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  1. 1. Calibração de medidores de Produto Kerma-Área Aluno: José Neres de Almeida Junior Orientadora: Dra. Maria da Penha Albuquerque Potiens São Paulo, 01 novembro de 2022 Seminário da disciplina Tópicos Especiais de Dosimetria das Radiações
  2. 2. Sumário 1. Contexto da Pesquisa 2. Objetivos 3. Metodologia 4. Situação Atual
  3. 3. 1. Contexto da Pesquisa Para tanto utilizaremos o equipamento PDC para calibrar estes medidores... Esse PDC precisa ser calibrado em diferentes qualidades de radiação sejam diretas ou atenuadas. E para que esse PDC seja calibrado, usaremos a técnica de substituição E depois no local da câmara, será colocado o PDC para que seja calibrado nas mesmas grandezas A dosimetria, especificamente na metrologia são a base deste projeto, uma vez que faremos a calibração de medidores de produto kerma-área. Calibrada a câmara de ionização para Kerma e Produto Kerma-Área (PKA)
  4. 4. 1. Contexto da Pesquisa Mas então... O que é o PKA? • O produto kerma no ar área, PKA, é a a integral do kerma no ar sobre a área do feixe de raios-X em um plano perpendicular ao eixo do feixe, conforme equação 1: • PKA = ∫ K(x,y)dxdy (1) • A unidade recomendada é Gy.cm² (IEC 60601, 2019), embora algumas outras unidades sejam frequentemente utilizadas (Gymm², μGym²), na prática.
  5. 5. 1. Contexto da Pesquisa O uso de medidores de PKA são amplamente utilizados dosimetria clínica de radiodiagnóstico: fluoroscopia, radiologia intervencionista, radiografia geral e radiografia dentária, principalmente em países do continente europeu (CSETE, et. al., 2013), e também para avaliação em ambiente clínico, Mas... Por que o PKA? A grandeza produto kerma-área (PKA) é importante para estabelecer níveis de referência em exames de radiodiagnóstico. Essa grandeza pode ser obtida por meio de medidores do PKA • Seu uso é fundamental para avaliar a dose de radiação em procedimentos radiológicos, • além de ser um bom indicador para que os limites de dose na pele do paciente não sejam excedidos (COSTA, 2013).
  6. 6. 1. Contexto da Pesquisa  Por isso da importância dessa grandeza estar bem calibrada e com incertezas bem definidas.  A RDC 611 (ANVISA 2022) definiu no art. 2º, item XII que:  é obrigatório nos equipamentos, a indicação do produto kerma-área (PKA) acumulado no exame ou do PKA de referência, sendo recomendadas as duas situações (ANVISA, 2022).
  7. 7. 1. Contexto da Pesquisa ainda existem poucas referências nacionais sobre o tema, o uso clínico (ainda) reduzido (COSTA, N., 2013; COSTA & POTIENS, 2014a; COSTA & POTIENS, 2014b; CORREA, et al, 2015; ALMEIDA JUNIOR., et al, 2011a; TERINI, et al, 2013), • apesar da recomendação de normas internacionais (CSETE et al, 2013), e a necessidade de calibração dos medidores de PKA preferencialmente no próprio Brasil.  Interesse no uso de medidores de PKA: O PKA é uma grandeza constante com a distância (entre ponto focal e paciente) Outros fatores
  8. 8. 1. Contexto da Pesquisa Câmara de ionização: • volume sensível da câmara parcialmente irradiado (HETLAND, et al, 2009; ALMEIDA JUNIOR., et al, 2011a; TERINI, et al, 2013), Medidor de PKA: • necessário um método para estimar a área irradiada, no processo de calibração • Resulta em um aumento indesejável das incertezas globais. • procedimentos especiais são aplicados para calibração dos medidores. Medidores de PKA e calibração
  9. 9. Esses medidores podem vir acoplados a equipamentos de raios X, o que dificulta sua calibração (COSTA, 2013). Para resolver isso, em sua dissertação, COSTA (2013) desenvolveu uma metodologia de calibração de medidores do PKA, baseada em referências internacionais (CSETE, et. al., 2013 e LARSSON, 2006). 1. Contexto da Pesquisa Medidores de PKA e calibração
  10. 10. Considerações: • O PKA é medido com câmara de ionização de transmissão de placas paralelas, • O sinal deste tipo de câmara é proporcional à integral da superfície sobre a área sensível da câmara. • A área de integração da definição de PKA e a área sensível da câmara nas medições são grandes o suficiente para cobrir todo o feixe de radiação* IAEA - EURAMET (CSETE, et. al., 2013): comparação de calibrações dos medidores KAP. 1. Contexto da Pesquisa Medidores de PKA e calibração *incluindo as áreas de penumbra.
