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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The widespread use of ionizing radiation in medicine and industry, associated with the known risks that this type of radiation can cause, has motivated the search for new radiation detectors, seeking improvements in the dosimetric characteristics and in the cost of production in comparison with commercial dosimeters disseminated. The motivation of this work is, therefore, to produce new thermoluminescent detectors through improved routes. Unusual elements in CaSO 4 matrix doping, such as terbium (Tb) and ytterbium (Yb), were used as dopants in this matrix, as well as the europium (Eu), the thulium (Tm) and the silver (Ag), resulting in samples of CaSO 4 :Eu,Tb, CaSO 4 :Tb,Yb, CaSO 4 :Tm,Ag and CaSO 4 :Eu,Ag that were prepared by means of an adaptation of the method developed by Yamashita (1971). The route of synthesis is based on the mixture of calcium carbonate (CaCO 3 ) and dopant oxide (except for silver, incorporated in the form of metalic nanoparticles) in a solution of sulfuric acid. The mixture is heated until all the acid evaporates and only the powder of the material remains. In this route, the sulfuric acid is collected and can be reused. The phosphors produced were characterized by X-ray diffraction and radioluminescence techniques. The silver particles, produced by the polyol method, were characterized by scanning electron microscopy. Composites were obtained from the addition of Teflon to the phosphors. The thermoluminescence (TL) and the optically stimulated luminescence (OSL) of the new materials produced were investigated. Thermoluminescent characteristics such as sensitivity, linearity, reproducibility, minimum detectable dose, kinetic order and fading were evaluated and discussed. The CaSO 4 :Tb,Eu composites showed TL glow curves with peaks at temperatures of 170 °C, 270 °C and 340 °C. The CaSO 4 :Tb,Yb composites presented TL glow curves with peaks at temperatures of 90 °C, 160 °C, 240 °C and 340 °C. CaSO 4 :Tm showed peaks at temperatures of 140 °C and 225 °C and the CaSO 4 :Tm,Ag presented peaks at temperatures of 140 °C, 280 °C and 380 °C. All composites showed a linear and reproducible dose response. The TL emission spectrum of the composites was also evaluated. The samples of calcium sulfate doped with europium and silver particles (CaSO 4 :Eu,Ag) showed great potential for applicability in the OSL dosimetry. / O amplo uso das radiações ionizantes na medicina e na indústria, associado aos riscos conhecidos que esse tipo de radiação pode provocar, tem motivado o desenvolvimento de novos detectores de radiação, buscando melhorias nas características dosimétricas e no custo de produção em comparação com os dosímetros comercialmente difundidos. A motivação deste trabalho foi, portanto, produzir novos detectores termoluminescentes a partir de rotas aprimoradas. Elementos não usuais na dopagem do CaSO 4 , como o térbio (Tb) e o itérbio (Yb), foram empregados como dopantes dessa matriz, assim como o európio (Eu), o túlio (Tm) e a prata (Ag), resultando em amostras de CaSO 4 :Eu,Tb, CaSO 4 :Tb,Yb, CaSO 4 :Tm,Ag e CaSO 4 :Eu,Ag, que foram preparadas por meio de uma adaptação do método desenvolvido por Yamashita et al. (1971). A rota de síntese baseia-se na mistura do carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e do óxido dos dopantes (exceto para a prata, incorporada na forma de nanopartículas metálicas) numa solução de ácido sulfúrico. A mistura é aquecida até que todo o ácido evapore e reste somente o pó do material. Nessa rota, o ácido sulfúrico é recoletado e pode ser reutilizado. Os fósforos produzidos foram caracterizados por técnicas de difração de raios X e de radioluminescência. As partículas de prata, produzidas pelo método poliol, foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Compósitos foram obtidos a partir da adição de Teflon aos fósforos. A termoluminescência (TL) e a luminescência opticamente estimulada (LOE) dos novos materiais produzidos foram investigadas. Características termoluminescentes como sensibilidade, linearidade, reprodutibilidade, dose mínima detectável, ordem de cinética e desvanecimento foram avaliadas e discutidas. Os compósitos de CaSO 4 :Tb,Eu apresentaram curvas de emissão TL com picos às temperaturas de 170 °C, 270 °C e 340 °C. Os compósitos de CaSO 4 :Tb,Yb apresentaram curvas de emissão TL com picos às temperaturas de 90 °C, 160 °C, 240 °C e 340 °C. O CaSO 4 :Tm apresentou picos em temperaturas de 140 °C e 225 °C. Já o CaSO 4 :Tm,Ag apresentou picos em temperaturas de 140 ºC, 280 ºC e 380 ºC. Todos os compósitos apresentaram respostas lineares à dose e reprodutíveis. Também foi avaliado o espectro de emissão TL dos compósitos. As amostras de sulfato de cálcio dopado com európio e partículas de prata (CaSO 4 :Eu,Ag) demonstraram grande potencial para aplicabilidade na dosimetria LOE.

