Avaliação da Tensão de Operação de
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LAS/ANS_Rio-2005 AVALIAÇÃO DA TENSÃO DE OPERAÇÃO DE MAMÓGRAFOS USANDO SEMICONDUTORES Eutrópio Vieira Batista1 Helen Khoury1 Francisco A. Melo2 Milena Frej1 1Universidade Federal de Pernambuco / Depto de Energia Nuclear – Recife/PE – Brasil 2Universidade Católica de Pernambuco / Depto de Física – Recife/PE – Brasil LAS/ANS_Rio-2005 MAMOGRAFIA Objetivo da mamografia • Diagnosticar tecidos mamários detecção precoce de anomalias mamárias tratamento mais eficaz aumento da chance de cura menor nº de mortes por câncer de mama LAS/ANS_Rio-2005 MAMOGRAFIA • Tipos de exames: • diagnóstico • pacientes sintomáticas • rastreamento (screening) • pacientes assintomáticas (> 40 anos) • pacientes com elevados fatores de risco (histórico familiar de neoplasia mamária) LAS/ANS_Rio-2005 Tipos de tecidos da mama clavícula tecido adiposo costelas ácinos ducto lactífero óstio do ducto lactífero ducto lactífero pele lobo mamário tecido conjuntivo e adiposo • tecido adiposo (área mais escurecida) • tecido fibroglandular (área mais clara) LAS/ANS_Rio-2005 Composição dos tecidos da mama • Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979) Porcentagem de composições por peso (valores médios) Tecido H C N O Cinzas minerais Densid. (gcm-3) Adiposo 11,2 61,9 1,7 25,1 0,1 0,93 Glandular 10,2 18,4 3,2 67,7 0,5 1,04 LAS/ANS_Rio-2005 Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama • Variação dos ’s dos tecidos em função da energia • Características do equipamento mamográfico 2,0 • Baixa kilovoltagem fibroglandular carcinoma 1,0 predominância do efeito fotoelétrico Coeficiente de atenuação linear, (cm-1) 0,8 0,6 • Combinação anodo/filtro: Mo/Mo feixe com predominância de radiação característica (energia ~ 20keV) 0,4 adiposo • Alto mAs 0,2 0,1 10 20 40 Energia (keV) 60 80 100 aumento da intensidade da radiação p/ sensibilizar o receptor de imagens LAS/ANS_Rio-2005 • Resultado maior dose absorvida nos tecidos maior risco de carcinogênese • Avaliação risco benefício LAS/ANS_Rio-2005 Necessidade de um Programa de Controle de Qualidade em Mamografia Objetivo do Programa de Controle de Qualidade • Otimizar o processo de detecção riscos - paciente/operador custos operacionais Obtenção de imagens mamográficas de boa qualidade para possibilitar um diagnóstico preciso • Detectar falhas no equipamento antes do seu uso clínico LAS/ANS_Rio-2005 Controle de qualidade de sistemas mamográficos testes de controle de qualidade menores doses imagens adequadas Avaliação: parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica funcionamento da unidade de processamento do filme visualização da imagem formada dose absorvida na mama LAS/ANS_Rio-2005 Parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica • Geometria • Rendimento do tubo • Tensão: exatidão e reprodutibilidade • Radiação de fuga • Tempo de exposição • Controle Automático da Exposição (AEC) • Camada semi-redutora • Força de compressão • Influência da tensão aplicada ao tubo de raios-X na qualidade do feixe de radiação Penetrabilidade Contraste • Tensão não exata e não reprodutiva: • altera a qualidade do feixe • compromete a qualidade da imagem LAS/ANS_Rio-2005 Determinação da tensão aplicada ao tubo de raios-X Tipos de medidores de tensão métodos não invasivos métodos invasivos Medidores de tensão baseados em métodos não invasivos (mais utilizados) • simplicidade • praticidade Medidores de tensão baseados em métodos invasivos • acesso aos terminais de A.T. do tubo • maior risco p/ o operador Tendo em vista: LAS/ANS_Rio-2005 Averiguação em clínicas de níveis de kV alterados Experiência com equipamentos nucleares Dificuldade de implementação de PCQ em clínicas (Port. 453) Dificuldade de se encontrar equipamentos nacionais para a determinação do kV em mamógrafos Objetivo do trabalho Desenvolvimento de um equipamento para a avaliação da tensão de operação de mamógrafos através do método não invasivo LAS/ANS_Rio-2005 Detectores semicondutores - mecanismo