A qualidade para o tratamento radioterápico depende essencialmente da capacidade de realizar medidas de dose absorvida no volume de tratamento, minimizando aquela nos tecidos vizinhos, para tal é necessária a determinação dos parâmetros dosimétricos como Porcentagem de Dose Profunda, Perfil de Campo e Fator de Campo que auxiliam a rotina da radioterapia. Os objetivos deste trabalho são: a determinação desses parâmetros para campos pequenos com feixes de elétrons, através dos dosímetro FXG e compará-los com os obtidos com uma câmara de ionização (CI), além de obter o coeficiente de difusão para o dosímetro FXG e sua energia de ativação. Dessa maneira, campos pequenos foram formados através de colimadores especiais dos quais os parâmetros puderam ser inferidos para ambos os dosímetros. O parâmetro dosimétrico Perfil de Campo foi utilizado também para as medidas do coeficiente de difusão, necessário para se corrigir a dose absorvida no tempo, o qual foi analisado através de uma metodologia inovadora das medidas das absorbâncias espaçostemporais e devido aos seus comportamentos comparados a funções gaussianas, o que possibilitou a sua determinação. O FXG apresentou resolução espacial suficiente para a determinação dos parâmetros dosimétricos, os coeficientes de difusão obtidos têm valores respectivos de 0,20 ± 0,03 e 0,40 ± 0,02 mm2/h, e destes a energia de ativação inferida foi de 0,3 ± 0,1 eV. Das análises dos resultados, pode-se concluir que o FXG pode ser utilizado na rotina de radioterapia também para campos pequenos. / Dosimetric parameters such as Percentage Depth Dose, Field Profile and Output Factor are necessary in radiotherapy routine, once they can help to improve the quality of the treatment and consequently of the absorbed dose delivered to the tumor. In this work the dosimetric parameters for electron beams of 8 and 10 MeV were measured with the chemical dosimeter Fricke Xylenol Gel for small field sizes (square and circular) and were compared with those obtained with an ionization chamber. The chemical dosimeter signal, given by the complex Fe+3 - Xylenol concentration, has a temporal dependency, to which its diffusion coefficient was determined together with the activation energy, necessary for the Fe+3 migrations in the gel. These two parameters were measured, for the first time, for the Fricke Xylenol Gel and for that a novel methodology was also created. The measured parameters, dosimetric ones together with the diffusion coefficient and activation energy corroborate, to present the chemical dosimeter, as an adequate one to be used in radiotherapy with electron beams for small field sizes.

A qualidade para o tratamento radioterápico depende essencialmente da capacidade de realizar medidas de dose absorvida no volume de tratamento, minimizando aquela nos tecidos vizinhos, para tal é necessária a determinação dos parâmetros dosimétricos como Porcentagem de Dose Profunda, Perfil de Campo e Fator de Campo que auxiliam a rotina da radioterapia. Os objetivos deste trabalho são: a determinação desses parâmetros para campos pequenos com feixes de elétrons, através dos dosímetro FXG e compará-los com os obtidos com uma câmara de ionização (CI), além de obter o coeficiente de difusão para o dosímetro FXG e sua energia de ativação. Dessa maneira, campos pequenos foram formados através de colimadores especiais dos quais os parâmetros puderam ser inferidos para ambos os dosímetros. O parâmetro dosimétrico Perfil de Campo foi utilizado também para as medidas do coeficiente de difusão, necessário para se corrigir a dose absorvida no tempo, o qual foi analisado através de uma metodologia inovadora das medidas das absorbâncias espaçostemporais e devido aos seus comportamentos comparados a funções gaussianas, o que possibilitou a sua determinação. O FXG apresentou resolução espacial suficiente para a determinação dos parâmetros dosimétricos, os coeficientes de difusão obtidos têm valores respectivos de 0,20 ± 0,03 e 0,40 ± 0,02 mm2/h, e destes a energia de ativação inferida foi de 0,3 ± 0,1 eV. Das análises dos resultados, pode-se concluir que o FXG pode ser utilizado na rotina de radioterapia também para campos pequenos. / Dosimetric parameters such as Percentage Depth Dose, Field Profile and Output Factor are necessary in radiotherapy routine, once they can help to improve the quality of the treatment and consequently of the absorbed dose delivered to the tumor. In this work the dosimetric parameters for electron beams of 8 and 10 MeV were measured with the chemical dosimeter Fricke Xylenol Gel for small field sizes (square and circular) and were compared with those obtained with an ionization chamber. The chemical dosimeter signal, given by the complex Fe+3 - Xylenol concentration, has a temporal dependency, to which its diffusion coefficient was determined together with the activation energy, necessary for the Fe+3 migrations in the gel. These two parameters were measured, for the first time, for the Fricke Xylenol Gel and for that a novel methodology was also created. The measured parameters, dosimetric ones together with the diffusion coefficient and activation energy corroborate, to present the chemical dosimeter, as an adequate one to be used in radiotherapy with electron beams for small field sizes.

