Apostila Completa vers.o 2COR - files.radiologia-rx ...files.radiologia-rx. radiol³gicas associadas

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  • INSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNENINSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNEN

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

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    INSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNENINSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNEN

    FUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOS

    RADIOPROTEOE DOSIMETRIARADIOPROTEOE DOSIMETRIA

    RADIOPROTEOE DOSIMETRIARADIOPROTEOE DOSIMETRIA

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    CAPTULO 5

    GRANDEZAS RADIOLGICAS E UNIDADES

    5.1. EVOLUO CONCEITUAL DAS GRANDEZAS

    5.1.1. A quantificao da radiao ionizante

    Uma das questes iniciais na utilizao da radiao ionizante como realizar uma medio

    de quantidades utilizando a prpria radiao ou os efeitos e subprodutos de suas interaes com

    a matria.

    5.1.1.1. Campo de radiao

    Uma abordagem intuitiva seria medir quantas radiaes so emitidas, por exemplo, num

    intervalo de tempo ou quantas radiaes atravessam determinada seco ou rea. So grandezas

    radiolgicas associadas ao campo de radiao, que contabilizam o nmero de radiaes

    relacionado com alguma outra grandeza do sistema de medio tradicional, como tempo e rea.

    Com isso, pode-se definir grandezas do tipo Atividade de um material radioativo, ou Fluncia de

    partculas de um acelerador.

    Outra abordagem, seria em relao s propriedades do campo de radiao para fins de

    definio de outras grandezas, como: campos expandidos e alinhados (ver 5.5).

    5.1.1.2. Grandezas dosimtricas

    Outra maneira seria avaliar os efeitos da interao da radiao com um material, utilizando

    algum efeito ou subproduto. Por exemplo, utilizando a carga eltrica dos eltrons ou ons

    produzidos pela ionizao, a energia transferida ao material pela radiao, a energia absorvida

    pelo material, a luminescncia, a alterao da condutividade eltrica, o calor produzido, o defeito

    cristalino, a alterao qumica. De modo semelhante, utilizando relaes com a massa ou volume,

    pode-se definir grandezas radiolgicas como, Exposio, Kerma e Dose Absorvida. So

    grandezas dosimtricas, pois esto associadas quantidade de radiao que um material foi

    submetido ou absorveu.

  • 129

    5.1.1.3. Grandezas limitantes

    Quando os efeitos das interaes acontecem no organismo humano e se as suas

    consequncias podem ser deletrias, pode-se definir grandezas limitantes, para indicar o risco

    sade humana devido radiao ionizante. Como as radiaes apresentam diferenas na

    ionizao, penetrao e, consequente dano biolgico produzido, introduz-se fatores de pso

    associados s grandezas dosimtricas e, assim, se obtm o Equivalente de Dose.

    Como o conceito de equivalente de dose no utiliza somente as grandezas bsicas na sua

    definio, pode surgir uma variedade de grandezas limitantes dependendo do propsito de

    limitao do risco. Assim, define-se: o Equivalente de dose no rgo, Equivalente de dose efetiva,

    Dose equivalente, Dose efetiva, etc.

    5.1.1.4. Grandezas operacionais

    Levando em considerao as atividades de Radioproteo, pode-se definir grandezas

    radiolgicas mais consistentes ou teis nas prticas, por exemplo, de monitorao de rea e

    monitorao individual. Isto porque as grandezas limitantes no so mensurveis ou de fcil

    estimativa. So as chamadas grandezas operacionais. Desta maneira, aparecem grandezas muito

    especficas como: Equivalente de dose ambiente e Equivalente de dose direcional.

    5.1.1.5. Fatores de converso e condies de medio

    Nem sempre o modo de operao dos detectores, o material de que so constitudos e os

    parmetros que medem, correspondem s grandezas radiolgicas anteriormente mencionadas.

    Assim, preciso introduzir fatores de converso que levam em conta as diferenas de interao

    da radiao com um gs, o ar, um semicondutor, uma emulso, e o tecido humano ou um rgo.

    Alm disso, existem as condies de medio: se foram realizadas no ar, num fantoma, em campos

    alinhados ou expandidos, nas condies de temperatura e presso padronizadas.

    Por exemplo, quando se deseja medir o Equivalente de Dose Pessoal Hp(d) (ver em 5.5.5),

    para radiaes fortemente penetrantes onde d=10 mm, usando um filme dosimtrico, utiliza-se um

    fator de converso de kerma no ar e Hp(10) fornecido pela tabela ISO 40-37-3. Estes fatores de

    converso foram obtidos, irradiando-se uma cmara de ionizao padro em feixe de 60Co, no ar,

    no ponto de interesse ,e um filme dosimtrico nas mesmas condies de medio. Se o filme foi

    exposto sobre um fantoma de gua, usa-se o fator de converso de kerma no ar para kerma na

    gua.

