Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8631_1.pdf: 6827931 bytes, checksum: fffed04f6b834961607b7e4354baeb5f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / óxido de alumínio dopado com carbono (J-Al2O3:C) é um importante material para dosimetria das radiações ionizantes por leitura termoluminescente (TL). Esse material apresenta sensibilidade à radiação que é cerca de 50 vezes mais sensível que o LiF:Mg,Ti. No entanto, a sua fabricação normalmente requer técnicas de crescimento de cristais que utilizam infra-estrutura de laboratórios com fornos de altas temperaturas e sob condições atmosféricas redutoras. Tendo isto em vista, o objetivo deste trabalho é o estudo e a caracterização de duas rotas alternativas para a síntese do J-Al2O3:C: os métodos Eletroquímico e da Combustão. No método Eletroquímico, as amostras foram produzidas pela oxidação de uma placa de alumínio (99,99%), em ácido oxálico, sob uma diferença de potencial constante. Já no método da Combustão, as amostras são fabricadas misturando-se quantidades adequadas de nitrato de alumínio, uréia e um material dopante (Mg, Si, Eu, Eu-Mg, Eu-Si, Tb, Tb-Mg). Os reagentes foram aquecidos até 500 °C até obter a combustão e, em seguida as amostras foram tratadas termicamente a temperaturas entre 600 e 1500 °C. Para o método Eletroquímico, os resultados mostraram uma relação linear entre a intensidade TL linear e a dose absorvida no ar, para feixes de radiação gama do Co-60, no intervalo entre 0,5 a 4,5 Gy. Os parâmetros que resultaram na maior resposta TL foram: concentração de ácido oxálico igual a 0,10 M e tensão e tempo de anodização iguais 130 V e 300 min, respectivamente. As imagens produzidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostraram que as pastilhas produzidas nessas condições apresentam poros com diâmetros que variam entre 40 e 80 nm e que a área correspondente aos poros representa cerca de 10 % da área superficial da amostra. Para o método da Combustão, as amostras apresentaram resposta TL linear com a dose absorvida no ar de radiação gama do Co-60, entre 0,05 e 5 Gy. As maiores sensibilidades à radiação foram obtidas para as amostras dopadas com Tb e Tb-Mg, tratadas a 1500 °C por 4 h. Essas amostras apresentaram curva característica de emissão TL com dois picos em cerca de 190 e 350 °C. Pode-se concluir pelos resultados que a rota de síntese por Combustão produz amostras mais sensíveis à radiação que a síntese por anodização. Os materiais obtidos abrem novas perspectivas no campo de desenvolvimento de dosímetros para aplicações em dosimetria termoluminescente

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.

O objetivo desse trabalho é confeccionar e caracterizar dosímetros luminescentes de óxido de alumínio, dopados com o elemento químico magnésio, para aplicação em dosimetria das radiações ionizantes. O óxido de alumínio é obtido pelo método do precursor polimérico; através da obtenção de resina polimérica que resulta em material cerâmico em pó após tratamentos térmicos em temperaturas específicas. As análises dosimétricas são realizadas durante ciclos de aquecimento de amostras que já tenham absorvido certa quantidade de radiação ionizante, ou dose radioativa, é a chamada Termoluminescência. Neste trabalho as fontes radioativas são emissoras de radiação- ou raios-X, que são mais presentes nos campos da radioterapia, radiodiagnóstico, geração de energia elétrica e estudos científicos. Devido às propriedades físicas do cristal, ocorre emissão de luz quando elétrons e buracos recebem energia térmica, permitindo a sua liberação de estados quânticos meta-estáveis e a recombinação com cargas opostas, liberando fótons no espectro UV/visível. A análise química por ICP AES indica as concentrações de 0,47; 0,88; 1,33; 2,61 e 3,36 mol% de Mg2+ para as cinco amostras preparadas com diferentes massas do reagente MgCO3; estes valores indicam que o procedimento para obtenção das amostras foi realizado com uniformidade adequada e, portanto, os resultados alcançados são proporcionais às concentrações de Mg2+. Inicialmente, analisando os resultados da difração de Raios-X, percebe-se que a menor temperatura utilizada para a calcinação do material cerâmico não foi suficiente para que se obtivesse a fase estrutural desejada (fase alfa), uma vez que a estrutura gama não exibiu propriedades dosimétricas para doses baixas. Este fato implicou em tratamentos térmicos adicionais em temperatura superior (1100°C). Os difratogramas obtidos comprovam a viabilidade do processo e metodologia, com amostras altamente cristalinas e ausência de fases desconhecidas que poderiam ocorrer caso houvesse contaminação. As medidas de TL acusaram uma forte emissão luminescente na região do espectro visível e UV, com picos de emissão em 125, 200, 280, 350 e 430°C, aproximadamente. Os