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O procedimento de esterilização do sangue é adotado para que sejam mínimas as condições necessárias de manifestação da doença do enxertoversus- hospedeiro associada à transfusão de sangue (DECHT), síndrome, geralmente fatal. Neste trabalho foi utilizada a solução Fricke gel desenvolvida no IPEN para a obtenção de um objeto simulador de bolsa de sangue empregada no processo de irradiação para esterilização de sangue em um irradiador Gammacell Elan. O objetivo desse trabalho é determinar a homogeneidade da dose aplicada no processo de esterilização de bolsas de sangue. Foram utilizadas as técnicas de Espectrofotometria de Absorção Óptica (EAO), Densitometria Óptica (DO), Termoluminescência (TL) e Ressonância Magnética por Imagem (RMI) e os softwares Numaris® versão 4 (Syngo-MR-A30) e MatLab® (versão 9.0) para a aquisição e reconstrução das imagens. O estudo foi realizado posicionando no canister do irradiador inicialmente uma bolsa e, posteriormente, duas bolsas e três bolsas e aplicando uma dose nominal de 25 Gy. O fabricante do irradiador Gammacell Elan recomenda que seja irradiado em cada procedimento o valor máximo de três bolsas de sangue. Os resultados obtidos indicam que o irradiador Gammacell Elan não demostrou homogeneidade na distribuição da dose. Irradiando uma bolsa de sangue foi obtida uma diferença de dose de 3,65 %, enquanto para duas bolsas de sangue essa diferença caiu para 2,65 % e quando posicionadas três bolsas de sangue a diferença de dose foi de 1,88 %. O tempo de abertura de fechamento do equipamento de irradiação é responsável pela diferença de dose 3,17 % acima da dose prevista à realização das irradiações de bolsas de sangue. Os resultados obtidos usando o filme radiocrômico Grafchromic MD-55 de dupla face aplicada à avaliação de dose no sistema de rotação de irradiação não apresentou resultados reproduzíveis. / The blood sterilization procedure is adopted so that the necessary conditions of manifestation of graft-versus-host syndrome, disease associated with blood transfusion (AT-GVHD), usually a fatal disease, are minimal. In this work the Fricke gel solution developed in IPEN was used for obtaining a phantom of blood bag used in the irradiation process for sterilization of blood in a Gammacell irradiator Elan. The objective of this study was to evaluate the homogeneity of the applied radiation sterilization dose in the blood bags. Optical Absorption Spectroscopy (OAS), Optical Densitometry (OD), Thermoluminescence (TL) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) technics and Numaris® software version 4 (Syngo-MR-A30) and MatLab® (version 9.0) softwares were used to images acquisition and reconstruction. The study was conducted positioning one bag in the canister irradiator initially and subsequently two and three bags together and applying a nominal dose of 25 Gy. The Elan Gammacell irradiator manufacturer recommends that the maximum values of three blood bags are irradiated in each procedure. The results indicate that the Gammacell irradiator Elan did not presents homogeneous dose distribution. Radiating a blood bag a dose difference of 3.65 % was obtained, while for two bags of blood that difference dropped to 2.65% and when positioned three blood bags the difference in dose was 1.88 %. The opening and closing times of the irradiation source is responsible for an increasing in the planned irradiation dose of 3.17%. The results obtained using radiochromic double-sided Grafchromic MD-55 film applied to dose evaluation in the rotation irradiation system did not present reproducible results.

