Eutrópio Vieira Batista1

Helen Khoury1

Francisco A. Melo2

Milena Frej1

1Universidade Federal de Pernambuco / Depto de Energia Nuclear – Recife/PE – Brasil

2Universidade Católica de Pernambuco / Depto de Física – Recife/PE – Brasil

AVALIAÇÃO DA TENSÃO DE

OPERAÇÃO DE MAMÓGRAFOS

USANDO SEMICONDUTORES

LAS/ANS_Rio-2005

Objetivo da mamografia

MAMOGRAFIA

detecção precoce de anomalias mamárias

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• Diagnosticar tecidos mamários

tratamento mais eficaz

aumento da chance de cura

menor nº de mortes por câncer de mama

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• Tipos de exames:

• diagnóstico

• pacientes sintomáticas

• rastreamento (screening)

• pacientes assintomáticas (> 40 anos)

• pacientes com elevados fatores de risco (histórico familiar de neoplasia mamária)

MAMOGRAFIA

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Tipos de tecidos da mama

clavícula

costelastecido adiposo

ácinos

ducto lactífero

ducto lactífero

óstio do ducto lactífero

tecido conjuntivo e adiposo

pele

lobo mamário

• tecido adiposo (área mais escurecida)• tecido fibroglandular (área mais clara)

LAS/ANS_Rio-2005

1,040,567,73,218,4 10,2Glandular

0,930,125,1 1,761,911,2Adiposo

Densid.(gcm-3)

Cinzas minerais

ONCHTecido

Porcentagem de composições por peso (valores médios)

• Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979)

Composição dos tecidos da mama

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• Variação dos ’s dos tecidos em função da energia

Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama

10010 20 40 60 80

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,1

2,0

Coe

fici

ente

de

aten

uaçã

o lin

ear,

(

cm-1

)

carcinomafibroglandular

adiposo

Energia (keV)

• Baixa kilovoltagem

predominância do efeito fotoelétrico

• Combinação anodo/filtro: Mo/Mo

feixe com predominância de radiação característica (energia ~ 20keV)

• Alto mAs

aumento da intensidade da radiação p/ sensibilizar o

receptor de imagens

• Características do equipamento mamográfico

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• Resultado maior dose absorvida nos tecidos

maior risco de carcinogênese

risco benefício

• Avaliação

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Objetivo do Programa de Controle de Qualidade

Necessidade de um Programa de Controle de Qualidade em Mamografia

• Otimizar o processo de detecção

Obtenção de imagens mamográficas de boa qualidade para possibilitar um diagnóstico preciso

• Detectar falhas no equipamento antes do seu uso clínico riscos - paciente/operador

custos operacionais

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Controle de qualidade de sistemas mamográficos

menores doses imagens adequadas

testes de controle de qualidade

Avaliação:

parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica

funcionamento da unidade de processamento do filme

visualização da imagem formada

dose absorvida na mama

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• Geometria

• Tensão: exatidão e reprodutibilidade

• Tempo de exposição

• Camada semi-redutora

Parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica

• Rendimento do tubo

• Radiação de fuga

• Controle Automático da Exposição (AEC)

• Força de compressão

Penetrabilidade

Contraste

• Tensão não exata e não reprodutiva:

• altera a qualidade do feixe

• compromete a qualidade da imagem

• Influência da tensão aplicada ao tubo de raios-X na qualidade do feixe de radiação

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Medidores de tensão baseados em métodos não invasivos (mais utilizados)

• simplicidade

• praticidade

Tipos de medidores de tensão

métodos não invasivos

métodos invasivos

Determinação da tensão aplicada ao tubo de

raios-X

Medidores de tensão baseados em métodos invasivos • acesso aos terminais de A.T. do tubo

• maior risco p/ o operador

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Objetivo do trabalho

Tendo em vista:

Averiguação em clínicas de níveis de kV alterados

Experiência com equipamentos nucleares

Dificuldade de implementação de PCQ em clínicas (Port. 453)

Dificuldade de se encontrar equipamentos nacionais para a determinação do kV em mamógrafos

Desenvolvimento de um equipamento para a avaliação da tensão de operação de mamógrafos através do método não invasivo