últimos não puderam ser estudados para doses baixas, pois suas intensidades são sobrepostas pela incandescência do porta amostras. Entretanto, o pico de emissão em 200°C mostrou comportamento satisfatório e, portanto, empregado para estudos mais aprofundados. Os picos de alta temperatura (280, 360 e 430ºC) exibiram ótima resposta luminescente para altas doses absorvidas (acima de 100 Gy), sem que seu ponto de saturação fosse alcançado para doses de até 1 kGy. Variando sensivelmente a energia do feixe de irradiação foi possível determinar que a luminescência do material apresenta baixa dependência energética para energias abaixo de 40 keV, o que está de acordo com a teoria de interação energia/matéria. Acima desta energia, há diminuição do fenômeno fotoelétrico em detrimento do espalhamento Compton. As imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Transmissão detectaram, nas amostras dopadas, a presença de estruturas superficiais compostas por espinélio (MgAl2O4) sobre aglomerados de Al2O3. Este resultado faz crer que a ocorrência desta camada superficial aumenta significativamente a concentração de centros de recombinação e, conseqüentemente, a intensidade de emissão também é aumentada. / The aim of the present work is to obtain and characterize luminescent dosimeters made of magnesium doped aluminium oxide, for ionizing radiation dosimetry purposes. The material is produced by Pechini Method (US Patent 3.330.697, 1967), starting from a polymer that generates powder ceramic, after firing at predetermined temperatures. Dosimetric measurements were taken during heating cycles (Thermoluminescence) with gamma and X-rays irradiated samples. Due to physical properties of the crystal, light is emitted during heating, because of free carriers being released from trap centers and recombining with opposite sigh charges. Chemical analysis indicated the Mg2+ concentrations 0.47, 0.88, 1.32, 2.61 and 3.36 mol%; reactants masses and process parameters were adequate to obtain uniformity. From X-Ray Diffraction, samples calcinated at lower temperatures did not reach the properly structural phase. The gamma phase did not show dosimetric properties for the preferred spectra (UV/visible region). Calcinations at higher temperatures were necessary to obtain alpha phase, which exhibited TL emission. For doped sample, diffractograms indicated the occurrence of highly crystalline sample. TL glow curves showed high visible and UV emission, with peaks at 125, 200, 280, 365 and above 450°C. The lowest peak was faded within 24 hours after irradiation and those above 280°C could not be exactly determined due to peak overlapping. Nevertheless, the emission peak at 200°C showed itself a great achievement for the present work, because of its energy depth and dose response. For higher absorbed doses (above 100 Gy), the emission generated by deeper traps could be studied with more details: acceptable TL response and exponential growth were exhibited. The peak at 280 was not reported. Low energy dependence luminescence in observed for doses as high as 40 keV. This limitation is due to decreasing of photoelectric phenomena, which is responsible for charges trapping. Images obtained using Transmission Electron Microscopy detected surface layer in doped samples; such layer is composed by spinel (MgAl2O4). The presence of spinel layer increases recombination centers concentration, once luminescence enhancement was perceived for doped samples.

Nenhuma / O câncer de próstata é o segundo mais ocorrente entre os homens. A braquiterapia com a utilização de sementes de iodo-125 se apresenta como uma das formas de tratamento. Na terapia do câncer de próstata são utilizadas de 80 a 120 sementes de iodo-125 que são implantadas no órgão seguindo um planejamento. Durante o posicionamento e com o passar do tempo, as sementes implantadas sofrem pequenos deslocamentos em relação à posição inicialmente planejada. Estes deslocamentos podem causar diferenças na deposição de dose no volume tumoral. Este trabalho fez um estudo de dosimetria de sementes de iodo-125 utilizadas em braquiterapia de baixa taxa de dose. Na primeira etapa do trabalho, foi realizado o levantamento dos parâmetros dosimétricos da semente seguindo as recomendações do protocolo TG-43 com o objetivo de validar a metodologia. Em seguida, foi realizado um estudo quantitativo da variação na distribuição de dose para três configurações de quatro sementes Oncoseed 6711, sendo duas delas com as quatro sementes em posições simétricas e uma com as sementes apresentando pequenos deslocamentos. Utilizou-se um objeto simulador de tecido mole e dosímetros TLD. Em seguida, um estudo qualitativo das isodoses geradas pelas configurações foi realizado utilizando-se filme radiocrômico, modelo Gafchromic. Este método foi utilizado a fim