A radiocirugia estereotáxica é uma técnica que fornece altas doses de radiação utilizando campos pequenos para conformação da dose no volume alvo do tratamento. Devido à complexidade desta técnica torna-se necessária a verificação da distribuição de dose no volume de tratamento. Neste trabalho, as distribuições tridimensionais (3D) de doses de casos clínicos de neoplasias cranianas foram estudadas utilizando-se um objeto simulador de cabeça. A reconstrução das distribuições de doses nos volumes alvo e nas regiões adjacentes a estes foram avaliadas com o código de simulação PENELOPE, o dosímetro MAGIC-f gel e com o sistema de planejamento iPlan. Filmes radiocrômicos também foram empregados para a determinação das distribuições de dose em planos do tratamento. As respostas obtidas com as ferramentas dosimétricas utilizadas foram analisadas através de distribuições de índices gama, comparando-se os mapas centrais das distribuições de dose obtidas com as quatro ferramentas dosimétricas utilizadas. Usando-se critérios de tolerância de 3% e 3mm, a análise realizada na região da prescrição de dose (isodoses de 95%) mostrou-se equivalente para todas as ferramentas dosimétricas utilizadas; resultado diferente foi observado para isodoses menores, com uma equivalência máxima de 76,5%. As distribuições volumétricas, obtidas através do PENELOPE, MAGIC-f gel e o iPlan, foram comparadas, ainda, através dos histogramas dose-volume, para cada caso estudado, mostrando que 95% da dose absorvida relativa encontra-se dentro do volume alvo para todos os planos estudados. A probabilidade de controle tumoral, TCP, foi avaliada para os casos de radiocirurgia estudados, a partir das distribuições volumétricas de dose, resultando em uma probabilidade de controle tumoral máxima de 72%, para todos os casos, conforme o modelo matemático de TCP utilizado. Das comparações realizadas pode-se inferir que o dosímetro MAGIC-f gel e o código de simulação PENELOPE-Monte Carlo podem ser utilizados para determinar as distribuições de dose em 3D para a técnica de radiocirurgia estereotáxica. Essas ferramentas dosimétricas podem, dessa forma, auxiliar no comissionamento de unidades de terapia e em verificações 3D de doses do tratamento dos pacientes, permitindo avaliações dentro e ao redor do volume alvo e podendo se tornar ferramentais de rotina nos serviços de radioterapia. / Stereotactic radiosurgery is a technique which delivers high radiation doses using small fields to conform the absorbed dose into the target volume. Due to the complexity of this technique it is necessary to verify the dose distribution in the treatment volume. Thus, in this study the three-dimensional (3D) dose distributions of selected clinical cases of cranial tumors were obtained using a head phantom. The the dose distributions of target volumes and adjacent regions were evaluated with PENELOPE Monte Carlo simulation code, MAGIC-f dosimeter and iPlan® treatment planning system. Radiochromic films were also used to determine the dose distribution on selected plans of the treatment. The obtained results for the proposed dosimetric tools were analyzed by the gamma index distributions, comparing the maps of the central dose distributions obtained with the four dosimetric tools. Using the dose criteria of 3% in 3 mm, the gamma index test showed equivalence in the region of dose prescription (95% isodose) and a different result was observed for lower isodoses, with maximum accordance of 76.5%. The volumetric dose distributions obtained with PENELOPE, MAGIC-f and iPlan were also compared using the dose-volume histograms for each studied case, showing that 95% of the absorbed dose yield within the target volume. The tumor control probability, TCP, was evaluated for the studied radiosurgery cases, from the dose distributions-volumetric, resulting in a maximum probability of tumor control of 72% for all cases, for the used mathematical model of TCP. From the results it can be inferred that the MAGIC-f gel dosimeter and the PENELOPE Monte Carlo simulation code can be used to determine 3D dose distributions for stereotactic radiosurgery. These dosimetric tools can assist the commissioning of treatment units and 3D dose verifications of patients treatments, allowing assessments in and around the target volume and may become routine in radiotherapy services.

