CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS DE

IONIZAÇÃO TIPO POÇO COM

FONTE DE 192Ir DE ALTA TAXA DE

DOSE NO BRASIL

Renato Di Prinzio – CNEN

Carlos Eduardo de Almeida – LCR

Evandro Jesus Pires – LCR

Mariano Gazineu David – LCR

Sandro Leite Passos - LCR

Carlos Frederico Estrada Alves - LCRUERJ – LCR – LABMETRO

INTRODUÇÃO

O uso de equipamentos de braquiterapia que utiliza fontes de

alta taxa de dose vem aumentando no mundo.

Altas taxas de dose são aplicadas em pouco tempo ao tumor

e qualquer erro causará dano ao paciente.

Faz-se então necessário garantir que a dose prescrita seja

entregue corretamente ao paciente.

Isto implica em que as das câmaras de ionização tipo poço

sejam calibradas periodicamente em instituições que

garantam a rastreabilidade em relação a Rede Internacional

de Metrologia.

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Problema metrológico: O 192Ir não tem padrão

dosimétrico (Energia média de 392 keV), foram

desenvolvidos alguns métodos de calibração em que o

coeficiente de calibração do 192Ir era determinado

através de uma interpolação entre o fator de calibração

do raio-X de energia de 250 kV e o 137Cs, e

posteriormente o 60Co.

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Para estabelecer essa rastreabilidade metrológica, vários

autores apresentaram trabalhos visando resolver esse

problema.

A introdução da câmara de ionização tipo poço

objetivava resolver esse problema.

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Problema logístico: As câmaras quando adquiridas

vinham com o certificado de calibração de um

laboratório do exterior (UW americano ou PTW

alemão) e quando esse expirava as mesmas tinham

que ser enviadas de volta a esses laboratórios para

serem calibradas.

Implicações: O usuário ficaria sem o equipamento por

um período relativamente longo.

Burocracia e custo financeiro.

Exigência do Órgão Regulador – CNEN

• O usuário deve possuir instrumento de medição

calibrado por Laboratório Acreditado (credenciado).

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Uma parceria entre o LCR e o IRD/CNEN possibilitou

o desenvolvimento de uma metodologia da calibração

das câmaras de ionização tipo poço que é rastreado a

Rede Internacional de Metrologia das Radiações

Ionizantes.

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METODOLOGIA

Coeficiente de calibração para a energia do192Ir.

• Método de Ezzel (1988)

• Método de Goetsch (1991)

• Método de Marechal e DeAlmeida (1996)

• Método Di Prinzio e DeAlmeida (presente trabalho -

2008)

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METODOLOGIA

Método de Ezzel

Empregava a média aritmética dos Nk do Raio-X de

250 kV sem capa de equilíbrio eletrônico e o 60Co

com capa de equilíbrio eletrônico para encontrar o

NK(192Ir).

Não atendia a condição de equilíbrio de partículas

carregadas

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METODOLOGIA

Método de Goetsch

Empregava a média aritmética dos Nk do Raio-X de

250 kV e 137Cs ambos com capa de equilíbrio

eletrônico para encontrar o NK(192Ir).

Método adotado pela AAPM – adotado apenas nos

EUA, pois calibra com feixe de 137Cs.

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METODOLOGIA

Interpolava os Nk do Raio-X de 250 kV e 60Co através

de uma ponderação entre os coeficientes de

calibração para se obter o coeficiente de calibração

para o 192Ir

)(

)2().2().2()1().1().1(192

192

IrAw

ENkEAwEkwENkEAwEkwIrN k

Aw são os fatores de correção para atenuação e

espalhamento;

Nk são os coeficientes de calibração;

kw são os fatores de ponderação, onde

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Método Marechal

METODOLOGIA

Esse método foi recomendado pela AgênciaInternacional de Energia Atômica (AIEA) através doTECDOC 1274 e foi adotado por muitos países.

Método Marechal

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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO

O presente trabalho melhora o método Marechal poisintroduz uma correção para a contribuição da radiaçãoespalhada e reduz as incertezas associadas adeterminação dos parâmetros envolvidos.

O sistema de posicionamento desenvolvido nestetrabalho, utiliza o método de múltiplas distâncias,minimizando com isso o erro estatístico nadeterminação dos parâmetros envolvidos.

Método Di Prinzio (presente trabalho - 2008)

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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO

Correções na determinação do kerma no ar dereferência para o 192Ir no uso de uma câmarade ionização tipo dedal.

1) Fatores que contribuem no posicionamento:

• Tamanho das câmaras

• Espalhamento da sala

• Incerteza no posicionamento

• Corrente de fuga relativa

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METODOLOGIA DO PRESENTE TRABALHO

2) Fator de correção para a não-uniformidade dafluência dos fótons (quando a distância fonte detector 7 cm).

3) Correção para a radiação espalhada:

f = Mpi (d)2 = (Mi – Ms) (d + c)2.

Medindo-se em 3 distâncias distintas, teremos 3equações e 3 incógnitas (f, Ms, c). A solução é umaequação de 3ª ordem que pode ser resolvida. Seaumentarmos o número de equações vamos reduzir asincertezas associadas a essas incógnitas.

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4) Contribuição para atenuação dos fótons no ar.

A constância do fator f ao se aumentar a distância,

indica que não é necessário a correção para a

atenuação no ar.

A taxa de kerma no ar da fonte de 192Ir a uma distância

d é:

Ќ(d) = NK(192Ir). Mp = NK(192Ir). f / (d + c)2

A taxa de kerma no ar de referência pode ser escrita:

Kr = Ќ(d) . (d + c)2 / d2ref. = NK(192Ir). f

Onde d2ref = 1 m.

