Aula 6 Monitoração da radioproteção e a ICRU

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Radiobiologia e Dosimetria
Aula 6: Monitoração da radioproteção e a ICRU
Apresentação
Começaremos a estudar alguns conceitos básicos das grandezas operacionais, importantes para a veri�cação dos níveis
de dose através de detectores de radiação.
Abordaremos conceitos básicos sobre monitoração de área bem como as grandezas pertinentes ao assunto.
Demonstraremos o conceito de campo alinhado e expandido e de esfera da ICRU além da apresentação de seu
signi�cado, bem como sua funcionalidade, mostrando suas indicações para monitoração de área e condições de medição.
Objetivos
Identi�car o conceito das grandezas radiológicas operacionais mais relevantes;
Examinar a importância da ICRU e dos conceitos que caracterizam as grandezas de monitoração de área e individual.
 Grandezas
As grandezas limitantes relacionadas com o corpo, dose equivalente e dose efetiva, não são mensuráveis diretamente ou de
fácil estimativa na prática.
Portanto, são usadas grandezas operacionais para a avaliação da
dose efetiva ou dose equivalente média para tecidos ou órgãos.
Estas grandezas foram idealizadas com o propósito de fornecer uma estimativa para o valor das grandezas limitantes de modo
conservativo relacionadas com uma exposição, ou exposição potencial, de pessoas sob várias condições de irradiação.
Frequentemente são usadas em regulamentos ou orientações práticas.
Existem instituições internacionais somente para cuidar da de�nição das grandezas, relações entre elas e suas respectivas
unidades. A International Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU, fundada em 1925, cuida especialmente das
grandezas básicas e operacionais.
 Esfera ICRU
Em 1980, a ICRU, em sua publicação 33, propôs uma esfera de 30cm de diâmetro, feita de material tecido-equivalente e
densidade de 1 g/cm3, como um simulador do tronco humano, baseado no fato de que quase todos os órgãos sensíveis à
radiação poderiam ser nela englobados.
A sua composição química, em massa, é de 76,2% de oxigênio, 11,1% de
carbono, 10,1% de hidrogênio e 2,6% de nitrogênio.
Assim, todos os valores utilizados como referência para as grandezas radiológicas deveriam ter como corpo de prova de
medição a esfera da ICRU. Isto signi�ca que um valor obtido por medição na esfera ICRU deve ser considerado como se fora
medido no corpo humano.
Para tornar coerente a de�nição das grandezas, que precisavam ser aditivas e de�nidas num ponto de interesse, foi necessário
introduzir também as características do campo de radiação a que a esfera estaria submetida. Assim, surgiram os conceitos de
campo expandido e campo alinhado de radiação. (THAUATA,2008)
1
Campo expandido
Campo expandido é um campo de radiação homogêneo, no
qual a esfera da ICRU �ca exposta com �uência, distribuição
de energia e distribuição direcional iguais ao do ponto de
referência P de um campo de radiação real.
2
Campo alinhado
No campo expandido e alinhado a �uência e a distribuição
de energia são iguais às do campo expandido, mas a
distribuição angular da �uência é unidirecional. Neste
campo, o valor do equivalente de dose em um ponto da
esfera ICRU independe da distribuição direcional da
radiação de um campo real.
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Grandezas operacionais
Na proteção radiológica operacional, é necessário quanti�car a exposição dos indivíduos e comparar esses valores com os
limites de dose �xados na legislação e com níveis de restrição estabelecidos no processo de otimização. As grandezas de
proteção, dose equivalente e dose efetiva são grandezas não mensuráveis.
Portanto, são usadas grandezas operacionais para a avaliação da
dose efetiva ou dose equivalente média para tecidos ou órgãos.
As grandezas operacionais visam providenciar uma estimativa ou um limite superior para o valor das grandezas de proteção
relacionadas com uma exposição, ou potencial exposição, de pessoas sob muitas condições de irradiação.
Estas grandezas são de�nidas para medidas práticas em monitorização de área e individual, e sua de�nição baseia-se no
equivalente de dose, num ponto, de um fantoma ou tecido, para o tipo de radiação e energia existentes naquele ponto.
