View
218
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Programa Nacional de Formação
em Radioterapia
DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mariano Gazineu David
Mestrado Profissional em Física Médica
Disciplina:006. Instrumentação-Nuclear-II
Descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927;
Método químico de determinação da dose absorvidana água (Dw), de forma primária;
Irradiação de uma solução padrão de sulfato ferroso(íons Fe+2), denominada solução Fricke;
Baseia-se na conversão de Fe+2 para Fe+3 atravésdos produtos da radiólise da água:
H2O2 H• •OH HO2•
BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Empregada p/ feixes de fótons e de elétrons nadeterminação de doses na faixa de 5 a 400 Gy;
Pode ser alcançada uma precisão de 0,1 % (1σ);
Trabalhos nos lab. PTB, NPL, METAS, NRC-IRS,dentre outros;
Trabalhos recentes:
uso como padrão primário p/ Dw p/ feixes de elétrons(METAS) e fontes de braquiterapia HDR (Ir-192)(NRC e LCR);
aplicações como dosímetro secundário.
BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
A solução Fricke padrão é preparada de modo aresultar numa solução de sultafo ferroso 1 mM,ácido sulfúrico 0,4 M e cloreto de sódio 1 mM;
Cuidados na preparação da solução Fricke:
1. Qualidade da água;
2. Qualidade dos reagentes;
3. Técnicas para evitar a ação de contaminantes;
Solução exige a escolha de um recipiente adequadopara irradiação.
PREPARO DA SOLUÇÃO FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
TÉCNICAS EMPREGADAS
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Balança
analíticaÁgua MilliQ Cabine de fluxo laminar horizontal para
ambiente isento de poeira e outros
contaminantes, com solução Fricke no
dispensador.
Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke
TÉCNICAS EMPREGADAS
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Aumento de íons Fe+3 é melhor determinado porespectrofotometria: diferença de densidade óptica entresolução não irradiada (branco) e solução irradiada.
Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke
• Pré-irradiação da mistura
água + ácido;
• Minimização de
transferências;
• Secagem e aspiração.
ESPECTROFOTOMETRIA
Mestrado Profissional em Física Médica
Aumento dos íons férricosdeterminado por espectrofotometriana faixa do ultravioleta de 304 nm.
detector
absorbância
feixe de luz
monocromático
ESPECTROFOTOMETRIA
Mestrado Profissional em Física Médica
Resposta do espectrofotômetro controlada por filtrospadrão de absorbância:
Limpeza da cubeta conferida atravésda absorbância da água.
CÁLCULO DE DW
ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução nãoirradiada e solução irradiada (diferença de absorbância);
G(Fe+3) : rendimento químico da conversão de Fe+2 emFe+3 para a energia da radiação;
ρ: densidade da solução;
ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe+3 a 304 nm;
L: comprimento do caminho óptico (cubeta).
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
𝐷𝐹 =∆𝑂𝐷
𝐺(𝐹𝑒+3) ∙ 𝜌 ∙ 𝜀 ∙ 𝐿
𝐷𝑤 = 𝐷𝐹 ∙ 𝑓𝐹,𝑤 ∙ 𝑘𝑤𝑎𝑙𝑙
RENDIMENTO QUÍMICO
O rendimento químico, G(Fe+3), apresenta acentuadadependência energética para feixes de fótons em baixasenergias:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TÉCNICA
Desvantagens:
Instabilidade nas medidas em função das diversasinstâncias de contaminação e interferências;
Uso de altas doses;
Necessidade de proximidade entre o local dairradiação e o laboratório de Fricke.
Vantagens:
Baixo custo do preparo da solução;
Solução Fricke é ~98 % de água: DF ~ Dw.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Projeto do LCR/UERJ para padronização primária emtermos de Dw para fontes 192Ir HDR
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
a 1 cm:
APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Motivação p/ o projeto do LCR/UERJ para HDR:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida naágua desde, pelo menos, 2008;
Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar adeterminação de Dw:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ
Medidas de Dw no NRC – Canadá usando os métodosde preparação da solução e de limpeza dos materiais eo frasco de irradiação do LCR;
Dw(NRC)/Dw(LCR) = 1,011 (uc = 1,7 %; k=1);
Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ
Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
0.01 0.1 1
1.40
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
Co-60
300 kV
250 kV
G(Fe+3) p/ Ir-192 (0.380 MeV) = 1.555 mol/J
G(F
e+3)
(m
ol/
J)
Energia (MeV)
Equation y = a + b*x
Adj. R-Squar 0.9874
Value Standard Err
C Intercept 1.6155 0.00785
C Slope 0.1448 0.00943
150 kV
G(Fe+3) =1,555± 0,015 μmol/J
Valor obtido p/ 192Ir é 2,1 % inferior ao obtido peloNRC com mesma metodologia;
APLICAÇÕES FRICKE
Feixes de elétrons;
Determinação experimental de kQ,Q0de câmaras de
ionização tipo dedal para radioterapia;
Comparação com calorimetria;
Feixes de raios-x de baixa energia;
Feixes empregados na irradiação de alimentos e desangue.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
REFERÊNCIAS FRICKE
1. ICRU Report 80. Dosimetry Systems for Use in Radiation Processing.Vol. 8 Nº 2 (2008).
2. Olszanski, A; Klassen, N.; Ross, C. and Shortt, R. The IRS FrickeDosimetry System. PIRS-0815 – NRC (2002).
3. El Gamal, I.; Cojocaru, C.; Mainegra-Hing, E and McEwen, M. The Frickedosimeter as na absorbed dose to water primary standard for Ir-192brachytherapy. Phys. Med. Biol. 60 (2015) 4481-4495.
4. deAlmeida, C. E.; Ochoa, R.; Lima, M.; David, M.; Pires, E.; Peixoto, J. G.;Salata, C. and Bernal, M. A Feasibility Study of Fricke Dosimetry as anAbsorbed Dose to Water Standard for 192Ir HDR Sources. PloS ONE 9 (12)(2014).
5. Klassen, N., Shortt, K., Seuntjens, J. and Ross, C. Fricke dosimetry: thedifference between G(Fe+3) for 60Co γ-rays and high-energy x-rays. Phys.Med. Biol. 44 (1999) 1609-1624.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Mariano Gazineu David
Químico LCR/UERJ
marianogd08@gmail.com
Mestrado Profissional em Física Médica
Recommended