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Detectores semicondutores - mecanismo de detecção

contato ohmico

contato ohmico

substrato

PN

região de depleção

radiação incidente

+++ ++

++_

____

_+

+

__

_ +++

_

_ +

mov. de elétrons

mov. de lacunas

• Formação da camada de depleção entre os substratos P e N

• Vantagens• leitura direta

• pequenas dimensões

• resposta reprodutível e linear com a dose

• sensibilidade

• independe dos fatores ambientais

• baixo custo

• ausência de cargas livres

• pequeno campo elétrico

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Dispositivos semicondutores utilizados

• Fotodiodos comerciais (Si):

• BPW34

• XRA24

• Características dos fotodiodos utilizados:

1250,29 (50V)5,76XRA24

6030 (10V)7,5BPW34

Tensão reversa

máxima (V)

Corrente no escuro (nA) para tensão

(VR)

Área ativa efetiva (mm²)

Fotodiodo• sensibilidade à luz visível

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Suporte p/ avaliação dos fotodiodos

janela

fotodiodo

suporte

• suporte de acrílico (preto-fosco)

• janela - fina camada de polietileno

• operação no modo fotovoltaico

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Arranjo experimental para a realização dos testes

fotodiodo

tubo

eletrômetro

1 m

colimação

filtro de 0,06 mmMoanodo de W

kV cte

mA

tempo

carga = Q

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• Repetibilidade da resposta dos fotodiodos:

valores menores que 1%

Fotodiodos Valor médio (nC) Desvio padrão (nC) Coef. de variação (%)

BPW34 29,52 0,10 0,34

XRA24 68,71 0,08 0,12

Teste da repetibilidade

• feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60

• determinação:• valor médio

• desvio padrão

• coef. de variação

LAS/ANS_Rio-2005

68,2

68,4

68,6

68,8

69,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

nº da medida

carg

a co

leta

da

(nC

)• Repetibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 (para uma dose de 11,5mGy)

valores dentro de 0,12 %

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• feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60

Teste da reprodutibilidade

10 leituras

1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia

1L 2L 3L 4L 5L

M dSe

10 leituras

10 leituras

10 leituras

10 leituras

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• Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24

valores dentro de 0,38 %

67,0

67,5

68,0

68,5

69,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

dias

carg

a c

ole

tad

a (

nC

)

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• Verificação das respostas dos fotodiodos com diferentes doses (nC x mGy) p/ cada tipo de feixe (kV)

• Determinação da dose:

Teste da resposta em função da dose

variação mAs

CI Keithley

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 20 40 60 80

dose (mGy)

leit

ura

(n

C)

XRA24

BPW34

Respostas dos fotodiodos utilizados, com um feixe de Qualidade ISO W28Mo60.

LAS/ANS_Rio-2005

0

1

2

3

4

5

6

7

24 25 26 27 28 29 30 31

Potencial do tubo (kV)

Sen

sib

ilid

ade

(nC

/mG

y)

XRA24

BPW34

Verificação da dependência energética

Análise das inclinações das curvas de “resposta x dose” para as energias de feixes mamográficos mais comuns (25 a 30 kV)

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Desenvolvimento do equipamento

S1S2

feixe de RX

tubo de raios-X

fotodiodos

materiais atenuadores

D1 D2

conversão I/V

amplificação

ADC

conversão I/V

amplificação

display

microcontrolador

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• Atenuação diferencial

• Comparação com a atenuação entre os diferentes materiais absorvedores

Avaliação da tensão do tubo

X3

X1

0,1 mm Al

X2

X1

0,1 mm Al

0,1 mm Cu

kVX

XR ~

3

2

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Sonda dosimétrica com os fotodiodos

• suporte de celulose

• materiais absorvedores

• janela - fina camada de polietileno (preto-fosco)

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Arranjo experimental

sonda com os fotodiodos

tubo

medidor de tensão

1 m

colimação

filtro de Mo

anodo de W• Determinação da relação entre a tensão do tubo e a razão das respostas dos fotodiodos

• Tensões do tubo - determinadas por um equipamento RMI (Gammex)

•Variação da tensão: 23 - 30 kV

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y = -0,6869x + 28,009R2 = 0,9954

7

8

9

10

11

12

13

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31tensão do tubo (kV)

BP

W 3

4 / X

RA

24

(nC

)

Razão entre as repostas do fotodiodos

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CONCLUSÃO

• Foi constatada uma variação proporcional praticamente linear entre a razão das respostas dos fotodiodos com o valor da tensão aplicada ao tubo, indicando que o equipamento desenvolvido é adequado para a determinação da tensão de equipamentos mamográficos.

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