The dose limits are set in terms of protection quantities. However, these quantities are not directly measurable. Thus, it is necessary to calculate the dose conversion coefficients (CCs), which relate these protection quantities with measurable physical quantities. In this work, were calculated CCs for equivalent dose and effective dose in terms of air kerma in a male voxel simulator at standing and sitting postures in air and vacuum environments. The Visual Monte Carlo (VMC) code was used to develop irradiation scenarios with a plane source of monoenergetic photons with energy ranging from 0.01 MeV to 2.0 MeV for irradiation geometries anteroposterior (AP), postero-anterior (PA), left lateral (LLAT), right lateral (rlat) and rotational (ROT). In order to observe possible variations between the CCs calculated, these values were compared for each environment and each posture. Were also compared the values of CCs of the simulator in standing posture with the CCs presented in publications 74 and 116 of the ICRP. The comparison between the values of CCs obtained with the simulator in the standing posture used in this work and the values presented in publications 74 and 116 of the ICRP shows variations in practically all organs, due mainly to differences between the simulators used such as organs mass and anatomy. By comparing the CCs values in air and vacuum environments, variations were observed in the CCs up to 83% at low energies (energies below 0.05 MeV). These variations occur mainly in the AP irradiation geometry. There were also significant differences primarily in AP, PA and ROT irradiation geometries, with variations of up to 100% in the CCs between the two postures in 7 of the 18 organs studied. The comparison between the CCs for effective dose between the sitting and standing posture showed differences in irradiation geometries AP, PA and ROT, with variations of up to 53 %. The divergences found in CCs between sitting and standing posture are attributed mainly to the difference in distribution and geometry of the organs when the posture of the simulator is modified. It is verified thus the importance of obtaining dose conversion coefficients using radiation scenarios in which the simulator are in different environments and postures than those found in the literature / Os limites de dose são estabelecidos em termos de grandezas de proteção. Entretanto, essas grandezas não são diretamente mensuráveis. Dessa forma, é necessário o cálculo de coeficientes de conversão de dose (CCs), que relacionam essas grandezas de proteção com grandezas físicas mensuráveis. Neste trabalho foram calculados CCs de dose equivalente e dose efetiva em termos de kerma no ar em um simulador voxel masculino na postura em pé e sentada em ambientes com ar e vácuo. Foi utilizado o código Visual Monte Carlo (VMC) para elaborar os cenários de irradiação com uma fonte plana de fótons monoenergéticos variando sua energia de 0,01 MeV até 2,0 MeV para as geometrias de irradiação antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral esquerdo (LLAT), lateral direito (RLAT) e rotacional (ROT). A fim de observar possíveis variações entre os CCs calculados, os valores para cada ambiente e cada postura foram comparados. Também foram comparados os valores dos CCs do simulador na postura em pé com os CCs apresentados nas publicações nº 74 e nº 116 da ICRP. A comparação entre os valores dos CCs obtidos com o simulador na postura em pé utilizado neste trabalho e os valores apresentados nas publicações nº 74 e nº 116 da ICRP apresenta divergências em praticamente todos os órgãos, em virtude, principalmente, de diferenças entre os simuladores utilizados, como massa e anatomia dos órgãos. Quando comparados os valores dos CCs em ambientes com vácuo e ar, foram observadas variações de até 83 % em baixas energias, energias abaixo de 0,05 MeV. Estas variações ocorrem principalmente na geometria de irradiação AP. Observaram-se, também, diferenças significativas principalmente nas geometrias de irradiação AP, PA e ROT, com variações de até 100 %, nos CCs entre as duas posturas em 7 órgãos dos 18 estudados. A comparação entre os CCs de dose efetiva entre a postura em pé e sentada apresentaram diferenças significativas nas geometrias de irradiação AP, PA e ROT, com variações de até 53 %. As divergências encontradas nos CCs entre a postura em pé e sentada são atribuídas principalmente à diferença na distribuição e geometria dos órgãos quando a postura do simulador é modificada. Verifica-se, dessa forma, a importância da obtenção de coeficientes de conversão de doses utilizando cenários de radiação nos quais os simuladores estão em ambientes e posturas diferentes daquelas encontradas na literatura.