de complementar o estudo realizado com os cristais. Os parâmetros dosimétricos da semente levantados neste trabalho apresentaram excelente concordância com os valores consensuais do TG -43, validando assim, a metodologia empregada nesta pesquisa. Finalmente, os resultados obtidos com filmes radiocrômicos e dosímetros termoluminescentes mostraram que existe uma diferença significativa na distribuição de dose quando há modificação de posicionamento entre as sementes. A utilização destes dois métodos simultaneamente se mostrou eficiente uma vez que os cristais trazem uma visão pontual e o filme traz uma visão global da distribuição de dose. / Prostate cancer is the second most common cancer among men. Iodine-125 brachytherapy seeds are presented as a form of treatment. In prostate cancer therapy 80-120 iodine-125 seeds are implanted in the organ following a previous planning. During positioning and after it, the implanted seeds can undergo slight displacements relative to the original position. These deviations may cause changes in dose distribution in the tumor volume. This work has made a dosimetry study for iodine-125 seeds used in low dose rate brachytherapy. In the first stage, we performed a one seed dosimetric parameters study following the TG-43 protocol recommendations with the objective of validating our methodology. Then a quantitative study of the variation in dose distribution for three configurations of four seeds OncoSeed 6711 was conducted with two configurations using the seeds in symmetrical positions and the other presenting small displacements. A soft tissue phantom and TLD dosimeters were used. Then a qualitative study of isodose curves of the configurations was performed using radiochromic film, Gafchromic model. This method was used to complement the study of the crystals. The seeds dosimetric parameters obtained in this work showed excellent agreement with the TG-43 consensual values, thus validating the methodology used in this work. The results obtained with radiochromic film and thermoluminescent dosimeters have shown that there is a significant difference in dose distribution when there is a change in the positioning of the seeds. The use of these two methods simultaneously is efficient since the crystals bring a point view and the film has a global view of the dose distribution

Neste trabalho, estão descritos os métodos de seleção, calibração e de determinação dos fatores de correção, as características físicas dos dosímetros termoluminescentes, o procedimento de cálculo para converter a leitura do dosímetro em dose absorvida e a metodologia para se determinar a dose de entrada. Foram investigadas a praticidade e a utilidade das medidas de dose de entrada com os dosímetros termoluminescentes, bem como a exatidão e a reprodutibilidade no fornecimento da dose diária. As medidas de dose de entrada foram realizadas em cinco pacientes com diagnóstico de câncer de mama tratadas com um feixe de fótons de 6 MV. Não foram detectados grandes desvios entre a dose medida e a dose esperada (os valores concordaram em ± 5%), devido à excelente estabilidade do equipamento de tratamento, ao sistema automático de verificação e à boa exatidão no ajuste diário do tratamento. Uma boa precisão pode ser alcançada quando os fatores de correção para cada parâmetro de influência na resposta do dosímetro são cuidadosamente determinados e aplicados para converter o sinal termoluminescente em dose absorvida. O estudo demonstrou a viabilidade do uso dos dosímetros termoluminescentes para a dosimetria in vivo e sua utilidade como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / Selection, calibration procedure to convert TLD signal into absorbed dose and physical characteristics at the thermoluminescent dosimeters, as well as the determination of correction factors and the methodology to determine expected entrance dose, are described in this work. Practical aspects and the utility of entrance dose measures with thermoluminescent dosimeters were investigated, as well as the exactness and the reproducibility of the daily dose release. The entrance dose measures were performed in five patients with diagnosis of breast cancer treated with a 6 MV photon beam. The measured dose and the expected dose values agreed in ± 5%, due to excellent treatment equipment stability, to automatic verification system and the good exactness in the daily treatment adjustment. Good precision can be achieved when the correction factors for each parameter of influence in the dosimeter response are carefully determined and applied to convert the thermoluminescent signal into absorbed dose. The study demonstrates the viability of thermoluminescent dosimeters use for in vivo dosimetry and its utility as part of a quality assurance program in a radiation therapy service.

