Controle e dosimetria de radiações ionizantes - Prof. Dr. Alessandro da Costa

Prévia do material em texto

Controle e Dosimetria de
Radiações Ionizantes
Alessandro Martins da Costa
Departamento de Física
FFCLRP - USP
Introdução
• Física radiológica é a ciência da 
radiação ionizante (RI) e sua interação 
com a matéria
• Interesse especial na energia absorvida
• A dosimetria está relacionada com a 
determinação quantitativa da energia 
absorvida
Introdução (continuação)
• A proteção radiológica está relacionada 
com a proteção dos seres humanos e 
do meio-ambiente dos efeitos nocivos 
das radiações ionizantes e ao mesmo 
tempo permitindo as suas aplicações 
benéficas
Tipos e Fontes de Radiação 
Ionizante
• Caracterizadas pela sua capacidade de 
excitar e ionizar átomos
• Tipos importantes
– Raios γ: núcleo ou aniquilação
– Raios X: partículas carregadas
– Elétrons rápidos: raios β e δ
– Partículas carregadas pesadas: aceleradores e 
alguns decaimentos radioativos (partículas α)
– Nêutrons: reações nucleares
Tipos e fonte de Radiação 
Ionizante (continuação)
• ICRU (International Commission on 
Radiation Units and Measurements)
– Radiação diretamente ionizante: partículas 
carregadas rápidas
– Radiação indiretamente ionizante: fótons 
de raios X ou γ ou nêutrons
• A deposição de energia na matéria pela 
radiação indiretamente ionizante é um 
processo de duas etapas
Tipos e fonte de Radiação 
Ionizante (continuação)
• Sistemas biológicos são 
particularmente suscetíveis aos danos 
provocados pela RI
• A capacidade da radiação ionizante de 
depositar sua energia em átomos, 
moléculas e células individuais tem um 
efeito profundo no resultado da sua 
interação com a matéria 
Aplicações das Radiações 
Ionizantes na Medicina
• Radiologia
– Radiologia diagnóstica
– Radioterapia
– Medicina Nuclear
Radiologia Diagnóstica
• Utilização de um feixe de raios X para a 
obtenção de imagens do interior do corpo 
humano
• As diferentes modalidades estão 
relacionadas às diferentes tecnologias de 
aquisição
– Radiografia
– Fluoroscopia
– Mamografia
– Tomografia computadorizada (TC)
Radiografia
• Foi a primeira tecnologia de imagem 
médica
• Possível quando o físico Wilhelm 
Conrad Roentgen descobriu os raios X 
em 8 de novembro de 1895
• Roentgen também fez a primeira 
imagem radiográfica da anatomia 
humana em 22 de dezembro de1895
Radiografia (continuação)
• É feita com uma fonte de raios X de um lado 
do paciente e um detector do outro
• O detector pode ser um filme fotográfico ou 
um sistema eletrônico
• A imagem é uma fotografia da distribuição 
dos raios X que emergem do paciente
• As imagens radiográficas são úteis em 
muitas aplicações médicas
Fluoroscopia
• Refere-se à aquisição contínua de uma sequência de 
imagens radiográficas
• É essencialmente uma radiografia em tempo real
• Utiliza sistemas detectores capazes de produzir 
imagens em uma rápida sequência temporal
• É utilizada para o posicionamento de catéteres em 
artérias, visibilização de agentes de contraste no 
trato gastroinestinal e para procedimentos 
terapêuticos invasivos
• Também é utilizada para visibilização de movimentos 
anatômicos
Mamografia
• É uma radiografia da mama
• As energias dos raios X utilizados são 
muito mais baixas que em qualquer 
outra aplicação radiográfica
• Utiliza tubos de raios X e sistemas 
detectores projetados especificamente 
para obtenção de imagens da mama
Tomografia computadorizada
• As imagens são produzidas pela passagem de raios 
X através do corpo, em um grande número de 
ângulos, pela rotação do tubo de raios X ao redor do 
paciente
• Detectores localizados na posição oposta ao tubo de 
raios X coletam os dados de transmissão
• O grande número de dados coletados são 
sintetizados por um computador em uma imagem 
tomográfica do paciente
• O termo tomografia refere-se à imagem (grafia) de 
uma fatia (tomo)
Medicina Nuclear
• Um composto contendo um radioisótopo é 
administrado ao paciente para fins diagnósticos ou 
terapêuticos
• O composto distribui-se de acordo com o estado 