The cone beam CT (CBCT), a new radiological imaging modality in dentistry, usually radiates higher volumes and presents values of effective doses higher than other types of radiological examinations typically known in dental radiology. This scenario leads to the necessity of evaluating, in terms of effective dose, the radiological techniques in dentistry. Radiological examinations commonly used in planning and evaluation of implants are: panoramic radiography and CBCT. The idea of this work is to assess effective doses in radiological procedures for dental implants, and also the evaluation of equipments and quality control aspects of the images. In this evaluation, the effective dose calculations were made from measurements, in panoramic radiography equipment and cone beam CT scanners, of quantities such as air kerma-area product (PKA), air kerma-length product (PKL) and average dose volume. The instruments used for determining these quantities were: PKA meter; pencil ionization chamber; Farmer ionization chamber and PMMA and water phantoms. This approach was complemented with the use of data from Monte Carlo simulation. We also evaluated different protocols for different examinations and image receptors. The results of this study present an overview of effective doses for two imaging techniques used in planning and evaluation of dental implants showing the differences in the value of the effective dose between techniques and image receptors. These results also provide support for the decision of the imaging technique to be adopted, for the rational use of imaging techniques appropriate for the planning and evaluation of implants and also for the optimization of imaging techniques allowing dose reduction without loss in final quality of image. For the performance evaluation and quality control, four phantoms for performance evaluation and quality control were developed. Using these simulations, it was possible to evaluate the effective energy of the beams, to obtain a scale of Hounsfield for CBCT and to assess the physical dimensions, the low contrast resolution, the uniformity and the resolution of details in high contrast at the obtained image. The evaluation of these parameters was based on recommendations and tolerances established by national legislation and international protocols / A tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), uma nova modalidade de imagem radiológica na odontologia, normalmente, irradia volumes maiores e apresenta valores de doses efetivas superiores a outras modalidades de exames radiológicos tipicamente conhecidos em radiologia odontológica. Este cenário conduz a necessidade, indispensável, de avaliar, em termos de dose efetiva, as técnicas de exames radiológicos na odontologia. Os exames radiológicos mais utilizados no planejamento e avaliação de implantes são: a radiografia panorâmica e a TCFC. A idéia central deste trabalho consiste em avaliar doses efetivas em procedimentos radiológicos destinados a implantes dentários e, também, a realização de avaliação de desempenho dos equipamentos e de aspectos de controle de qualidade das imagens. Nesta avaliação, os cálculos de dose efetiva foram realizados a partir das medidas, em equipamentos de radiografia panorâmica e tomógrafos de feixe cônico, das grandezas produto kerma no ar-área (PKA), do produto kerma no ar comprimento (PKL) e da dose média no volume. Os instrumentos utilizados para determinação destas grandezas foram: Medidor de PKA; câmara de ionização tipo lápis; câmara de ionização tipo Farmer e simuladores de PMMA e água. Esta metodologia foi complementada com o uso de dados oriundos de simulação de Monte Carlo. Foram avaliados também diferentes protocolos de exames e diferentes receptores de imagem. Os resultados deste estudo apresentam um panorama das doses efetivas para duas técnicas de imagem utilizadas no planejamento e avaliação de implantes dentários evidenciando as diferenças no valor da dose efetiva entre técnicas e receptores de imagem. Estes resultados também fornecem subsídios para a decisão da técnica