As técnicas radioterápicas evoluíram muito nas últimas décadas, destacando-se a utilização de feixes segmentados por colimadores de multifolhas, os quais permitem entregar maior quantidade de dose com maior precisão espacial. Os sistemas de planejamento em radioterapia (TPS), entretanto, são em grande parte fechados, com acesso restrito aos parâmetros de cálculo de dose. Desta forma, o presente trabalho teve como principal objetivo comparar valores de dose envolvidas em tratamentos radioterápicos, medidos com a técnica de dosimetria termoluminescente (TL), usando um objeto simulador antropomórfico (Alderson Rando Phantom - ARP) como paciente, com valores de referência extraídos dos TPS em simulações realistas de tratamento. O objeto simulador continha dosímetros TL de LiF (TLD100) posicionados na pelve, no tórax, na cabeça e no pescoço, a fim de que fossem monitoradas regiões com dose homogênea (como no volume alvo planejado - PTV), regiões com gradiente de dose e regiões afastadas do PTV. As irradiações foram feitas usando técnicas de radioterapia conformacional 3D e radioterapia por modulação da intensidade do feixe (IMRT). Quatro TPS foram utilizados: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS e KonRad. Em algumas situações utilizaram-se algoritmos de cálculo implementados pelos fabricantes nos TPS; dois deles baseados em correção de heterogeneidades (Batho e pencil beam) e um deles baseado em convolução e superposição de feixes simulados (collapsed cone). Nos casos de irradiações com IMRT os algoritmos foram sempre usados. Paralelamente ao uso do ARP, utilizou-se um objeto simulador com água com objetivo de verificar o comportamento dos dosímetros TL expostos a feixes de fótons de alta energia, em comparação com câmaras de ionização cilíndricas do tipo Farmer (volume interno de 0,6 cm3). Além disso, esse objeto simulador possibilitou garantir a qualidade de suportes desenvolvidos para a câmara e para os dosímetros, nos casos de medidas em água. A irradiação da pelve do objeto simulador ARP, região com poucas heterogeneidades, revelou que o comportamento do material que o constitui é equivalente ao da água e, por isso, pode ser usado na simulação de tecido humano em feixes de radioterapia. Simulações de tratamentos revelaram compatibilidade entre valores medidos e planejados no interior do PTV, com discrepâncias menores que 2%; valores que estão dentro dos limites estabelecidos pelo ICRU62 (+7%/-5%, 2?). Nas regiões afastadas do PTV, todos os códigos de planejamento apresentaram discrepâncias relativamente grandes, evidenciando limitações no cálculo de componentes secondárias. Apesar dos algoritmos de cálculo aumentarem a concordância entre doses medidas e planejadas, não foi possível identificar diferenças entre os algoritmos pencil beam e collapsed cone. Em regiões onde havia alto gradiente de dose, as discrepâncias se tornam maiores devido à dificuldade em posicionar os dosímetros no mesmo ponto em que o cálculo é feito. Sistematicamente, observou-se que a técnica para radioterapia 3D apresenta valores de dose dentro dos limites preestabelecidos, enquanto IMRT mostra valores com maior exatidão. / The last decades noticed a massive improvement in radiotherapy techniques and the use of segmented beams produced by multileaf collimators. However, the dose radiation therapy planning systems (TPS) in use are characterized by the restriction of access to the calculation algorithms. The aim of this work was to compare dose values measured in an anthropomorphic phantom (Alderson Rando Phantom - ARP) to the reference dose values obtained from the TPS in real case simulations of radiotherapy treatments. Thermoluminescent dosimetry (TLD) technique was used to evaluate the doses. LiF dosimeters (TLD100) were positioned on the phantom pelvis, thorax, head and neck at homogeneous dose regions, as the Planned Target Volume (PTV), gradient dose regions, and areas far from PTV. The doses were delivered using two techniques, 3D conformal radiotherapy and Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT). Four TPS were used: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS and KonRad. In several situations, calculation algorithms implemented in these planning systems were employed to take heterogeneities into account: two of them were correction-based algorithms (Batho and Pencil Beam) and one of them based in beam convolution-superposition (Collapsed Cone). Furthermore, a liquid water phantom was used to compare the TLD behavior to the Farmer thimble chamber (0,6 cc internal volume) results when exposed to high-energy photon beams. It was also possible to verify the quality of the PMMA supports that wer used in the calibration of the dosimeters on clinical beam, obtaining reliable results. Both the ARP pelvis and a water phantom showed similar behavior under irradiation, indicating that, in highly homogenous regions, the ARP material can be used to simulate human soft tissues under radiotherapy treatment. Inside the PTV, the dosimetry performed in the ARP, showed compatibility between measured and planned dose values, with discrepancies smaller than 2%, which are within the ICRU62 fixed limits (+7%/-5%, 2?). When the algorithms were used, a better agreement between the experimental and planned doses was achieved, but it was not possible to discriminate the Pencil Beam and Collapsed Cone algorithms. In regions with large dose gradients, the discrepancies between experimental and planned dose values are higher as the difficulties the position of the dosimeters are more critical. The measured doses, when the 3D radiotherapy technique was used, were within the ICRU62 pre-established limits whereas the IMRT technique provider more accurate values.