O equivalente de dose num ponto do tecido é de�nido como o produto,
𝐻=𝑄.𝐷,
em que 𝐷 é a dose absorvida num dado ponto e 𝑄 é o fator de qualidade da
radiação incidente. A unidade S.I. é o J.kg-1, ou Sievert (Sv) (ICRU 51).
 Monitoração das radiações
A monitoração das radiações externas visa obter informações sobre as condições de radiação associadas com as operações
que estão sendo executadas. Ela pode ser de dois tipos: Monitoração individual, que corresponde à monitoração do indivíduo
ao longo de suas atividades no ambiente de trabalho; e monitoração de área, que é a monitoração do ambiente de trabalho e
tem por objetivo garantir que as condições operacionais sejam satisfatórias. (ICRU, 1988)
É uma medida preventiva, uma vez que possibilita a tomada de ações
corretivas em casos de risco existente no ambiente de trabalho. Na
monitoração de área nas novas grandezas operacionais, leva-se em conta o
efeito de dois tipos de radiação: Radiação penetrante e radiação pouco
penetrante.
Para radiação penetrante, procura-se estimar a dose efetiva, sendo a grandeza utilizada o Equivalente de dose ambiente. Para a
monitoração de área, devido às radiações pouco penetrantes, a grandeza introduzida pela ICRU é o Equivalente de dose
direcional.
Na monitoração de área são utilizados diversos tipos de detectores, tais como: Detectores Geiger Muller (GM), câmaras de
ionização, cintiladores etc.
Dentre estes, os detectores GM são os mais utilizados, pois, apesar de não fornecerem informações sobre tipo e energia da
radiação, possuem a grande vantagem de serem portáteis, de simples construção, resistentes às condições adversas de
temperatura e pressão e de baixo custo.
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Para que uma grandeza seja considerada operacional, deve haver uma forma de mensuração, baseada no valor obtido da
dose equivalente no ponto do simulador, para irradiações com feixes externos. As grandezas operacionais para
monitoração de área e individual para exposições externas foram de�nidas pela ICRU 84 (ICRU,1962), e são demonstradas
na tabela 1. As grandezas operacionais para monitoração de área são o equivalente de dose ambiente, e o equivalente de
dose direcional.
Grandezas operacionais para monitoração de área 
Equivalente de dose ambiente (h*(10))
O equivalente de dose ambiente, de�nido pela ICRU (2001) para monitoração de área ou de locais de trabalho, é utilizado na
avaliação da dose efetiva para radiações fortemente penetrantes.
O equivalente de dose ambiente num ponto do campo de radiação é o equivalente de dose que seria produzido pelo
correspondente campo expandido e alinhado, na esfera do ICRU, a profundidade de 10mm sobre o vetor radial que se opõe à
direção do campo alinhado.
A unidade no S.I. é o J.Kg-1, ou Sievert (Sv). A Figura 1 demonstra a imagem da esfera ICRU para o cálculo do Equivalente de
Dose Ambiente.
Equivalente de dose direcional
Para monitorização de área da radiação fracamente penetrante, é utilizada a grandeza equivalente de dose direcional. O
equivalente de dose direcional, num ponto do campo de radiação, é o equivalente de dose a ser produzido pelo correspondente
campo expandido, na esfera ICRU, à profundidade d sobre um raio numa direção especi�cada, Ω.
A unidade S.I. é o J.kg-1, ou Sievert (Sv). A Figura 2 demonstra o comportamento do campo de radiação interagindo com a
esfera do ICRU, para o cálculo do Equivalente de Dose Direcional.
A profundidade d deve ser especi�cada para os diversos tipos de radiação.
Para radiações fracamente penetrantes, d = 0,07 mm para a pele, e para o
cristalino d = 3 mm. A notação utilizada tem a forma H(0,07,Ω) e H´(3,Ω),
respectivamente.
Para radiações fortemente penetrantes, a profundidade recomendadaé de d = 10 mm, isto é, H(10,Ω) (THAUATA, 2008).
 Grandezas operacionais para monitoração individual
As grandezas operacionais para monitoração individual são grandezas de�nidas no indivíduo, em um campo de radiação real, e
devem ser medidas diretamente sobre ele. Como os valores podem variar de pessoa para pessoa e com o local do corpo em
que são feitas as medições, é necessário se obter valores que sirvam de referência.