de imagem a ser adotada, para o uso racional das técnicas de imagens apropriadas ao planejamento e avaliação de implantes e também para a otimização das técnicas de imagens possibilitando a redução de doses sem perdas na qualidade da imagem final. Para a avaliação de desempenho e controle de qualidade, construímos quatro simuladores. Com o uso destes simuladores, foi possível avaliar a energia efetiva dos feixes, obter uma escala de Hounsfield para TCFC e avaliar as dimensões físicas, a resolução em baixo contraste, a uniformidade e a resolução de detalhes em alto contraste na imagem. A avaliação destes parâmetros foi baseada em recomendações e tolerâncias estabelecidas na legislação nacional e protocolos internacionais

Considering the difficulties related to determination the dose delivered on the bladder during procedures of gynecological brachytherapy of high dose rate, this study presents a prototype of a dynamic simulator (phantom) suitable for experimental dosimetry of these organs during this type of procedure. In order to evaluate the phantom´s ability to simulate real clinical situations, a dosimetric study was conducted using radiochromic film and optically stimulated luminescence dosimeters (OSLDs). The phantom was constructed of polymethyl methacrylate (PMMA) and ácido polilático (PLA). Artificial bladders were printed in three dimensions, from computed tomography images (CT) of real patients with brachytherapy applicators already positioned. In the phantom, the artificial bladder can move in all directions. The films and OSLDs were placed on the artificial bladder walls and the applicators were placed according to the original CT image. The prototype phantom simulated the behavior of dose on the surface of each printed bladder. The dosimetric study showed agreement in most cases, with the results obtained from a computerized planning system. In this sense, the methodology presented in this study provides conditions for experimental investigations on the behavior of dose on the surface of the bladder due procedures of intracavitary brachytherapy of cervix. / Considerando as dificuldades relacionadas à determinação da dose experimentada pela bexiga urinária durante procedimentos de braquiterapia ginecológica de alta taxa de dose, este estudo apresenta um protótipo de um objeto simulador dinâmico (fantoma) apropriado para dosimetria experimental desse órgão nesses tipos de procedimentos. Com o intuito de avaliar a capacidade do fantoma em simular situações clínicas reais, um estudo dosimétrico foi realizado utilizando filme radiocrômico e dosímetros de luminescência opticamente estimulada (OSLDs). O fantoma foi construído de polimetilmetacrilato (PMMA) e ácido polilático (PLA). Bexigas artificiais foram impressas em três dimensões,a partir de imagens de tomografia computadorizada (TC) de pacientes reais com os aplicadores braquiterápicos já posicionados. No fantoma, após o posicionamento, uma bexiga artificial pode se mover em todas as direções. Os filmes e os OSLDs foram posicionados nas paredes das bexigas artificiais, e os aplicadores foram colocados de acordo com a imagem original TC. O fantoma protótipo simulou o comportamento da dose na superfície de cada bexiga impressa. Os estudos dosimétricos exibiram concordância, na maioria dos casos, com os resultados obtidos a partir de um sistema de planejamento computadorizado. Nesse sentido, a metodologia apresentada nesse estudo oferece condições para investigações experimentais sobre o comportamento da dose na superfície da bexiga devido procedimentos de braquiterapia intracavitária de colo do útero.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The positron emission tomography (PET), associated with computed tomography (CT) is a diagnostic technique from nuclear medicine called PET/CT. It is possible to estimate conversion coefficient for absorbed doses in PET/CT by means of computational simulations by Monte Carlo method. The main purpose of this work was, using the MCNPX code, to study the absorbed doses in internal organs of patients due PET/CT exams. For this, anthropomorphic computational phantoms with more realistic representation of adult and pediatric patients and their internal structures were employed. These phantoms were incorporated in scenarios of radiation of two PET/CT equipment, a Discovery VCT (GE) and Biograph (Siemens). Six different types of