O procedimento de esterilização do sangue é adotado para que sejam mínimas as condições necessárias de manifestação da doença do enxertoversus- hospedeiro associada à transfusão de sangue (DECHT), síndrome, geralmente fatal. Neste trabalho foi utilizada a solução Fricke gel desenvolvida no IPEN para a obtenção de um objeto simulador de bolsa de sangue empregada no processo de irradiação para esterilização de sangue em um irradiador Gammacell Elan. O objetivo desse trabalho é determinar a homogeneidade da dose aplicada no processo de esterilização de bolsas de sangue. Foram utilizadas as técnicas de Espectrofotometria de Absorção Óptica (EAO), Densitometria Óptica (DO), Termoluminescência (TL) e Ressonância Magnética por Imagem (RMI) e os softwares Numaris® versão 4 (Syngo-MR-A30) e MatLab® (versão 9.0) para a aquisição e reconstrução das imagens. O estudo foi realizado posicionando no canister do irradiador inicialmente uma bolsa e, posteriormente, duas bolsas e três bolsas e aplicando uma dose nominal de 25 Gy. O fabricante do irradiador Gammacell Elan recomenda que seja irradiado em cada procedimento o valor máximo de três bolsas de sangue. Os resultados obtidos indicam que o irradiador Gammacell Elan não demostrou homogeneidade na distribuição da dose. Irradiando uma bolsa de sangue foi obtida uma diferença de dose de 3,65 %, enquanto para duas bolsas de sangue essa diferença caiu para 2,65 % e quando posicionadas três bolsas de sangue a diferença de dose foi de 1,88 %. O tempo de abertura de fechamento do equipamento de irradiação é responsável pela diferença de dose 3,17 % acima da dose prevista à realização das irradiações de bolsas de sangue. Os resultados obtidos usando o filme radiocrômico Grafchromic MD-55 de dupla face aplicada à avaliação de dose no sistema de rotação de irradiação não apresentou resultados reproduzíveis. / The blood sterilization procedure is adopted so that the necessary conditions of manifestation of graft-versus-host syndrome, disease associated with blood transfusion (AT-GVHD), usually a fatal disease, are minimal. In this work the Fricke gel solution developed in IPEN was used for obtaining a phantom of blood bag used in the irradiation process for sterilization of blood in a Gammacell irradiator Elan. The objective of this study was to evaluate the homogeneity of the applied radiation sterilization dose in the blood bags. Optical Absorption Spectroscopy (OAS), Optical Densitometry (OD), Thermoluminescence (TL) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) technics and Numaris® software version 4 (Syngo-MR-A30) and MatLab® (version 9.0) softwares were used to images acquisition and reconstruction. The study was conducted positioning one bag in the canister irradiator initially and subsequently two and three bags together and applying a nominal dose of 25 Gy. The Elan Gammacell irradiator manufacturer recommends that the maximum values of three blood bags are irradiated in each procedure. The results indicate that the Gammacell irradiator Elan did not presents homogeneous dose distribution. Radiating a blood bag a dose difference of 3.65 % was obtained, while for two bags of blood that difference dropped to 2.65% and when positioned three blood bags the difference in dose was 1.88 %. The opening and closing times of the irradiation source is responsible for an increasing in the planned irradiation dose of 3.17%. The results obtained using radiochromic double-sided Grafchromic MD-55 film applied to dose evaluation in the rotation irradiation system did not present reproducible results.