  11. 11. Dificuldade em se definir a área? Cálculo de área se dá pela definição do campo sensível. câmara de ionização do PDC é aberta. Possível aplicar correções automáticas para a densidade de ar através de seus sensores de pressão e temperatura. 1. Contexto da Pesquisa Técnica utilizada na calibração – Interesse do PDC (CSETE, et. al., 2013) O ponto de referência da câmara de ionização do PDC é o plano de referência coincidente com a superfície frontal do dispositivo, Área ativa nominal da câmara de ionização do PDC (RADCAL, 2007): Retangular: 300 mm x 300 mm, e a câmara de ionização não é opticamente transparente, deve ser usada apenas para radiação incidente. A resolução da medição para PKA: Res = 0,01 μGy.m².
  12. 12. • 1º: se calibra em kerma no ar incidente a câmara de ionização, • 2º: se calibra o PDC para kerma no ar incidente; • 3º: se calibra o PDC para PKA nesta mesma posição, • 4º: após PDC calibrado, deve-se colocar o medidor clínico e calibrá-lo em termos de PKA. EUROMET/IAEA (CSETE, et. al., 2013): OBS: Todos os fatores de correção apropriados (ex., para densidade do ar, temperatura, pressão, recombinação de íons, etc) devem ser considerados no cálculo e mencionados no certificado de calibração. 1. Contexto da Pesquisa Técnica utilizada na calibração
  13. 13. Medidores de PKA e câmaras de ionização para radiodiagnóstico (RD) devem ser calibrados conforme IEC 61267 (2005) - RQR 3 (50 kV), RQR 5 (70 kV), RQR 6 (80 kV), RQR 8 (100 kV) e RQR 9 (120 kV). Para medições com radiação transmitida, os medidores de PKA contribuem para a qualidade do feixe, de forma que as qualidades de radiação mencionadas sofrem alterações. 1. Contexto da Pesquisa Técnica utilizada na calibração RQA e RQA-M: simular a atenuação da radiação causada pelo paciente Fonte: http://indico.ictp.it/event/a08155/session/30/contribution/23/material/0/0.pdf
  14. 14. 1. Contexto da Pesquisa É um laboratório de pesquisa e prestação de serviços, Que desenvolve e implanta técnicas e protocolos para a calibração de medidores de radiação E presta serviços de calibração de instrumentos utilizados em radioproteção, radiodiagnóstico e radioterapia para todo o Brasil. E o Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI) do Centro de Metrologia das Radiações do IPEN então...
  15. 15. 1. Contexto da Pesquisa Os sistemas contam com um razoável grau de automatização, boa parte desenvolvida no próprio IPEN por meio de projetos acadêmicos. Um desses arranjos conta com uma roda de filtros que atende as diversas qualidades estabelecidas nas normas IEC 61267 (2005). O sistema semi-automatizado do LCI, de controle e otimização da roda de posicionamento de filtros, por meio do uso do software LabVIEW® e de programas a ele associados, coleta os respectivos fatores ambientais (temperatura e pressão) e físicos (a determinação do filtro adicional),
  16. 16. 2. Objetivos Empregaremos o protótipo criado na calibração em PKA, com a câmara de ionização de referência, seguindo o protocolo atual. Posteriormente colocaremos no local da câmara de ionização o PDC para calibração Assim, faremos a validação deste método utilizando o método de simulação computacional Monte Carlo, para a situação da aplicação do PDC para calibração. Então utilizaremos o PDC para calibrar equipamentos médicos, empregada com código TOPAS (PERL, et al, 2012), com um amplo banco de dados de simulações com possibilidade de aplicação para a situação de calibração de medidores de PKA. testando o sistema porta-filtro e o grau de atenuação atingido, analisando também as quantidades de influência neste processo, e minimizando incertezas nessa calibração para RQR e RQA.