positron-emitting radionuclides are simulated. Variations in morphology due to the gravitational effect were also considered for the adult phantoms. The second objective was to construct a physical phantom for the validation of dosimetric irradiation scenarios using optically stimulated luminescence technique. The collimation and filtration models of beams were experimentally determined, and later implemented in MCNPX code. Using the computed tomography dose index (CTDI) quantities the irradiation scenarios have been validated for the CT. The estimated effective doses in the adult anthropomorphic computational phantoms due to CT are responsible for 9.0% and 20.2% considering GE and Siemens PET/CT equipments, respectively. For the 18F-FDG, specifically, these dose coefficients for absorbed doses showed an increase of 30% compared to values from ICRP 106. In children, the effective dose due to CT increased by 23.6% when compared to the results of the literature. Considering the same 18F-FDG, the results showed variations of 0.1%, 8.2% and 5.2% for 1 year, 5 and 10 years, respectively, compared to the values in ICRP 106. For children it necessary a special attention to the parameters protocol in PET/CT scans to ensure minimum effective doses to each age. The physical phantom proved be effective to validation of computational scenarios, despite limitations in regard to absorbed doses determination in the source region but also in the amount of available sources (only one). / A tomografia por emissão de pósitrons (PET), associada à tomografia computadorizada (CT), é uma técnica diagnóstica da medicina nuclear chamada de PET/CT. É possível estimar coeficientes de conversão para dose absorvida em PET/CT por meio de simulações computacionais realizadas com o método de Monte Carlo. A proposta principal deste trabalho foi, utilizando o código MCNPX, estudar as doses absorvidas em órgãos internos de pacientes em decorrência de exames de PET/CT. Para isso, foram empregados simuladores antropomórficos computacionais com representação dos órgãos e estruturas internas realistas de pacientes adultos e pediátricos incorporados em cenários de radiação de dois equipamentos PET/CT, modelos Discovery VCT (GE) e Biograph (Siemens). Foram considerados seis diferentes tipos de radionuclídeos emissores de pósitrons. Variações morfológicas devido ao efeito gravitacional foram também levados em conta para os simuladores adultos. O segundo objetivo foi construir um objeto simulador físico para validação dosimétrica dos cenários de irradiação com a técnica de luminescência opticamente estimulada. Foram determinados experimentalmente modelos de colimação e filtração dos feixes, implementados posteriormente no código MCNPX. Utilizando a grandeza índice de dose em tomografia computadorizada os cenários das irradiações foram validados para o feixe de CT. As doses efetivas estimadas nos simuladores computacionais antropomórficos adultos devido à CT são responsáveis por 14,2% e 26,3% nos equipamentos GE e Siemens, respectivamente. Devido ao 18F-FDG, os coeficientes de dose para dose absorvida apresentaram um acréscimo de 30% em relação aos valores da ICRP 106. Em crianças, as doses efetivas devido ao CT aumentaram em até 23,6%, comparadas a resultados da literatura. Considerando-se o 18F-FDG, os resultados mostraram variações de 0,1%, 8,2% e 5.2% para simuladores de 1, 5 e 10 anos, respectivamente, comparados aos valores da ICRP 106. Para as crianças há necessidade de atenção especial nos protocolos em exames de PET/CT, a fim de garantir valores mínimos de dose efetivas para cada idade. O objeto simulador físico construído mostrou-se eficaz na validação dos cenários computacionais, apesar de limitações no que refere à determinação das doses absorvidas na região fonte, como também na quantidade de regiões fontes disponíveis (apenas uma).