Como os dosímetros individuais não podem ser calibrados diretamente sobre o corpo humano, eles são expostos sobre
simuladores. Devido à di�culdade de fabricação da esfera ICRU, são utilizados simuladores alternativos, por exemplo, em forma
de paralelepípedo, feitos de polimetilmetacrilato (PMMA), de dimensões 30cm x 30cm x 15cm, maciços ou cheios de água.
(ICRU, 1962)
Equivalente de dose individual
É o equivalente de dose no tecido mole, à profundidade d, no corpo humano, na posição em que o dosímetro é usado. A
unidade S.I. é o J.kg-1, ou Sievert (Sv). Para radiação penetrante, é recomendada a profundidade d=10mm, enquanto para
radiação pouco penetrante é proposto d=0,07 mm. No caso especial de monitorização da dose no cristalino, a profundidade
apropriada é de d=3mm.
O objetivo do uso do Hp(d) é o de proporcionar uma estimativa da
dose efetiva para todas as condições de irradiação. No entanto, isto
nem sempre é possível; basta considerar o caso em que a radiação
incide nas costas e o dosímetro é usado no peito. Um requisito
adicional, em monitorização individual, é que o dosímetro seja usado
numa posição representativa da exposição de todo o corpo.
A tabela 1 sintetiza o uso adequado das grandezas operacionais conforme o tipo de radiação, alvo de monitoração,
profundidade de avaliação d (em mm), e direção Ω de medição.
Tabela 1 - Grandezas operacionais de acordo com o tipo de radiação monitorada (ICRU, 1962)
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 Fatores de conversão e condições de medição
Nem sempre o modo de operação dos detectores, o material de que são constituídos e os parâmetros que eles medem
correspondem às grandezas radiológicas anteriormente mencionadas. Assim, é preciso introduzir fatores de conversão que
levam em conta as diferenças de interação da radiação com um gás, o ar, um semicondutor, uma emulsão, o tecido humano ou
um órgão.
Além disso, deve-se observar as condições de medição: Se foram realizadas no ar, num fantoma, em campos alinhados ou
expandidos, nas condições de temperatura e pressão padronizadas. Por exemplo, quando se deseja medir o Equivalente de
Dose Pessoal Hp(d) para radiações fortemente penetrantes em que d =10 mm, usando um �lme dosimétrico, utiliza-se um fator
de conversão de kerma no ar e Hp(10) fornecido pela tabela ISO 40-37-3.
Estes fatores de conversão foram obtidos irradiando-se uma câmara de
ionização padrão em feixe de 60Co no ar, no ponto de interesse, e um �lme
dosimétrico nas mesmas condições de medição. Se o �lme foi exposto
sobre um fantoma de água, usa-se o fator de conversão de kerma no ar para
kerma na água.
Atividades
1. Uma pesquisadora pipetou com a boca uma solução contendo estrôncio – 90 e acabou ingerindo uma certa quantidade dessa
solução. Após o ocorrido, ela imediatamente foi encaminhada ao departamento de descontaminação, e todos os procedimentos
adequados foram realizados. Dentre eles, a monitoração individual da pesquisadora por meio do monitor individual. Considerando
a radiação incidente como fortemente penetrante, a grandeza utilizada nesse procedimento será o:
a) Equivalente de dose individual HP (10)
b) Equivalente de dose ambiental H*(10)
c) Equivalente de dose individual HP (0,07)
d) Equivalente de dose individual HP (0,03)
e) Equivalente de dose individual H*(10)
2. A imagem abaixo mostra a esfera ICRU, utilizada para a de�nição de grandezas operacionais.
Podemos a�rmar que a grandeza equivalente de dose ambiente, de�nida através da interação de um campo de radiação com a
esfera do ICRU, é:
a) O equivalente de dose no tecido mole, à profundidade d, no corpo humano, na posição em que o dosímetro é usado.
b) O equivalente de dose utilizado na monitorização de área da radiação fracamente penetrante.
c) O equivalente de dose que seria produzido pelo correspondente campo expandido e alinhado, na esfera do ICRU, à profundidade de
10mm sobre o vetor radial que se opõe à direção do campo alinhado.
d) O equivalente de dose que seria produzido pelo correspondente campo expandido e alinhado, na esfera do ICRP, à profundidade de
50mm sobre o vetor radial que se opõe à direção do campo alinhado.
e) O equivalente de dose no tecido mole, que seria produzido pelo correspondente campo expandido e alinhado, na esfera do ICRU, à
profundidade de 10mm sobre o vetor radial que se opõe à direção do campo alinhado.