Neste trabalho, estão descritos os métodos de seleção, calibração e de determinação dos fatores de correção, as características físicas dos dosímetros termoluminescentes, o procedimento de cálculo para converter a leitura do dosímetro em dose absorvida e a metodologia para se determinar a dose de entrada. Foram investigadas a praticidade e a utilidade das medidas de dose de entrada com os dosímetros termoluminescentes, bem como a exatidão e a reprodutibilidade no fornecimento da dose diária. As medidas de dose de entrada foram realizadas em cinco pacientes com diagnóstico de câncer de mama tratadas com um feixe de fótons de 6 MV. Não foram detectados grandes desvios entre a dose medida e a dose esperada (os valores concordaram em ± 5%), devido à excelente estabilidade do equipamento de tratamento, ao sistema automático de verificação e à boa exatidão no ajuste diário do tratamento. Uma boa precisão pode ser alcançada quando os fatores de correção para cada parâmetro de influência na resposta do dosímetro são cuidadosamente determinados e aplicados para converter o sinal termoluminescente em dose absorvida. O estudo demonstrou a viabilidade do uso dos dosímetros termoluminescentes para a dosimetria in vivo e sua utilidade como parte de um programa de garantia de qualidade em um serviço de radioterapia. / Selection, calibration procedure to convert TLD signal into absorbed dose and physical characteristics at the thermoluminescent dosimeters, as well as the determination of correction factors and the methodology to determine expected entrance dose, are described in this work. Practical aspects and the utility of entrance dose measures with thermoluminescent dosimeters were investigated, as well as the exactness and the reproducibility of the daily dose release. The entrance dose measures were performed in five patients with diagnosis of breast cancer treated with a 6 MV photon beam. The measured dose and the expected dose values agreed in ± 5%, due to excellent treatment equipment stability, to automatic verification system and the good exactness in the daily treatment adjustment. Good precision can be achieved when the correction factors for each parameter of influence in the dosimeter response are carefully determined and applied to convert the thermoluminescent signal into absorbed dose. The study demonstrates the viability of thermoluminescent dosimeters use for in vivo dosimetry and its utility as part of a quality assurance program in a radiation therapy service.

O objetivo desse trabalho é confeccionar e caracterizar dosímetros luminescentes de óxido de alumínio, dopados com o elemento químico magnésio, para aplicação em dosimetria das radiações ionizantes. O óxido de alumínio é obtido pelo método do precursor polimérico; através da obtenção de resina polimérica que resulta em material cerâmico em pó após tratamentos térmicos em temperaturas específicas. As análises dosimétricas são realizadas durante ciclos de aquecimento de amostras que já tenham absorvido certa quantidade de radiação ionizante, ou dose radioativa, é a chamada Termoluminescência. Neste trabalho as fontes radioativas são emissoras de radiação- ou raios-X, que são mais presentes nos campos da radioterapia, radiodiagnóstico, geração de energia elétrica e estudos científicos. Devido às propriedades físicas do cristal, ocorre emissão de luz quando elétrons e buracos recebem energia térmica, permitindo a sua liberação de estados quânticos meta-estáveis e a recombinação com cargas opostas, liberando fótons no espectro UV/visível. A análise química por ICP AES indica as concentrações de 0,47; 0,88; 1,33; 2,61 e 3,36 mol% de Mg2+ para as cinco amostras preparadas com diferentes massas do reagente MgCO3; estes valores indicam que o procedimento para obtenção das amostras foi realizado com uniformidade adequada e, portanto, os resultados alcançados são proporcionais às concentrações de Mg2+. Inicialmente, analisando os resultados da difração de Raios-X, percebe-se que a menor temperatura utilizada para a calcinação do material cerâmico não foi suficiente para que se obtivesse a fase estrutural desejada (fase alfa), uma vez que a estrutura gama não exibiu propriedades dosimétricas para doses baixas. Este fato implicou em tratamentos térmicos adicionais em temperatura superior (1100°C). Os difratogramas obtidos comprovam a viabilidade do processo e metodologia, com amostras altamente cristalinas e ausência de fases desconhecidas que poderiam ocorrer caso houvesse contaminação. As medidas de TL acusaram uma forte emissão luminescente na região do espectro visível e UV, com picos de emissão em 125, 200, 280, 350 e 430°C, aproximadamente. Os últimos não puderam ser estudados para doses baixas, pois suas intensidades são sobrepostas pela incandescência do porta amostras. Entretanto, o pico de emissão em 200°C mostrou comportamento satisfatório e, portanto, empregado para estudos mais aprofundados. Os picos de alta temperatura (280, 360 