  17. 17. 2. Objetivos Objetivos Gerais •desenvolver um novo sistema de filtração adicional semi-automatizado em novo sistema de radiação, com implantação deste sistema de filtração para novas qualidades de feixe de Raio-X no sistema de radiação de 320kV, junto à aplicação do medidor Patient Dose Calibrator (PDC) para calibração de medidores de PKA. Objetivos Específicos •Impressão em 3D de mais conjuntos do sistema porta-filtro, com adequações na prototipagem para novo sistema de radiação (320kV); •Implantação das qualidades de radiação, utilizando a estrutura atualizada para caracterização e aplicação prática com filtrações específicas, mapeando os testes de controle de qualidade com a devida calibração das câmaras. •Aplicar o sistema porta filtro e gaveta para o novo sistema de medição para utilização em calibração em PKA com a câmara de ionização, para caracterização das qualidades de radiação, para novo sistema para uso do medidor PDC (pacient dose calibrator), como aplicação de método de calibração do produto kerma-área (PKA) com a câmara de ionização, comparando com o valor medido pelo dispositivo. •Realização da simulação computacional como método de validação da aplicação do PDC para calibração dos medidores de PKA.
  18. 18. 3. Metodologia Control Room PC Roda de Filtros Sistema Raios-X Potencial Cte. (320kV) Câmara de Ionização Monitora PTW Sistema Porta-Filtros, com gaveta e suporte para os sensores, desenvolvidos neste projeto Conexão entre sensores e arduino Sala de Raios-X Sala de Controle Arduino® hardware COM Serial Filtro csv. - DataLogger Arquivo txt. p/ reconhecimento do Filtro Para Bench Control® e Rotina do Sistema Arduino Processing (SW) (SW) Figura 1 – Esquema do sistema completo, incluindo indicação da estrutura para geração do arquivo utilizado junto à rotina da roda de filtros existente.
  19. 19. Porta-Filtros e comunicação com o circuito por Arduino e Processing • Comunicação circuito físico  Arduino  Processing  Definição do filtro utilizado Circuito físico dos sensores se conecta a placa Arduino a placa envia os sinais transmitidos pelos sensores específicos Sensores indicam a entrada de um filtro, para ambiente da porta serial As informações impressas, via porta serial, são compartilhadas com a interface no Processing® Programa converte as informações em arquivo editável Define-se qual dos filtros que estão sendo utilizados 3. Metodologia Sala de Raios-X Sala de Controle
  20. 20. Referências Bibliográficas  INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION (IEC) (2019) Dose Area Product Meters, IEC 60580, 2nd. Ed.. IEC, Geneva.  COSTA, N. A., Desenvolvimento De Uma Metodologia De Calibração E Testes De Medidores Do Produto Kerma-Área, 2013. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo. Orientador (a): Maria da Penha Albuquerque Potiens., disponível em https://teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde- 14082013144903/publico/2013CostaDesenvolvimento.pdf  CSETE, I., BÜERMANN, L., GOMOLA, I., GIRZIKOWSKY, R. (2013) Comparison of air kerma measurements between the PTB and the IAEA for X-radiation qualities used in general diagnostic radiology and mammography, EURAMET RI(I)-S10, Metrologia, 50, Tech. Suppl., 06008.  AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA (ANVISA). Resolução da Diretoria Colegiada – RDC n° 611, de 9 de março de 2022. Estabelece os requisitos sanitários para a organização e o funcionamento de serviços de radiologia diagnóstica ou intervencionista e regulamenta o controle das exposições médicas, ocupacionais e do público decorrentes do uso de tecnologias radiológicas diagnósticas ou intervencionistas. Diário Oficial da União, Poder Executivo, Brasília, DF, BRASIL, 2022.  