fisiológico do paciente
• Para fins diagnósticos, um detector de radiação é 
utilizado para obter-se imagens a partir dos raios X 
e/ou  emitidos durante o decaimento radioativo do 
radioisótopo
• A imagem obtida por medicina nuclear é uma forma 
de imagem funcional
• Imagens planares e tomográficas (SPECT e PET)
Radioterapia
• Utiliza a radiação ionizante no 
tratamento de tumores
• O princípio básico utilizado maximiza o 
dano no tumor e minimiza o dano em 
tecidos vizinhos normais
• Teleterapia e braquiterapia
Princípios Básicos de 
Proteção Radiológica
• Objetivos: prevenção de efeitos 
determinísticos e redução de probabilidade 
de efeitos estocásticos
• Assume-se que qualquer dose de radiação 
pode ser potencialmente prejudicial
• As pessoas devem ser protegidas contra a 
radiação ionizante em todos os níveis de 
dose
A ICRP
• Um grupo de lideranças reconhecidas na 
área
• Estabelecida em 1928
• Preocupa-se com a proteção dos seres 
humanos contra a radiação ionizante
• Relações oficiais com a WHO, IAEA e a 
ICRU
• Convoca grupo de trabalho de especialistas 
para enfocar questões particulares
• Edita relatórios e recomendações
Recomendações da ICRP
• Preparadas tipicamente por um grupo 
de trabalho
• Aprovadas por toda a comissão
• Publicadas no periódico “Annals of the 
ICRP”
• Não é uma legislação regulamentada
Pequeno glossário
• Exposição do público - Exposição de 
membros da população a fontes de radiação 
ionizante, excluindo exposição ocupacional, 
exposição médica
• Exposição médica - exposição a que são 
submetidos pacientes, em decorrência de 
exames ou tratamentos médicos
• Exposição ocupacional - Exposição de um 
indivíduo em decorrência de seu trabalho em 
práticas autorizadas
Princípios Fundamentais de 
Proteção Radiológica
• Justificação de práticas
• Limitação de doses
• Otimização da proteção e segurança
Justificação
• Nenhum uso de radiação ionizante é 
justificado se não há benefício
• Todas as aplicações devem ser 
justificadas
• Todas as exposições são 
potencialmente prejudiciais e o risco 
deve ser contrabalançado pelo 
benefício
Análise risco/benefício
• É necessário avaliar os benefícios da 
radiação
• A avaliação dos riscos requer o 
conhecimento da dose recebida
Otimização
• A exposição deve ser otimizada para 
minimizar qualquer possibilidade de 
dano
• Familiaridade com a técnicas e opções 
para otimizar a aplicação da radiação 
ionizante
Otimização no contexto das 
aplicações médicas
• Nos procedimentos diagnósticos, obter a 
melhor imagem com a menor exposição 
possível do paciente
• Nos procedimentos terapêuticos, maximizar a 
dose no alvo
• Otimizar a proteção dos trabalhadores, 
pacientes e público
• A otimização deve levar em consideração os 
recurso disponíveis – isto inclui as 
circunstancias econômicas
Limitação de dose
• Não se aplica à exposição médica do 
paciente
• Limites devem ser aplicados para 
exposições ocupacionais e do público
Estratégias básicas de 
Proteção Radiológica
• A radiação não pode ser vista, ouvida 
ou sentida
• Pode ser medida com acurácia 
utilizando-se os instrumentos 
apropriados
• Necessidade de especialistas 
apropriadamente qualificados
Métodos de redução do dano
• Tempo – dose é proporcional ao tempo 
exposto
• Distância – lei do inverso do quadrado
• Blindagem – barreiras de proteção
Dosimetria
• Familiaridade com os processos de interação 
da radiação ionizante com a matéria e com 
as grandezas e unidadespara radiação 
ionizante
• Trata da determinação grandezas 
radiologicamente relevantes
• Um dosímetro é qualquer dispositivo capaz 
de fornecer uma leitura que é uma medida da 
dose absorvida depositada em seu volume 
sensível pela radiação ionizante
Objetivos da dosimetria
• Em radiologia diagnóstica e medicina 
nuclear, o principal objetivo é a 
avaliação de risco comparativa
• Em radioterapia, o objetivo é medir ou 
prever a dose absorvida em vários 
tecidos, neoplásicos ou normais
Processos de interação de 
fótons
• Conceitos de atenuação e coeficientes 
de interação
