DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE - acquaviva.com.bracquaviva.com.br/CBFM2015/trabalhos/CBFM_Palestras/15P_112.pdf · UERJ –LCR –LABMETRO 1. Bases da dosimetria Fricke • Dosimetria

UERJ – LCR – LABMETRO

DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE


DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE

Desenvolvimento de um padrão primário para

dose absorvida na água

para fontes de 192Ir HDR no LCR

Mariano G. David1, Camila Salata1,2, Paulo H. Rosado3,

Marcos A. Albuquerque1, Glorimar Amorim1,

Carlos Eduardo deAlmeida1

1Laboratório de Ciências Radiológicas, LCR/UERJ, Rio de Janeiro 2Comissão Nacional de Energia Nuclear, CNEN, Rio de Janeiro

3Instituto de Radioproteção e Dosimetria, IRD/CNEN, Rio de Janeiro


Sumário da apresentação

1. Princípios básicos da dosimetria Fricke

2. Projeto do LCR/UERJ para padronização primária em termos

de Dw para fontes 192Ir HDR


1. Bases da dosimetria Fricke

• Dosimetria química descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927,com muitos trabalhos publicados nas décadas de 50 e 60;

• Trabalhos recentes: uso como padrão primário p/ Dw p/ feixesde elétrons e fontes de braquiterapia, além de outrasaplicações como dosímetro secundário;

• Baseia-se na conversão de Fe+2 (solução Fricke) para Fe+3

através dos produtos da radiólise da água:

H2O2 H• •OH HO2•

• Empregado para feixes de fótons e de elétrons nadeterminação de doses na faixa de 5 a 400 Gy


• A solução Fricke padrão é preparada de modo a resultar numasolução de sultafo ferroso 1 mM, ácido sulfúrico 0,4 M ecloreto 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


• Aumento dos íons férricosdeterminado por espectrofotometriana faixa do ultravioleta de 304 nm.

detector

absorbância

feixe de luz

monocromático



• ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução nãoirradiada e solução irradiada (diferença de absorbância);

• G(Fe+3) : rendim. químico conversão de Fe+2 em Fe+3 para aenergia da radiação;

• ρ: densidade da solução;

• ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe+3 a 304 nm;

• L: comprimento do caminho ótico (cubeta).



• Publicação com descrição detalhada do sistema Fricke noNRC Canadá;

Com o devido cuidado épossível obter Dw comprecisão típica de 0,1 %.



• Publicações recentes: principalmente sobre aplicações parabraquiterapia e para feixes de elétrons, mas também parafeixes de fótons desde baixa E até E dos aceleradores;

• Laboratórios: NRC, METAS, INMRI-ENEA, dentre outros.



2. LCR Dw para 192Ir HDR

Motivação: cálculo de Dw pelo TG-43 da AAPM

Função de

anisotropia

Função radial

de dose

Função de

geometria

a 1 cm:



Motivação: mudança de paradigma nos protocolos



Pesquisa no LCR

• Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida na águadesde, pelo menos, 2008;

• Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar adeterminação de Dw.



Evolução dos frascos no LCR

• Frasco A: prob. c/ diferença de densidade vidro/água;heterogeneidade na dose devido à anisotropia da fonte;problemas com vedação;

• Frasco B: dificuldades operacionais para colocar e retirar asolução Fricke.



Resultado com frasco antigo



Frascos em uso desde 2014 no LCR

• Frasco C (atual): bem maisfácil de colocar e retirar asolução Fricke e deposicionar a fonte no centrodo anel;

• Medidas internas maisconfiáveis.



Sistema Fricke no LCR

2,7 cm

dhddwallFw FFKPfDD


Instalações no LCR



Procedimentos adotados pelo LCR

• Pré-irradiação da mistura

água + ácido;

• Minimização de

transferências;

• Secagem e aspiração.

• Resposta do espectrof.

controlada por filtros

padrão;

• Limpeza da cubeta

conferida através da

absorbância da água.


Colaboração com NRC janeiro de 2014


• Medidas de Dw usando nosso método de preparação dasolução, de limpeza dos materiais e o nosso frasco deirradiação.


Comparação com NRC

2,7 cm

Frasco NRC Frasco LCR


Dw(NRC)/Dw(LCR) = 1,011 (uc = 1,7 %; k=1)


Resultados da comparação com NRC

• Trab. apresentado no cong. da AAPM 2014 [Med Phys 41]



Necessidade do valor de G(Fe+3) para a energia do 192Ir

Weiss et al (1954)

Davies et al (1963)

Shalek et al (1962),

Fregene (1967)

Kwa and Kornelsen

(1990)


• Para determinar o rendimento químico G(Fe+3), basta medirΔOD e DF:


Metodologia p/ determ. do G(Fe+3) p/ a energia do 192Ir

• Método desenvolvido pelo NRC: interpolação entre o G p/250 kV e o 60Co p/ encontrar o valor de G para a energiamédia do 192Ir (380 keV).



Metodologia p/ determ. do G(Fe+3) p/ a energia do 192Ir

• A solução fricke é acondicionada em sacos plásticos selados(de PP) que são posicionados na distância de irradiaçãoatravés de suporte de PMMA.


• Medidas realizadas no IRD em 2014/2015 para 3 feixes deraios-x e para 60Co


Determinação do G(Fe+3) para a energia do 192Ir

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

• σ: 0,4 a 1,6 %

• u tipo A (σ/n): 0,14 a 0,55 %

• ucG(Fe+3) p/ 192Ir: 1 % (k=1)



Resultado do valor G(Fe+3) para a energia do 192Ir

• G(Fe+3) p/ 192Ir:

1,555 ± 0,015 μmol/J

• Trab. apres. no cong. AAPM2015 [Med Phys 42 (6)];

• Valor obtido p/ 192Ir é 2,1 %inferior ao obtido pelo NRCcom mesma metodologia;



Resultado do valor G(Fe+3) para a energia do 192Ir

• Idêntico ao valor obtido por fitting com valores antigos de G[DeAlmeida et al, 2014, PLoS ONE 9 (12)]



Próximos passos e melhorias no sistema

• Determinação de G(Fe+3) diretamente na energia do 192Ir(interpolação dos coeficientes de calibração da CI);

• Refazer medidas de Dw com novo frasco no LCR;

• Implementar novos testes para o sistema (uso dos padrõesque o LCR possui);

• Melhoria necessária: instalação do irradiador de BT-HDRno LCR para fins exclusivos de pesquisa e calibração decâmaras poço.


Obrigado

Contato: [email protected]

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