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The breast tomosynthesis is appearing in several studies that aim to investigate most appropriate parameters to obtaining images of high quality with dose values of ionizing radiation within the limits imposed for digital mammography. The parameters are related to an angular range limited used in examinations, the number of projections, the X-rays beam energies, and the reconstruction of projections, using specific algorithm, mainly. The advantage of tomosynthesis while a new mammographic technology in relation to the other techniques that employ X-rays is its potential to reduced overlap effect of breast tissue. The contribution of variation of the angle of the beams on the dose in breast examined, due to a change in the geometry used in the examination, should be investigated. To determine the impact that this variation has on the dose in the breast and in other organs and tissues of the human body, an important tool is the Computational Simulation by Monte Carlo. The main proposal of this work was to use the code of Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) to study absorbed doses in breast and other organs of the patient during the examination of digital tomosynthesis mammary glands. For this reason, it was used an anthropomorphic female adult phantom with representation of the body, tissues and internal structures and realistic adult patient incorporated in a scenario of radiation from a commercial model of equipment of each. The values of absorbed doses found with the AGMS-M tomosynthesis meter were lower than in digital mammography, the differences between tomosynthesis and mammography were 12.3% using 24 kVp, 10.74% for 28 kVp and 11.21% for 30 kVp. Comparing the experimental and that found in the simulation, the values of the absorbed doses had a smaller difference verified to 24 kVp, of 3.3% and a greater difference to 28 kVp, of 6.2%. The results obtained for the colon and brain have presented relative error (R) above 10% due to the occurrence of natural shielding and distance of these components of the primary beam of radiation. The CCs of equivalent dose in this study show that the estimated dose in the simulator anthropomorphic adult female is much greater in each of which in mammography, because the configuration of the acquisition of different geometry between digital mammography and tomosynthesis, and the sweep time which is higher in each. / A tomossíntese mamária vem aparecendo em vários estudos que buscam investigar tanto parâmetros mais adequados para obtenção de imagens de qualidade quanto valores de doses de radiação ionizante dentro dos limites impostos para mamografia digital. Os parâmetros estão relacionados às energias dos feixes de raios X nos exames, ao intervalo angular das projeções, ao número de projeções, e à reconstrução dessas, principalmente. A reconstrução das imagens é realizada utilizando-se algoritmos específicos. A vantagem da tomossíntese enquanto nova tecnologia em relação as outras técnicas mamográficas que empregam raios X é o seu potencial de imageamento com reduzido efeito de sobreposição do tecido mamário. A contribuição da variação angular dos feixes sobre a dose na mama examinada, devido à alteração na geometria do exame, deve ser investigada. Para determinar o impacto que essa variação exerce sobre a dose na mama e nos demais órgãos e tecidos do corpo humano, uma importante ferramenta é a simulação computacional por Monte Carlo. A proposta principal deste trabalho foi utilizar o código de Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) para estudar as doses absorvidas na mama e demais órgãos do paciente durante o exame de tomossíntese digital mamária. Para isso, foi utilizado um simulador antropomórfico adulto feminino com representação dos órgão, tecidos e estruturas internas bem realista de paciente adulto incorporado em cenário de radiação de um modelo comercial de equipamento de tomossíntese. Os valores das doses absorvidas encontrados com o medidor AGMSM em tomossíntese mostrou-se menor do que na mamografia digital, as diferenças entre a tomossíntese e a mamografia foram 12,3% empregando-se 24 kVp, 10,74% para 28 kVp e 11,21% para 30 kVp. Comparando o experimental e o encontrado na simulação, os valores das doses absorvidas teve uma menor diferença verificada para 24 kVp, de 3,3% e uma maior diferença para 28 kVp, de 6,2%. Os resultados obtidos para o cólon e cérebro apresentaram erro relativo (R) acima de 10%, isso devido a decorrência de blindagem natural e da distância desses órgãos ao feixe primário de radiação. Os Coeficientes de conversão de dose equivalente obtidos mostraram que a dose estimada no simulador antropomórfico adulto feminino é maior na tomossíntese do que na mamografia digital, devido a configuração de aquisição de geometria diferente entre a mamografia e tomossíntese, e ao tempo de varredura, que é maior na tomossíntese.