, methodology, calibration and testing protocols were established. This work was divided into 4 parts: the choice of the best design; simulation and setting of the ideal operation parameters; adaptation of the project; construction and calibration. During the development of this work a water treatment unit was built which allows the production of distilled water for the calorimeter. Then the calorimeter itself was built with the concepts from the previous steps. The equipment has been tested both in the facilities of GMR as the CTR at IPEN, obtaining dose rates ( from 2 mGy/s up to 15 mGy/s) in water for 137Cs and 60Co sources in some activities (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) and distances. The MCNP5 and FLUENT 14 have been used and proved essential in the development of the prototype. The main goal was to improve the LCI infrastructure with a new radiation detector that will increase the calibration laboratory service range with a still absent kind of dosimetric measurement in Brazil.

A radiação ionizante é amplamente utilizada em diversas áreas na indústria e na medicina. No campo da medicina, a radiação ionizante é utilizada tanto para fins terapêuticos como para fins diagnósticos, abrangendo assim um grande intervalo de doses de diferentes tipos de radiações. Para certificar que a finalidade da prática esteja sendo alcançada, são necessários estudos detalhados de detectores e dispositivos que atendam aos diferentes tipos de radiações. Neste trabalho foi realizado um estudo das características dosimétricas de amostras de BeO em feixes padronizados de radiodiagnóstico convencional, mamografia e tomografia computadorizada, utilizando as técnicas de termoluminescência (TL) e luminescência opticamente estimulada (OSL) e propondo um sistema adequado para sua utilização em dosimetria de feixes. Os principais resultados obtidos foram: alta sensibilidade à luz branca durante a irradiação, boa reprodutibilidade das respostas TL e OSL (coeficientes de variação inferiores a 5%), parâmetros cinéticos correspondentes aos valores obtidos em todos os métodos testados, sem fading dentro do período estudado para ambas as técnicas. As características dosimétricas obtidas neste trabalho mostram a possibilidade de aplicação das amostras de BeO em dosimetria da radiação X, considerando os intervalos de dose empregados, pelas técnicas de TL e OSL. Assim, as amostras de BeO apresentaram sua utilização potencial para dosimetria de feixes de radiodiagnóstico convencional, mamografia e tomografia computadorizada. / The ionizing radiation is widely used in several areas in industry and medicine. In the field of medicine, the ionizing radiation is used both for therapeutic purposes and for diagnostic purposes, thus covering a wide range of doses of different types of radiation. To certify that the goal of practice is being achieved detailed studies of detectors and devices that respond to different types of radiation are required. In this work, a study of dosimetric characteristics of BeO samples was performed in standard beams of conventional diagnostic radiology, mammography and computed tomography, using the techniques of thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL), and proposing a suitable system for its use in beam dosimetry. The main results obtained were: high sensitivity to white light during the irradiation, good reproducibility of responses TL and OSL (coefficients of variation of less than 5%), and kinetics parameters corresponding to the values obtained in all of the tested methods, without fading within the observed period for both techniques. The dosimetric characteristics obtained in this work show the possibility of application of BeO samples for dosimetry of X radiation, considering the tested dose interval, by the TL and OSL techniques. Thus, the BeO samples presented potential use for dosimetry of conventional diagnostic radiology, mammography and computed tomography beams.

A dose resultante da contaminação interna pode ser estimada por meio de modelos biocinéticos em conjunto com os resultados experimentais obtidos de medidas de bioanálise e do conhecimento do momento da incorporação. Os modelos biocinéticos são representados por um conjunto de compartimentos que expressam o transporte, a retenção e a eliminação dos radionuclídeos do organismo. As publicações 66, 78 e 100 da ICRP apresentam modelos compartimentais para o trato respiratório, trato gastrointestinal e de distribuição sistêmica para diversos radionuclídeos de interesse para a proteção radiológica. O objetivo deste trabalho é desenvolver um código computacional para utilização em Dosimetria Interna considerando os principais radionuclídeos de interesse do IPEN do ponto de vista das exposições ocupacionais, tanto em situações rotineiras como também em casos acidentais, de modo a servir de ferramenta ágil e eficiente na construção, visualização e resolução de modelos compartimentais de qualquer natureza. A arquitetura do sistema foi concebida contendo dois programas independentes: CBT - responsável pela criação e manipulação dos modelos, e SSID - responsável pela resolução matemática dos mesmos. São oferecidas quatro técnicas diferentes para a resolução do sistema de equações incluindo métodos semi-analíticos e numéricos, onde se pode comparar a precisão e o desempenho destas. O desenvolvimento foi feito na linguagem de programação C#, utilizando um banco de dados Microsoft Access e o padrão XML para a troca de arquivos com outros aplicativos. Para a validação do programa CBT foram construídos os modelos de compartimentos para os radionuclídeos urânio, tório e iodo. Com o programa SSID os modelos foram resolvidos e os resultados comparados com os valores publicados pela ICRP 78. Em todos os casos, o sistema desenvolvido conseguiu reproduzir os valores publicados pela ICRP. / The dose resulting from internal contamination can be estimated with the use of biokinetic models combined with experimental results obtained from bioanalysis and assessment of the time of incorporation. The biokinetics models are represented by a set of compartments expressing the transportation, retention and elimination of radionuclides from the body. The ICRP publications, number 66, 78 and 100, present compartmental models for the respiratory tract, gastrointestinal tract and for systemic distribution for an array of radionuclides of interest for the radiological protection. The objective of this work is to develop a computational code for the internal doses assessment of the main radionuclides of occupational exposure at IPEN. Consequently serving as a agile and efficient tool for the designing, visualization and resolution of compartmental models of any nature. The architecture of the system was conceived containing two independent software: CBT responsible for the setup and manipulation of models and SSID responsible for the mathematical solution of the models. Four different techniques are offered for the resolution of system of equations, including semi-analytical and numerical methods, allowing for comparison of precision and performance of both. The software was developed in C# programming, using a Microsoft Access database and XML standards for file exchange with other applications. Compartmental models for uranium, thorium and iodine radionuclides were generated for the validation of the CBT software. The models were subsequently solved via SSID software and the results compared with the values published in the issue 78 of ICRP. In all cases the system replicated the values published by ICRP.