e 430ºC) exibiram ótima resposta luminescente para altas doses absorvidas (acima de 100 Gy), sem que seu ponto de saturação fosse alcançado para doses de até 1 kGy. Variando sensivelmente a energia do feixe de irradiação foi possível determinar que a luminescência do material apresenta baixa dependência energética para energias abaixo de 40 keV, o que está de acordo com a teoria de interação energia/matéria. Acima desta energia, há diminuição do fenômeno fotoelétrico em detrimento do espalhamento Compton. As imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Transmissão detectaram, nas amostras dopadas, a presença de estruturas superficiais compostas por espinélio (MgAl2O4) sobre aglomerados de Al2O3. Este resultado faz crer que a ocorrência desta camada superficial aumenta significativamente a concentração de centros de recombinação e, conseqüentemente, a intensidade de emissão também é aumentada. / The aim of the present work is to obtain and characterize luminescent dosimeters made of magnesium doped aluminium oxide, for ionizing radiation dosimetry purposes. The material is produced by Pechini Method (US Patent 3.330.697, 1967), starting from a polymer that generates powder ceramic, after firing at predetermined temperatures. Dosimetric measurements were taken during heating cycles (Thermoluminescence) with gamma and X-rays irradiated samples. Due to physical properties of the crystal, light is emitted during heating, because of free carriers being released from trap centers and recombining with opposite sigh charges. Chemical analysis indicated the Mg2+ concentrations 0.47, 0.88, 1.32, 2.61 and 3.36 mol%; reactants masses and process parameters were adequate to obtain uniformity. From X-Ray Diffraction, samples calcinated at lower temperatures did not reach the properly structural phase. The gamma phase did not show dosimetric properties for the preferred spectra (UV/visible region). Calcinations at higher temperatures were necessary to obtain alpha phase, which exhibited TL emission. For doped sample, diffractograms indicated the occurrence of highly crystalline sample. TL glow curves showed high visible and UV emission, with peaks at 125, 200, 280, 365 and above 450°C. The lowest peak was faded within 24 hours after irradiation and those above 280°C could not be exactly determined due to peak overlapping. Nevertheless, the emission peak at 200°C showed itself a great achievement for the present work, because of its energy depth and dose response. For higher absorbed doses (above 100 Gy), the emission generated by deeper traps could be studied with more details: acceptable TL response and exponential growth were exhibited. The peak at 280 was not reported. Low energy dependence luminescence in observed for doses as high as 40 keV. This limitation is due to decreasing of photoelectric phenomena, which is responsible for charges trapping. Images obtained using Transmission Electron Microscopy detected surface layer in doped samples; such layer is composed by spinel (MgAl2O4). The presence of spinel layer increases recombination centers concentration, once luminescence enhancement was perceived for doped samples.

As técnicas radioterápicas evoluíram muito nas últimas décadas, destacando-se a utilização de feixes segmentados por colimadores de multifolhas, os quais permitem entregar maior quantidade de dose com maior precisão espacial. Os sistemas de planejamento em radioterapia (TPS), entretanto, são em grande parte fechados, com acesso restrito aos parâmetros de cálculo de dose. Desta forma, o presente trabalho teve como principal objetivo comparar valores de dose envolvidas em tratamentos radioterápicos, medidos com a técnica de dosimetria termoluminescente (TL), usando um objeto simulador antropomórfico (Alderson Rando Phantom - ARP) como paciente, com valores de referência extraídos dos TPS em simulações realistas de tratamento. O objeto simulador continha dosímetros TL de LiF (TLD100) posicionados na pelve, no tórax, na cabeça e no pescoço, a fim de que fossem monitoradas regiões com dose homogênea (como no volume alvo planejado - PTV), regiões com gradiente de dose e regiões afastadas do PTV. As irradiações foram feitas usando técnicas de radioterapia conformacional 3D e radioterapia por modulação da intensidade do feixe (IMRT). Quatro TPS foram utilizados: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS e KonRad. Em algumas situações utilizaram-se algoritmos de cálculo implementados pelos fabricantes nos TPS; dois deles baseados em correção de heterogeneidades (Batho e pencil beam) e um deles baseado em convolução e superposição de feixes simulados (collapsed cone). Nos casos de irradiações com IMRT os algoritmos foram sempre usados. Paralelamente ao uso do ARP, utilizou-se um objeto simulador com água com objetivo de verificar o comportamento dos dosímetros TL expostos a feixes de fótons de alta energia, em comparação com câmaras de ionização cilíndricas do tipo Farmer (volume interno de 0,6 cm3). Além disso, esse objeto simulador possibilitou garantir a qualidade de suportes desenvolvidos para a câmara e para os dosímetros, nos casos de medidas em água. A irradiação da pelve do objeto simulador ARP, região com poucas heterogeneidades, revelou que o comportamento do material que o constitui é equivalente ao da água e, por isso, pode ser usado na simulação de tecido humano em feixes de radioterapia. Simulações de tratamentos revelaram compatibilidade entre valores medidos e planejados no interior do PTV, com discrepâncias menores que 2%; valores que estão dentro dos limites estabelecidos pelo ICRU62 (+7%/-5%, 2?). Nas regiões afastadas do PTV, todos os códigos de planejamento apresentaram discrepâncias relativamente grandes, evidenciando limitações no cálculo de componentes secondárias. Apesar dos algoritmos de cálculo aumentarem a concordância entre doses medidas e planejadas, não foi possível identificar diferenças entre os algoritmos pencil beam e collapsed cone. Em regiões onde havia alto gradiente de dose, as discrepâncias se tornam maiores devido à dificuldade em posicionar os dosímetros no mesmo ponto em que o cálculo é feito. Sistematicamente, observou-se que a técnica para radioterapia 3D apresenta valores de dose dentro dos limites preestabelecidos, enquanto IMRT mostra valores com maior exatidão. / The last decades noticed a massive improvement in radiotherapy techniques and the use of segmented beams produced by multileaf collimators. However, the dose radiation therapy planning systems (TPS) in use are characterized by the restriction of access to the calculation algorithms. The aim of this work was to compare dose values measured in an anthropomorphic phantom (Alderson Rando Phantom - ARP) to the reference dose values obtained from the TPS in real case simulations of radiotherapy treatments. Thermoluminescent dosimetry (TLD) technique was used to evaluate the doses. LiF dosimeters (TLD100) were positioned on the phantom pelvis, thorax, head and neck at homogeneous dose regions, as the Planned Target Volume (PTV), gradient dose regions, and areas far from PTV. The doses were delivered using two techniques, 3D conformal radiotherapy and Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT). Four TPS were used: CadPlan, ECLIPSE, Helax-TMS and KonRad. In several situations, calculation algorithms implemented in these planning systems were employed to take heterogeneities into account: two of them were correction-based algorithms (Batho and Pencil Beam) and one of them based in beam convolution-superposition (Collapsed Cone). Furthermore, a liquid water phantom was used to compare the TLD behavior to the Farmer thimble chamber (0,6 cc internal volume) results when exposed to high-energy photon beams. It was also possible to verify the quality of the PMMA supports that wer used in the calibration of the dosimeters on clinical beam, obtaining reliable results. Both the ARP pelvis and a water phantom showed similar behavior under irradiation, indicating that, in highly homogenous regions, the ARP material can be used to simulate human soft tissues under radiotherapy treatment. Inside the PTV, the dosimetry performed in the ARP, showed compatibility between measured and planned dose values, with discrepancies smaller than 2%, which are within the ICRU62 fixed limits (+7%/-5%, 2?). When the algorithms were used, a better agreement between the experimental and planned doses was achieved, but it was not possible to discriminate the Pencil Beam and Collapsed Cone algorithms. In regions with large dose gradients, the discrepancies between experimental and planned dose values are higher as the difficulties the position of the dosimeters are more critical. The measured doses, when the 3D radiotherapy technique was used, were within the ICRU62 pre-established limits whereas the IMRT technique provider more accurate values.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-20T17:12:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL PARA IMPRESSÃO CAPA DURA.compressed.pdf: 5438350 bytes, checksum: 6a32a2d9accc05fb896d407a8a699c4b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T17:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO FINAL PARA IMPRESSÃO CAPA DURA.compressed.pdf: 5438350 bytes, checksum: 6a32a2d9accc05fb896d407a8a699c4b (MD5) Previous issue date: 2015-05-31 / CAPES / FACEPE / No presente trabalho, foi realizado um levantamento das doses recebidas por pacientes pediátricos, em exames radiográficos convencionais dos seios da face, realizados no Recife, PE. Para a realização do estudo, foram selecionados dois hospitais que atendem ao Sistema Único de Saúde, com alta demanda de exames pediátricos. Os dados dos pacientes e os parâmetros de irradiação utilizados em 159 exames radiográficos dos seios da face de crianças, com idades entre 0 e 15 anos, foram coletados, sendo 103 radiografias realizadas na projeção lateral (radiografia cavum) e 56 