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the evolution in the radiation studies was noticed the precautions needed in the ionizing radiation applications due to the effects caused by this particles or waves interacting with the atoms as it pass through, the radiation energy deposited at certain point is known as absorbed dose. The dosimetry is a study that quantifies the dose values deposited by the radiations, this quantification is really necessary in medical applications as radiotherapy. In this work was studied the possibility to use the BC856 bipolar junction transistor in electron beam dosimetry, a radiation very common in superficial tumors treatment. The bipolar junction transistor is an electronic device that amplifies current in electric circuits; this characteristic is known as current gain. Some researches already indicated that this amplifier capacity is reduced when devices exposed to radiations, due to damage caused in the structures. The transistors studied presented slightly different current gain, even those from the same package, therefore was selected just the devices with similar gain. The transistors was irradiated by electron beans generated from a Varian linear accelerator Clinac iX, 6, 9 and 12 MeV beans was used in the tests. The collector current was measured before the irradiations and immediately after using an electrometer, to determinate the current gain reduction. It was possible to observe a linear relation between dose and damage caused in transistors. Even through the devices do not completely recover from the damages caused by radiation the devices apparent to be reusable. In the percentage dose deposited in different acrylic depth was possible no notice results from the transistors resembling the linear accelerator calibration data. It´s possible to conclude that the transistors studied may be used in megavoltage electron beam dosimetry due to the possibility to relate the damage caused in the devices and the dose absorbed by then. / Com a evolução nos estudos sobre radiação notou-se a necessidade de precauções com as aplicações das radiações ionizantes, devido aos efeitos que suas partículas e ondas eletromagnéticas podem causar ao interagir com os átomos do meio com os quais interagem. A energia das radiações depositada em um ponto é chamada de dose absorvida. A dosimetria é um estudo que visa quantificar os valores de dose depositados pelas radiações, essa quantificação é de grande necessidade em aplicações médicas como a radioterapia. Neste trabalho se estudou a possiblidade de uso do transistor bipolar de junção BC856 na dosimetria de feixes elétrons, que é um tipo de radiação muito empregado em radioterapia para o tratamento de tumores superficiais. O transistor bipolar de junção é um dispositivo eletrônico com função de amplificador de corrente em circuitos elétricos; essa característica é conhecida como ganho de corrente. Alguns estudos já mostraram que esses dispositivos tem sua capacidade de amplificar corrente diminuída quando são expostos a radiações, devido a danos causados em suas estruturas. Como os transistores estudados apresentam pequenas variações no ganho de corrente entre eles, mesmo quando de um mesmo lote, foram selecionados para este trabalho apenas aqueles com ganho semelhante. Os transistores foram irradiados com feixes de elétrons gerados por um acelerador linear Clinac iX da Varian, empregando feixes com energia de 6, 9 e 12 MeV. Os valores de corrente de coletor dos transistores eram medidos antes e imediatamente após as irradiações com o auxílio de um eletrômetro, de modo a avaliar a redução no ganho de corrente dos transistores. Foi possível observar uma relação linear entre a dose e o dano causado aos transistores pela radiação. Apesar de não se recuperarem completamente dos danos causados pela radiação, os dispositivos se mostraram reutilizáveis. Nas avaliações de percentual de dose depositada pelos feixes de elétrons em diferentes profundidades de acrílico, foi possível observar uma tendência de resultados obtidos com os transistores semelhante aos dados de calibração do acelerador linear utilizado para produção dos feixes. É possível concluir dos estudos que esses transistores podem ser usados em dosimetria de feixes de elétrons de megavoltagem devido à possibilidade de relacionar o dano causado pela radiação nos dispositivos com a dose absorvida.