    A converso, por exemplo, de uma densidade ptica de uma emulso em dose equivalente,

    necessita de curvas de calibrao obtidas com irradiaes de filmes do mesmo lote, com valores

    conhecidos de dose absorvida, para cada valor de energia e, para a mesma dose, diferentes energias

    dos ftons, em feixes padronizados. Assim, com as relaes entre os valores das densidades pticas

    nas regies sem e com filtro, dos filmes dosimtricos possvel obter-se o valor da energia efetiva

  • 130

    e da dose absorvida. O valor obtido pode sofrer pequenas modificaes devidas a fatores de

    correo, provenientes da dependncia energtica, angular, direcional, etc.Como o fator de

    qualidade igual a um, obtm-se o valor da dose equivalente.

    Este mesmo procedimento utilizado para converter as grandezas bsicas Dose Absorvida,

    Fluncia e Exposio, que possuem padres nacionais, para as grandezas operacionais, todas

    mensurveis.

    5.1.1.6. ICRP e ICRU

    Existem instituies internacionais somente para cuidar da definio das grandezas,

    relaes entre elas e suas respectivas unidades.

    A International Commission on Radiological Protection, ICRP, fundada em 1928, que

    promove o desenvolvimento da radioproteo, faz recomendaes voltadas para as grandezas

    limitantes.

    A Internacional Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU, fundada em

    1925, cuida especialmente das grandezas bsicas e das operacionais.

    5.1.2. A notao diferencial

    Na fsica, as grandezas frequentemente so definidas de um modo macroscpico, como por

    exemplo, a velocidade v, como sendo a relao entre o espao percorrido s e o tempo t gasto para

    isso, ou seja: v = s/t, e medida em unidades de m s-1. Mas, devido facilidade de realizar clculos,

    muito til a definio sob a forma diferencial, por ser mais consistente com equaes

    diferenciais, equaes envolvendo integrais e com a caracterizao da velocidade num

    determinado ponto da trajetria. Assim, a velocidade passa a ser definida na forma: v = ds/dt, e

    tem natureza vetorial.

    Em radioproteo e dosimetria usa-se o mesmo procedimento. Pelo fato da definio, na

    forma diferencial, expressar mais exatamente o conceito da grandeza, ser mais abrangente e,

    matematicamente, mais verstil, quase todas as grandezas radiolgicas so expressas desta forma.

    5.2. PROCEDIMENTO DE DEFINIO DAS GRANDEZAS RADIOLGICAS

    5.2.1. Exigncias bsicas para a definio de uma grandeza

    Desde que surgiram as primeiras preocupaes com a possibilidade das radiaes ionizantes

    induzirem detrimentos sade humana, apareceram os mtodos de produo, caracterizao e

    medio da radiao, bem como de definio de grandezas que expressassem com realismo a sua

    interao com o tecido humano. Obviamente que o objetivo final era estabelecer a correlao dos

    valores de tais grandezas, entre si e com os riscos de detrimento.

  • 131

    Outra questo que interferiu bastante foi o fato dos detectores de radiao nem sempre

    expressarem seus valores dentro da definio das grandezas escolhidas. Por exemplo, como se

    pode conectar a densidade ptica de um filme dosimtrico com a grandeza dose absorvida de

    radiao? Como associar uma leitura obtida num ponto no ar por um detector gas com o efeito

    biolgico que seria produzido num rgo de uma pessoa, se ali estivesse postada?

    Alm destas questes surgiram aspectos tcnicos associados s tcnicas de medio e aos

    detectores utilizados. que para cada grandeza definida, preciso definir padres que serviro

    como valores de referncia para as calibraes. Dentre as diversas grandezas, algumas seriam

    mais bem utilizadas devido a existncia de mtodos alternativos, absolutos e relativos, de medio,

    sustentados por equipamentos de melhor desempenho metrolgico.

    5.2.2. Concepes estabelecidas pelas ICRP 26 e ICRP 60

    As publicaes da ICRP no 26, de 1977, e no 60 de 1990 foram duas importantesreferncias no tocante ao estabelecimento de grandezas radiolgicas, suas relaes e mtodos demedio, dentro de uma concepo o mais coerente possvel. Na ICRP 60 surgiram novasgrandezas, algumas em substituio a grandezas definidas na ICRP 26, com um inconveniente deter nomes muito parecidos.

    Alguns problemas relacionados determinao de grandezas surgiram da introduo daICRP 26, que serviu de base Norma CNEN NE-3.01 - "Diretrizes Bsicas de Radioproteo".A grandeza "Dose Equivalent" do ICRP 26 foi traduzida na norma brasileira para "DoseEquivalente", ao invs de "Equivalente de Dose", que deveria ser a traduo correta e que aadotada neste texto. Por outro lado, a ICRP 60 introduziu o conceito de grandeza denominada"Equivalent Dose", ainda no adotado em norma brasileira, mas cuja traduo deve ser "DoseEquivalente" o que obrigar a CNEN a alterar a denominao da grandeza anterior ou criar umatraduo diferente para esse novo conceito.

    Assim, no texto desta apostila onde se l Equivalente de dose, ent