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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2023.tde-04122023-160338
Document
Author
Full name
Rodrigo Antonio Pereira Mauro
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2023
Supervisor
Committee
Carneiro, Antonio Adilton Oliveira (President)
Bruno, Alexandre Colello
Caldas, Linda Viola Ehlin
Nicolucci, Patrícia
Title in Portuguese
Desenvolvimento de dosímetro clínico para radiodiagnóstico utilizando tecnologia de comunicação sem fio
Keywords in Portuguese
Dosímetros de radiação
Eletrônica
Ionização do ar
Medição de radiação
Abstract in Portuguese
O aumento no uso de equipamentos médicos emissores de radiação demanda processos de garantia da qualidade para otimizar a qualidade da imagem e a dose depositada. Para esse controle, equipamentos medidores de radiação devem ser utilizados. Câmaras de ionização geralmente são os detectores mais usados, conectadas ao eletrômetro por um cabo triaxial, em que o sinal gerado pela ionização é captado pelo sistema de leitura. O objetivo deste trabalho é o projeto e construção de um dosímetro sem fio para controle da qualidade em radiodiagnóstico. A câmara de ionização é do tipo placas paralelas, ventilada, com eletrodo coletor em alumínio, janela de entrada em poliéster aluminizado, corpo em polimetilmetacrilato, de volume 2,5 cm3. Os testes de caracterização da câmara foram baseados em norma internacional, obtendo-se: teste de estabilidade com variação de 0,09%, tempo de estabilização com variação de 2,5%, curva de saturação alcançada a partir de ±200V, eficiência de coleção melhor que 99,4%, perda por efeitos de polaridade em 0,14%, linearidade de resposta com coeficiente de correlação de 0,999, corrente de fuga menor que 2%, dependência angular inferior ao limite estabelecido de 3%. A dependência energética foi de 8% para o qualificador QF-120, e inferior a 3% para os qualificadores QF-50, QF-70, QF-100. O eletrômetro é composto por um sistema de leitura e uma fonte de alta tensão para polarização da câmara de ionização. A fonte de alta tensão com ruído menor que 0,012%, é variável e simétrica, possui estabilidade da voltagem em torno de 0,07%, exatidão de 98,9% e precisão de 99,6% para voltagens positivas. O sistema de leitura é composto por circuito pré-amplificador, filtro Notch, optoacoplador, sistema de controle central, circuito de guarda e ajuste de offset. Um módulo de comunicação sem fio via bluetooth HC-06 foi usado para envio das medições obtidas. O dosímetro construído foi submetido aos mesmos testes de aceitação da câmara de ionização, para o teste de estabilização a variação máxima foi de 4%, a saturação foi obtida a partir de ±200 V, perdas por efeito de polaridade de 2% e eficiência de coleção de 99,8%, corrente de fuga avaliada em 11,2%, linearidade de resposta apresentou coeficiente de correlação de 0,996, e dependências angular e energética de 3% e 3,8% respectivamente. Diante dos objetivos propostos, a câmara de ionização construída e eletrômetro desenvolvido são totalmente funcionais, cumprem o papel de dosímetro e as informações de leitura e controle das funções são realizadas de maneira remota pela conexão bluetooth com o celular.
Title in English
Development of clinical dosimeter for radiodiagnosis using wireless communication technology
Keywords in English
Air ionization
Electronics
Radiation dosimeters
Radiation measurement
Abstract in English
The increased use of radiation-emitting medical equipment demands quality assurance processes to optimize image quality and delivered dose. For this control, radiation measuring equipment must be used. Ionization chambers are generally the most used detectors, connected to the electrometer by a triaxial cable, in which the signal generated by the ionization is captured by the reading system. The objective of this work is the design and construction of a wireless dosimeter for quality control in diagnostic radiology. The ionization chamber is parallel plates, ventilated, with an aluminum collector electrode, entrance window in aluminized polyester, body in polymethylmethacrylate, with a volume of 2.5 cm³. The chamber characterization tests were based on an international norm, obtaining: stability test with a variation of 0.09%, stabilization time with a variation of 2.5%, saturation curve reached from ±200V, collection efficiency better than 99.4%, loss due to polarity effects in 0.14%, response linearity with a correlation coefficient of 0.999, leakage current lower than 2%, angular dependence lower than the established limit of 3%. Energy dependence was 8% for qualifier QF-120, and less than 3% for qualifiers QF-50, QF-70 and QF-100. The electrometer consists of a reading system and a high voltage source for polarizing the ionization chamber. The high voltage source with noise less than 0.012%, is variable and symmetrical, has voltage stability around 0.07%, accuracy of 98.9% and precision of 99.6% for positive voltages. The reading system is composed of preamplifier circuit, Notch filter, optocoupler, central control system, guard circuit and offset adjustment. A wireless communication module via bluetooth HC-06 was used to send the obtained measurements. The built dosimeter was submitted to the same acceptance tests as the ionization chamber, for the stabilization test the maximum variation was 4%, saturation was obtained from ±200 V, losses due to polarity effect of 2% and collection efficiency of 99.8%, leakage current evaluated at 11.2%, response linearity showed a correlation coefficient of 0.996, angular and energy dependence of 3% and 3.8% respectively. In view of the proposed objectives, the built ionization chamber and the developed electrometer are fully functional, fulfill the role of a dosimeter and the information for reading and controlling the functions are carried out remotely through the bluetooth connection with the cell phone.
 
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Publishing Date
2023-12-20
 
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