• Processos de absorção e espalhamento
• Processos de absorção: efeito 
fotoelétrico, produção de par e tripleto, 
interação fotonuclear
• Processos de espalhamento: efeito 
Compton e espalhamento Rayleigh
Processos de interação de 
elétrons
• Perdas de energia e espalhamento
• Perdas de colisão: interações com 
elétrons atômicos
• Perdas radiativas: interações com 
núcleos
• Espalhamento: interações elásticas 
com os núcleos atômicos (múltiplo 
espalhamento coulombiano)
Grandezas e unidades para 
radiação
• A radiação ionizante e seus efeitos pode ser 
descrita por um grande número de grandezas 
(ICRU)
• Em geral, pode-se distinguir três diferentes 
conjuntos de grandezas: grandezas que 
descrevem a fonte de radiação; grandezas 
que relacionam o feixe de radiação e suas 
partículas; grandezas que medem o efeito da 
radiação ionizante na matéria
Grupo de pesquisa em Física 
Radiológica e Dosimetria
• Pesquisador: Alessandro Martins da Costa
• Linhas de pesquisa: Espectrometria de feixes raios X diagnósticos e 
aplicações em cálculos dosimétricos e qualidade da imagem; Métodos 
diretos (detectores de estado sólido e eletrônica associada) e métodos 
indiretos (reconstrução espectral a partir de curvas de transmissão); 
Espectrometria de feixes de raios X e elétrons terapêuticos e 
aplicações em controle da qualidade e cálculos dosimétricos; Métodos 
diretos (detectores de estado sólido e eletrônica associada) e métodos 
indiretos (reconstrução espectral a partir de curvas de transmissão e 
de distribuições de dose em profundidade); Controle da qualidade em 
radiodiagnóstico e em radioterapia: desenvolvimento de novas 
metodologias; Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia 
utilizando câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de novos 
dosímetros
Espectrometria de feixes raios X diagnósticos e aplicações em 
cálculos dosimétricos e qualidade da imagem; Métodos diretos 
(detectores de estado sólido e eletrônica associada) e métodos 
indiretos (reconstrução espectral a partir de curvas de transmissão)
Espectrometria de feixes de raios X e elétrons terapêuticos e aplicações em 
controle da qualidade e cálculos dosimétricos; Métodos diretos (detectores de 
estado sólido e eletrônica associada) e métodos indiretos (reconstrução espectral a 
partir de curvas de transmissão e de distribuições de dose em profundidade)
Espectrometria de feixes de raios X e elétrons terapêuticos e aplicações em 
controle da qualidade e cálculos dosimétricos; Métodos diretos (detectores de 
estado sólido e eletrônica associada) e métodos indiretos (reconstrução espectral a 
partir de curvas de transmissão e de distribuições de dose em profundidade)
Espectrometria de feixes de raios X e elétrons terapêuticos e aplicações em 
controle da qualidade e cálculos dosimétricos; Métodos diretos (detectores de 
estado sólido e eletrônica associada) e métodos indiretos (reconstrução espectral a 
partir de curvas de transmissão e de distribuições de dose em profundidade)
Controle da qualidade em radiodiagnóstico e 
em radioterapia: desenvolvimento de novas 
metodologias
Controle da qualidade em radiodiagnóstico e 
em radioterapia: desenvolvimento de novas 
metodologias
Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia utilizando 
câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de 
novos dosímetros
Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia utilizando 
câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de 
novos dosímetros
Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia utilizando 
câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de 
novos dosímetros
Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia utilizando 
câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de 
novos dosímetros
Dosimetria em radiodiagnóstico e em radioterapia utilizando 
câmaras de ionização, detectores semicondutores (diodos) e 
termoluminescentes: aplicações in vivo e desenvolvimento de 
novos dosímetros
Orientações em andamento
E-mail: amcosta@usp.br