Computed Tomography (CT) is a modality of radiodiagnostic that represents only 15% of the medical procedures performed in this field, nonetheless, this technique contributes with 50% of the collective dose. Procedures that delivers high doses, such as CT, need to be administered under a strict protocol of quality control (QC), because there will always be risks to the health of the patients when they are submitted to high dose exams. From this scenario, the necessity of evaluate the parameters of the X ray beam which the patient is rising; one of the main parameters to be monitored is the dose delivered by the CT exam. It is impossible to perform QC tests in a patient, that is why objects that simulates the attenuation profile of some part of the human body are used. In this specific research, the goal was the construction of a human head phantom. This phantom were built from easy access materials with the goal to be more financially advantageous to use it than its internationals competitors, hence it was spent only U$ 160.00 on its construction. International phantom prices can be more than U$ 4,600.00. Among the analyzed materials in this research, dolomite and polymethyl methacrylate (PMMA) were chose to manufacture the phantom, due its measurements of linear attenuation coefficients (m/) in different proportions, it was decided that dolomite and PMMA in a 1:1 proportion attenuates the X ray beam like the reference material (bone). Dosimetric studies were made in the phantom using an ionization chamber. Its results showed that the effective dose estimative in the dolomite phantom is (2.70 + 0.03) mSv and in the CTDI phantom is (3.67 + 0.04) mSv. Effective dose estimatives found in the literature for head computed tomography exams are in the range of 0.9 – 4.0 mSv. Effective dose measured with the phantom developed in this research are within this range. / A tomografia computadorizada (CT) é uma modalidade do radiodiagnóstico que representa aproximadamente 15% do total dos procedimentos médicos realizados nesta área, entretanto, esta técnica contribui com cerca de 50% da dose coletiva. Procedimentos que depositam altas doses, tais como a CT, devem passar por rigorosos testes de controle de qualidade (CQ), uma vez que sempre há riscos para a saúde do paciente quando ele é submetido a exames com doses elevadas. Daí surge a necessidade de avaliar os parâmetros do feixe de raios X aos quais o paciente está sendo submetido; um dos principais a ser monitorado é a dose a que se está expondo-o ao se realizar um exame CT. A realização dos testes de CQ em pacientes é inviável, por isso, são utilizados objetos simuladores que tentam replicar o perfil de atenuação de alguma parte do corpo humano. No caso específico desse trabalho, o objetivo foi a construção de um objeto simulador (ou phantom) da cabeça humana. Este phantom foi construído com materiais de fácil acesso para que ficasse mais vantajoso financeiramente quando comparado com seus concorrentes internacionais, uma vez que foram gastos apenas R$ 350,00 na sua confecção. Os objetos simuladores importados podem chegar a custar até mais de R$ 10.000,00. Dentre os materiais analisados neste trabalho, foram escolhidos, para serem usados na confecção do phantom, a dolomita e polímero de metilmetacrilato (PMMA). Tendo em vista os resultados das medidas de coeficientes de atenuação mássico (m/) desses materiais em diferentes proporções, foi definido que em uma proporção em massa de 1:1 entre a dolomita e a resina acrílica, o perfil de atenuação de raios X do objeto simulador se aproxima com o da referência (osso). Estudos dosimétricos foram feitos no objeto simulador usando uma câmara de ionização. Seus resultados mostraram que a estimativa de dose efetiva para o objeto simulador de dolomita é de (2,70 + 0,03) mSv e para o geométrico de acrílico é de (3,67 + 0,04) mSv. Os valores para dose efetiva encontrados na literatura sugerem que exames da cabeça de tomografia computadorizada estão em um intervalo de 0,9 – 4,0 mSv. As doses efetivas obtidas com o objeto simulador desenvolvido por esta pesquisa citadas anteriormente, encontram-se dentro desse intervalo.

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.