A radiocirugia estereotáxica é uma técnica que fornece altas doses de radiação utilizando campos pequenos para conformação da dose no volume alvo do tratamento. Devido à complexidade desta técnica torna-se necessária a verificação da distribuição de dose no volume de tratamento. Neste trabalho, as distribuições tridimensionais (3D) de doses de casos clínicos de neoplasias cranianas foram estudadas utilizando-se um objeto simulador de cabeça. A reconstrução das distribuições de doses nos volumes alvo e nas regiões adjacentes a estes foram avaliadas com o código de simulação PENELOPE, o dosímetro MAGIC-f gel e com o sistema de planejamento iPlan. Filmes radiocrômicos também foram empregados para a determinação das distribuições de dose em planos do tratamento. As respostas obtidas com as ferramentas dosimétricas utilizadas foram analisadas através de distribuições de índices gama, comparando-se os mapas centrais das distribuições de dose obtidas com as quatro ferramentas dosimétricas utilizadas. Usando-se critérios de tolerância de 3% e 3mm, a análise realizada na região da prescrição de dose (isodoses de 95%) mostrou-se equivalente para todas as ferramentas dosimétricas utilizadas; resultado diferente foi observado para isodoses menores, com uma equivalência máxima de 76,5%. As distribuições volumétricas, obtidas através do PENELOPE, MAGIC-f gel e o iPlan, foram comparadas, ainda, através dos histogramas dose-volume, para cada caso estudado, mostrando que 95% da dose absorvida relativa encontra-se dentro do volume alvo para todos os planos estudados. A probabilidade de controle tumoral, TCP, foi avaliada para os casos de radiocirurgia estudados, a partir das distribuições volumétricas de dose, resultando em uma probabilidade de controle tumoral máxima de 72%, para todos os casos, conforme o modelo matemático de TCP utilizado. Das comparações realizadas pode-se inferir que o dosímetro MAGIC-f gel e o código de simulação PENELOPE-Monte Carlo podem ser utilizados para determinar as distribuições de dose em 3D para a técnica de radiocirurgia estereotáxica. Essas ferramentas dosimétricas podem, dessa forma, auxiliar no comissionamento de unidades de terapia e em verificações 3D de doses do tratamento dos pacientes, permitindo avaliações dentro e ao redor do volume alvo e podendo se tornar ferramentais de rotina nos serviços de radioterapia. / Stereotactic radiosurgery is a technique which delivers high radiation doses using small fields to conform the absorbed dose into the target volume. Due to the complexity of this technique it is necessary to verify the dose distribution in the treatment volume. Thus, in this study the three-dimensional (3D) dose distributions of selected clinical cases of cranial tumors were obtained using a head phantom. The the dose distributions of target volumes and adjacent regions were evaluated with PENELOPE Monte Carlo simulation code, MAGIC-f dosimeter and iPlan® treatment planning system. Radiochromic films were also used to determine the dose distribution on selected plans of the treatment. The obtained results for the proposed dosimetric tools were analyzed by the gamma index distributions, comparing the maps of the central dose distributions obtained with the four dosimetric tools. Using the dose criteria of 3% in 3 mm, the gamma index test showed equivalence in the region of dose prescription (95% isodose) and a different result was observed for lower isodoses, with maximum accordance of 76.5%. The volumetric dose distributions obtained with PENELOPE, MAGIC-f and iPlan were also compared using the dose-volume histograms for each studied case, showing that 95% of the absorbed dose yield within the target volume. The tumor control probability, TCP, was evaluated for the studied radiosurgery cases, from the dose distributions-volumetric, resulting in a maximum probability of tumor control of 72% for all cases, for the used mathematical model of TCP. From the results it can be inferred that the MAGIC-f gel dosimeter and the PENELOPE Monte Carlo simulation code can be used to determine 3D dose distributions for stereotactic radiosurgery. These dosimetric tools can assist the commissioning of treatment units and 3D dose verifications of patients treatments, allowing assessments in and around the target volume and may become routine in radiotherapy services.

A Doença Enxerto Contra Hospedeiro Associada à Transfusão (DECH-AT) é uma reação transfusional rara, porém fatal, que ocorre devido à presença de células T no sangue doado e que pode ser prevenida por meio da irradiação do sangue do doador e de seus componentes antes da transfusão. Assim, o controle de qualidade associado à irradiação do sangue é necessário para se garantir a qualidade do produto transfundido. Neste trabalho é proposta a caracterização e a adaptação da resposta do dosímetro Fricke para uso na dosimetria da irradiação de sangue, mais especificamente o Fricke Xilenol Gel (FXG). Este é um dosímetro químico radiocrômico, que apresenta as vantagens de ser tecido equivalente e de permitir a inferência espacial da dose absorvida dentro da faixa de doses usados na prevenção DECH-AT. Dessa maneira, de modo a possibilitar a inferência de dose absorvida em todo o intervalo utilizado na prevenção da DECH-AT (25 a 50 Gy), o FXG foi caracterizado e adaptado para aplicações dosimétricas envolvendo a irradiação de sangue e derivados. Os resultados com o novo dosímetro apontaram adequabilidade para toda a faixa necessária de doses absorvidas, com sensibilidade e desvanecimento temporal satisfatórios para aplicações rotineiras. Além disso, pela metodologia proposta neste trabalho, foi possível determinar as distribuições espaciais das doses absorvidas com o dosímetro proposto de uma maneira rápida e simples, mostrando assim que este dosímetro apresenta características convenientes para o controle de qualidade para a dosimetria da irradiação de sangue e de hemocomponentes. / The Transfusion Associated Graft Versus Host Disease (TA-GVHD) is a rare transfusion reaction, however fatal, which develops due to the presence of donor T lymphocytes in the donated blood and that can be avoided by the irradiation of the donated blood blood and blood components prior to transfusion. Thus, the associated quality control of blood irradiation is necessary to guarantee the quality of the transfused product. In this work it is proposed the characterization and adaptation of the response of a Fricke dosimeter to be used for dosimetry of blood irradiation, more especiafically the Fricke Xylenol Gel (FXG). This is a radiochromic chemical dosimeter, which presents advantages to be tissue equivalent and allows the spatial absorbed dose inference. In this manner, in a way to possibilitate the absorbed dose inference in the full interval used for the prevention of the TA-GVHD (25 to 50 Gy) the FXG was characterized and adapted for dosimetry applications involving blood and blood components irradiation. The results with the new dosimeter showed adequability for the necessary absorbed doses, with satisfactory sensibility and time fading for routine applications. Furthermore, according to the methodology proposed in this work, it was possible to determine the spatial absorbed dose distributions with the new dosimeter in an fast and simple way, showing that this dosimeter presents convenient characteristics for dosimetry quality control of irradiated the blood and blood components.

A Doença Enxerto Contra Hospedeiro Associada à Transfusão (DECH-AT) é uma reação transfusional rara, porém fatal, que ocorre devido à presença de células T no sangue doado e que pode ser prevenida por meio da irradiação do sangue do doador e de seus componentes antes da transfusão. Assim, o controle de qualidade associado à irradiação do sangue é necessário para se garantir a qualidade do produto transfundido. Neste trabalho é proposta a caracterização e a adaptação da resposta do dosímetro Fricke para uso na dosimetria da irradiação de sangue, mais especificamente o Fricke Xilenol Gel (FXG). Este é um dosímetro químico radiocrômico, que apresenta as vantagens de ser tecido equivalente e de permitir a inferência espacial da dose absorvida dentro da faixa de doses usados na prevenção DECH-AT. Dessa maneira, de modo a possibilitar a inferência de dose absorvida em todo o intervalo utilizado na prevenção da DECH-AT (25 a 50 Gy), o FXG foi caracterizado e adaptado para aplicações dosimétricas envolvendo a irradiação de sangue e derivados. Os resultados com o novo dosímetro apontaram adequabilidade para toda a faixa necessária de doses absorvidas, com sensibilidade e desvanecimento temporal satisfatórios para aplicações rotineiras. Além disso, pela metodologia proposta neste trabalho, foi possível determinar as distribuições espaciais das doses absorvidas com o dosímetro proposto de uma maneira rápida e simples, mostrando assim que este dosímetro apresenta características convenientes para o controle de qualidade para a dosimetria da irradiação de sangue e de hemocomponentes. / The Transfusion Associated Graft Versus Host Disease (TA-GVHD) is a rare transfusion reaction, however fatal, which develops due to the presence of donor T lymphocytes in the donated blood and that can be avoided by the irradiation of the donated blood blood and blood components prior to transfusion. Thus, the associated quality control of blood irradiation is necessary to guarantee the quality of the transfused product. In this work it is proposed the characterization and adaptation of the response of a Fricke dosimeter to be used for dosimetry of blood irradiation, more especiafically the Fricke Xylenol Gel (FXG). This is a radiochromic chemical dosimeter, which presents advantages to be tissue equivalent and allows the spatial absorbed dose inference. In this manner, in a way to possibilitate the absorbed dose inference in the full interval used for the prevention of the TA-GVHD (25 to 50 Gy) the FXG was characterized and adapted for dosimetry applications involving blood and blood components irradiation. The results with the new dosimeter showed adequability for the necessary absorbed doses, with satisfactory sensibility and time fading for routine applications. Furthermore, according to the methodology proposed in this work, it was possible to determine the spatial absorbed dose distributions with the new dosimeter in an fast and simple way, showing that this dosimeter presents convenient characteristics for dosimetry quality control of irradiated the blood and blood components.