3. A grandeza dosimétrica que possui por objetivo proporcionar uma estimativa da dose efetiva para todas as condições de
irradiação, avaliando a radiação que incide num indivíduo de fora para dentro do corpo, é:
a) Equivalente de dose ambiente.
b) Equivalente de dose pessoal.
c) Equivalente de dose efetiva.
d) Equivalente de dose direcional.
e) Equivalente de dose.
4. Leia o texto abaixo:
“Essa grandeza operacional é recomendada pela Comissão Internacional de Unidades e Medidas da Radiação (ICRU) para a
monitoração de área. Com base na sua de�nição, as medidas em termos de H*(10) devem ser efetuadas com um instrumento
com resposta isotrópica e com um volume sensível pequeno, a �m de não perturbar o campo de radiação.
Na prática, no entanto, os monitores de área geralmente encontrados são projetados para medidas de exposição ou de Kerma no
ar. Por essa razão, alguns equipamentos que apresentam excelente resposta em termos de exposição são inadequados para
medidas em termos de H*(10).
O objetivo desse trabalho é de avaliar a resposta em termos de H*(10) de diversas marcas de monitores de radiação usados no
país, caracterizando a dependência energética e angular da sua resposta para medições na nova grandeza, para feixes de raios-X
qualidade ISO (feixe estreito) e feixes gama do 137Cs e 60Co.
Os resultados mostraram que nenhum dentre os monitores de área testados atende simultaneamente a todos os requisitos
estabelecidos pela Norma IEC 60846 com relação à dependência energética e angular quando utilizados em termos de H*(10).
Através dos resultados, também pôde-se veri�car que há a necessidade de uma caracterização dos monitores de área disponíveis
no país, antes da implementação das novas grandezas operacionais do ICRU.”
O texto acima foi retirado do resumo de uma tese de doutorado defendida na Universidade Federal de Pernambuco (UFPB). Neste
fragmento está faltando a de�nição do campo de radiação alinhado, expandido e incidente, na esfera ICRU. O campo alinhado e
expandido signi�ca que:
a) O campo de radiação é uniforme em todas as direções perpendiculares à esfera ICRU, mantendo a fluência de fótons constante em
todas as direções.
b) A fluência de fótons é a mesma em todas direções.
c) O campo de radiação é não homogêneo, e a fluência de energia é unidirecional.
d) NO campo de radiação é homogêneo, e a fluência de energia é unidirecional.
e) Fluência de radiação é homogênea.
5. As grandezas operacionais podem ser divididas em:
a) Grandeza operacional de monitoração de área e de monitoração interpessoal.
b) Grandeza operacional de monitoração individual e de monitoração interpessoal.
c) Grandeza operacional de monitoração de área e de monitoração efetiva.
d) Grandeza operacional de monitoração de ambiente e de monitoração efetiva.
e) Grandeza operacional de monitoração de área e de monitoração individual.
Notas
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Referências
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Brasil, 2010.
TAUHATA, L. et al. Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos. Rio de Janeiro: IRD/CNEN, 2013.
PODGORŠAK, E.B. Radiation Physics for Medical Physicists. Germany: Springer, 2005.
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ICRP. Adult Reference Computational Phantoms. International Comission on Radiaological Protection publication 110. Elsevier
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ICRU. Radiation Quantities and Units, Nat. Bur. Stand, U.S., Handbook 84, 1962.
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Dissertação.
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MEDEIROS, M.P.C. Modelagem Computacional de um Acelerador Linear e da Sala de Radioterapia para Cálculo da Dose
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SANTOS,C.S.; Projecto de um sistema de irradiação para uma fonte de Am-Be. Dissertação (Mestrado). Universidade Nova de
Lisboa, 2009.
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