de detecção • Formação da região de depleção contato ohmico camada de depleção entre os substratos PeN contato ohmico N mov. de elétrons P _+__++_ +_ + _++_+_++_+ __+ + • ausência de cargas livres • pequeno campo elétrico substrato radiação incidente • Vantagens • leitura direta • pequenas dimensões • resposta reprodutível e linear com a dose mov. de lacunas • sensibilidade • independe dos fatores ambientais • baixo custo LAS/ANS_Rio-2005 Dispositivos semicondutores utilizados • Fotodiodos comerciais (Si): • BPW34 • XRA24 • Características dos fotodiodos utilizados: • sensibilidade à luz visível Fotodiodo Área ativa efetiva (mm²) Corrente no escuro (nA) para tensão (VR) Tensão reversa máxima (V) BPW34 7,5 30 (10V) 60 XRA24 5,76 0,29 (50V) 125 LAS/ANS_Rio-2005 Suporte p/ avaliação dos fotodiodos • suporte de acrílico janela fotodiodo suporte (preto-fosco) • janela - fina camada de polietileno • operação no modo fotovoltaico LAS/ANS_Rio-2005 Arranjo experimental para a realização dos testes colimação anodo de W filtro de 0,06 mmMo fotodiodo kV cte tubo mA tempo carga = Q 1m eletrômetro LAS/ANS_Rio-2005 Teste da repetibilidade • feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60 • determinação: • valor médio • desvio padrão • coef. de variação • Repetibilidade da resposta dos fotodiodos: Fotodiodos Valor médio ( nC) Desvio padrão (nC) Coef. de variação (%) BPW34 29,52 0,10 0,34 XRA24 68,71 0,08 0,12 valores menores que 1% LAS/ANS_Rio-2005 • Repetibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 (para uma dose de 11,5mGy) carga coletada (nC) 69,0 68,8 68,6 68,4 68,2 0 1 2 3 4 nº da m edida valores dentro de 0,12 % 5 6 7 8 LAS/ANS_Rio-2005 Teste da reprodutibilidade • feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60 1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia 10 10 10 10 10 leituras leituras leituras leituras leituras L1 L2 L3 L4 L5 M e Sd LAS/ANS_Rio-2005 carga coletada (nC) • Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 69,0 68,5 68,0 67,5 67,0 0 1 2 3 4 dias valores dentro de 0,38 % 5 6 7 8 LAS/ANS_Rio-2005 Teste da resposta em função da dose • Verificação das respostas dos fotodiodos com diferentes doses (nC x mGy) p/ cada tipo de feixe (kV) • Determinação da dose: 400 variação mAs 350 CI Keithley leitura (nC) Respostas dos fotodiodos utilizados, com um feixe de Qualidade ISO W28Mo60. 300 250 XRA24 200 BPW34 150 100 50 0 0 20 40 dose (m Gy) 60 80 LAS/ANS_Rio-2005 Verificação da dependência energética Análise das inclinações das curvas de “resposta x dose” para as energias de feixes mamográficos mais comuns (25 a 30 kV) Sensibilidade (nC/mGy) 7 6 5 4 XRA24 3 BPW34 2 1 0 24 25 26 27 28 Potencial do tubo (kV) 29 30 31 LAS/ANS_Rio-2005 Desenvolvimento do equipamento display tubo de raios-X microcontrolador ADC materiais atenuadores feixe de RX D1 D2 amplificação amplificação conversão I/V conversão I/V S2 S1 fotodiodos LAS/ANS_Rio-2005 Avaliação da tensão do tubo • Atenuação diferencial • Comparação com a atenuação entre os diferentes materiais absorvedores X1 X1 X2 R ~ kV X3 0,1 mm Al 0,1 mm Cu 0,1 mm Al X2 X3 LAS/ANS_Rio-2005 Sonda dosimétrica com os fotodiodos • suporte de celulose • materiais absorvedores • janela - fina camada de polietileno (preto-fosco) LAS/ANS_Rio-2005 Arranjo experimental tubo • Determinação da relação entre a tensão do tubo e a razão das respostas dos fotodiodos • Tensões do tubo determinadas por um equipamento RMI (Gammex) •Variação da tensão: 23 - 30 kV anodo de W 1m colimação filtro de Mo sonda com os fotodiodos medidor de tensão LAS/ANS_Rio-2005 Razão entre as repostas do fotodiodos 13 BPW 34 / XRA 24 (nC) 12 y = -0,6869x + 28,009 R2 = 0,9954 11 10 9 8 7 22 23 24 25 26 27 28 tensão do tubo (kV) 29 30 31 LAS/ANS_Rio-2005 CONCLUSÃO • Foi constatada uma variação proporcional praticamente linear entre a razão das respostas dos fotodiodos com o valor da tensão aplicada ao tubo, indicando que o equipamento desenvolvido é adequado para a determinação da tensão de equipamentos mamográficos. LAS/ANS_Rio-2005