radiografias realizadas nas projeções pósteroanteriores em fronto-naso (FN) e mento-naso (MN) (radiografias Caldwell e Waters, respectivamente). Inicialmente, foram efetuadas as avaliações de desempenho dos dois equipamentos de raios X pertencentes aos hospitais. A partir dos valores dos rendimentos dos tubos de raios X e dos parâmetros de irradiação empregados nos exames, foram estimados os valores de kerma no ar na superfície de entrada (Ka,e) e produto kerma no ar-área (PK,A). Os valores de kerma no ar nas regiões dos olhos e da tireoide foram estimados utilizando dosímetros termoluminescentes (TLD-100). As doses absorvidas médias nos órgãos e a dose efetiva foram estimadas com o software PCXMC® a partir dos dados antropométricos, parâmetros de irradiação e do kerma no ar incidente (Ka,i), obtido com o rendimento. Os resultados mostraram que os valores de Ka,e variaram entre 0,065 mGy e 1,113 mGy, para radiografias cavum, entre 0,13 mGy e 7,99 mGy, para radiografias na incidência Caldwell e entre 0,13 mGy e 10,12 mGy, para radiografias na incidência Waters. Os valores do kerma no ar na região dos olhos variaram entre 0,001 mGy e 0,968 mGy, nas radiografias cavum, e 0,011 mGy e 0,427 mGy, nas incidências Caldwelll e Waters (conjuntamente). Na região da tireoide, os valores de kerma no ar variaram entre 5 μGy e 932 μGy, para as radiografias cavum, e 2 μGy e 972 μGy, para as incidências Caldwell e Waters. 90% dos valores de Ka,e estimados para os exames realizados no Hospital B encontram-se dentro do recomendado pela comunidade britânica, enquanto todos no Hospital A encontram-se acima. O fato do Hospital B apresentar valores de Ka,e dentro do aconselhado não significa que seu serviço esteja otimizado, devido a grande quantidade de filmes rejeitados, cuja imagem apresentava-se clara e inapropriada para o diagnóstico, elevando a dose final recebida pelo paciente pela repetição do exame. Os altos valores de Ka,e devem-se, principalmente, à utilização indiscriminada da grade antiespalhamento, não recomendada para pacientes desta idade. Os valores de PK,A variaram entre 5,7 mGy.cm2 e 92,3 mGy.cm2 para as radiografias cavum, entre 24,4 mGy.cm2 e 340,3 mGy.cm2 para as radiografias Caldwell e, entre 34,0 mGy.cm2 e 378,3 mGy.cm2 para as radiografias Waters. A partir dos dados pode-se concluir que há necessidade de otimização dos procedimentos radiográficos. / In this study, a survey was conducted in order to assess doses received by pediatric patients ongoing conventional radiographs of the sinuses, performed in Recife, PE. For the study, two hospitals of SUS (Sistema Único de Saúde), with high demand for pediatric examinations, were selected. Patient data and irradiation parameters were collected for 159 radiographs of the children’s sinuses with ages between 0 and 15. Among those, 103 radiographs were taken on the lateral projection (cavum radiography) and 56 radiographs were taken in posteroanterior projections in fronto-naso (FN) and mento-naso (MN) (Caldwell and Waters radiographs, respectively). Initially, the performance of the two X-ray equipment was evaluated. Air kerma values at the entrance surface (Ka,e), and air kerma area product (PK,A) were estimated using X-ray tubes output and irradiation parameters used in the examinations. Air Kerma values on the eyes and thyroid were estimated using thermoluminescent dosimeters (TLD-100). The average absorbed organ doses and effective dose were estimated at the PCXMC® software using the anthropometric data, irradiation parameters and the incident air kerma (Ka,i) obtained with the x-ray tube output. The results showed that Ka,e values varied between 0.065 and 1.113 mGy for cavum radiographs; between 0.13 and 7.99 mGy for Caldwell’s view; and between 0.13 and 10.12mGy for Waters’ view. The air kerma values in at the eye region varied from 0.001 mGy to 0.968 mGy for cavum radiographs, and from 0.011 mGy to 0.427 mGy for Caldwell and Waters’ views (together). In the thyroid region air kerma values ranged from 5 μGy to 932 μGy for cavum view and from 2 μGy to 972 μGy for Caldwell and Waters’ views. Tests performed at Hospital B have shown that 90% of the Ka,e values estimated during exams are within the recommended values by British Commonwealth, while all the Ka,e values in the Hospital A were above it. However, even though Hospital B presented Ka,e values within recommended values, this service was not optimized, due to the large amount of rejected films, whose image were inappropriate for diagnosis resulting in increased dose by the patient re-examination. The high Ka,e values are due mainly to the indiscriminate use of anti-scatter grid, not recommended for patient ages assessed in this study. PK,A values varied between 5.7 and 92.3 mGy.cm2 for cavum radiographs, between 24.4 and 340.3 mGy.cm2 for Caldwell’s view and between 34.0 and 378.3 mGy.cm2 for Waters’ view. Thus, it was concluded that there is need for optimization of radiographic procedures.