ALMEIDA JUNIOR., J. N. de; SILVA, M. C. ; TERINI, R. A. ; HERDADE, S. B.. Calibration of PKA meters against ion chambers of two geometries. Revista Brasileira de Física Médica, v. 5(1), p. 15-20, 2011a, disponível em https://www.rbfm.org.br/rbfm/article/view/115/v5n1p15  ALMEIDA JUNIOR., J. N. de, Estudo De Uma Metodologia Para A Calibração De Medidores Do Produto Kerma-Área Em Laboratórios De Radiodiagnóstico, 2011b. Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Bacharel no Curso de Física Médica – Pontifícia Universidade Católica (PUC-SP), São Paulo. Orientador(a): prof. Dr. Ricardo Andrade Terini  CORREA, E., MEDEIROS, R., DA PENHA POTIENS, M., VIVOLO, V., COSTA, N., MURATA, C. KIKUTI, C. (2015) Preliminary Tests of a Kerma-Area Product (KAP) Meter to Be Used as a Monitor Chamber in a Conventional Diagnostic X Ray System. Journal of Modern Physics, 6, 483-489. http://dx.doi.org/10.4236/jmp.2015.64052  COSTA, N.A. and POTIENS, M.P.A. (2014a), Calibration methodology application of kerma-area product meters in situ: Preliminary results, Radiation Physics and Chemistry, 104, 201-203. http://dx.doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.03.004. Acessado em 01 set. 2022.  COSTA, N.A. and POTIENS, M.P.A. (2014b), Energy dependence evaluation of the patient dose calibrator, Radiation Physics and Chemistry, 95, 214-216. http://dx.doi.org/10.1016/j.radphyschem.2013.07.028, Acessado em 01 set. 2022.  TERINI, R. A.; CAMPELO, M. C. S.; ALMEIDA JUNIOR., J. N.; HERDADE, S. B.; PEREIRA, M. A. G. Doses monitoring in radiology: calibration of air kerma-area product (PKA) meters / Monitoração de doses em radiologia: a calibração de medidores do produto kerma-área (PKA). Radiol. Bras. 46 (6), Nov-Dec 2013, disponível em https://doi.org/10.1590/S0100- 39842013000600008
  21. 21. Referências Bibliográficas  HETLAND, P. O. et al (2009) Calibration of reference KAP-meters at SSDL and cross calibration of clinical KAP-meters, Acta Oncol. Vol. 48, No. 2, p 289- 294.  LARSSON, J.P. Calibration of ionization chambers for measuring air kerma integrated over beam area in diagnostic radiology. Linköping university medical dissertations no. 970, Linköping University, 2006. Acessado em 10/out/2022.  RADCAL, Co., Manual of Patient Dose Calibrator (PDC). Disponível em https://radcal.com/pdc/. Acessado em 31 ago. 2007.  INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION, “Medical Diagnostic X-rays Equipment – Radiation Conditions for Use in the Determination of Characteristics”, IEC 61267. IEC, Geneva. 2005.  Tabela de filtros e qualidades de radiação: http://indico.ictp.it/event/a08155/session/30/contribution/23/material/0/0.pdf  ALMEIDA, Jr. J.N., POTIENS, M.P.A., RODRIGUES, Jr., O., “Development Of An Additional Filtration System By 3d Printing For The Implementation Of New Xray Beam Qualities Used In Diagnostic Radiology”, presented in the 2021 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2021: November, 29 to December, 2, 2021 – ABEN, Brasil, 2021.  INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA), X-ray calibration system for SSDLs. IAEA Specification Revision. UKR6011-1. Dec/2015, Rev.03 (P.Toroi).  PERL J, SHIN J, SCHUMANN J, FADDEGON B, PAGANETTI H. TOPAS: an innovative proton Monte Carlo platform for research and clinical applications. Med Phys. 2012 Nov; 39(11):6818-37.  RAISE3D, Especificações técnicas da impressora 3D, disponível no endereço eletrônico: https://s1.raise3d.com/2020/01/Raise3D-Pro2-Technical- Specifications-01.pdf, acessado em 01/mar./2020.

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