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5) Fatores de correção para a leitura obtida devido as

grandezas de influência:

M = L . kTP. kS. Kpol

6) Outras correções:

• Perda de sinal elétrico (fuga)

• Efeito de trânsito da fonte

• Metodologia diferente

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Usando o NK(192Ir) pode-se determinar o Kerma no ar de

referência da fonte de 192Ir:

KR = NK(192Ir) (M/t). kesp . kar . kn . d2 (Gy h-1 a 1 m) onde

M é a leitura da carga coletada corrigida para a densidade do

ar, efeito da polaridade, recombinação de íons e corrente de

fuga;

t é o tempo de irradiação;

kesp é a contribuição total da radiação espalhada para a corrente

medida pela câmara de ionização;

kar é a atenuação do ar;

kn é a correção para a não uniformidade do campo e

d é a distancia do centro da fonte ao ponto de referência da

câmara.

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Uma vez a fonte de 192Ir calibrada, pode-se calibrar a

câmara tipo poço através da equação:

NK = KR/M (Gy h-1 A-1 a 1 m) onde

NK é o coeficiente de calibração da câmara tipo poço;

KR é o kerma no ar de referência e

M é a leitura da câmara poço a ser calibrada, após correção

da densidade do ar, polarização e saturação.

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RESULTADOS

Uma concordância de 0,9%, foi o resultado entre os

coeficientes de calibração usando o método do presente

trabalho e o método usado por DeWerd da UWADCL.

O resultado da calibração de três câmaras tipo poço pelo

método do presente trabalho deu uma concordância

melhor do que 1%.

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RESULTADOS

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Quarenta e sete calibrações foram realizadas desde 2012,

para câmaras tipo poço fabricado por Standard Imaging e

PTW.

2012 3+1

2013 7+1

2014 11+1

2015 17+6

Tipos de câmaras:

Standard Imaging

HDR 1000 Plus = 29 + 1

HDR 1000 = 5 + 1

PTW = 6 + 1

RESULTADOS

A incerteza total combinada é de 1,2 %.

A incerteza total expandida expressa nos certificados

de calibração é de 2,5 % para um fator de abrangência

igual a 2 (k = 2) para um nível de confiança de 95%.

As duas tabelas a seguir mostram os parâmetros

envolvidos para a determinação das incertezas para

uma das câmaras calibradas.

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RESULTADOS

Símbolo FONTE DE INCERTEZA Tipo

Desv.

Pad. Unidade Distr. Divisor

Coef.

Sensib. u(xi)

Uk1

Medição da duração de cada

irradiaçãoB 0.208333 % retangular 1.73 1.00 0.120000

uk2 Corrente de fuga A 0.178571 % normal 1.00 1.00 0.178571

uk3 Resolução do eletrômetro B 0.100000 % retangular 1.73 1.00 0.057735

uk4

Tensão aplicada pelo eletrômetro à

câmara de ionizaçãoB 0.166667 % retangular 1.73 1.00 0.096225

uk5 Densidade do ar B 0.061254 % retangular 1.00 1.00 0.061254

uk6

Divergência do feixe de radiação da

fonteB 0.625000 % retangular 1.73 1.00 0.360844

uk7

Repetividade da medição da

correnteA 0.022808 % normal 1.00 1.00 0.022808

uk8

Coeficiente de calibração

para o 192IrB 0.950000 % normal 1.00 1.00 0.950000

uk9

Fator f usado para achar a taxa de

kerma de referência.A 0.277250 % normal 1.00 1.00 0.277250

uk10

Estabilidade a longo prazo

do dosímetroB 0.250000 % retangular 1.73 1.00 0.144338

uc = 1.09

Avaliação de incertezas na determinação da taxa de kerma no ar de

referência com câmara dedal

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RESULTADOS

Símbolo FONTE DE INCERTEZA TipoDesv.

Pad.Unidade Distr. Divisor

Coef.

Sensib.u(xi)

u1

Incerteza padrão combinada da

taxa de kerma de referênciaB 1.090000 % normal 1.00 1.00 1.090000

u2 Corrente de fuga A 0.020000 % normal 1.00 1.00 0.020000

u3

Eletrômetro (tempo, voltagem,

resolução e estabilidade)B 0.300000 % normal 1.00 1.00 0.300000

u4 Densidade do ar B 0.106221 % retangular 1.73 1.00 0.061399

u5 Anisotropia da fonte B 0.100000 % normal 1.00 1.00 0.100000

u6 Posicionamento da fonte B 0.100000 % normal 1.00 1.00 0.100000

u7

Repetitividade da leitura da

correnteA 0.390000 % normal 1.00 1.00 0.390000

uc = 1.21 %

Avaliação das incertezas na calibração da câmara tipo poço

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CONCLUSÕES

O presente método foi comparado com outro, usado

pela Universidade de Wiscosin rastreada ao NIST e no

resultado houve uma concordância menor do que 0.9%.

O Laboratório de Metrologia do LCR/UERJ em 6 de

dezembro de 2011, foi auditado pelo IRD/ CNEN e foi

autorizado por esse órgão, através do ofício CASEC

022/2011, a prestar esse Serviço de calibração. Assim

o LCR/UERJ está apto a realizar calibração de câmara

poço, em todo o território nacional, podendo ser

estendido para os usuários da América do Sul.

UERJ – LCR – LABMETRO

www.labmetroonline.com.br

INFORMAÇÕES

UERJ – LCR – LABMETRO

O LABMETRO estará, ainda neste ano, solicitando a acreditação do

serviço de calibração das câmaras de ionização tipo poço.