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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2021.tde-02122021-105824
Documento
Autor
Nome completo
Paulo Victor dos Santos Tavares
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Rodrigues, Letícia Lucente Campos (Presidente)
Chubaci, Jose Fernando Diniz
Souza, Divanizia do Nascimento
Título em português
Padronização do dosímetro Fricke gel aplicado em dosimetria 3D em radioterapia utilizando um CT óptico
Palavras-chave em português
CT óptico
dosimetria tridimensional
Fricke gel
radioterapia
Resumo em português
A tomografia computadorizada óptica surgiu como alternativa para avaliação de soluções em gel para dosimetria tridimensional. A avaliação por tomografia computadorizada óptica funciona realizando uma medida da solução antes da irradiação e outra após irradiação, e, a partir daí é realizada a reconstrução das imagens. Com as imagens reconstruídas é possível avaliar a variação de atenuação entre as duas medidas e relacionar com a dose depositada no material. Um dos modos iniciais da dosimetria tridimensional foi a avaliação dos dosímetros em gel com técnicas de ressonância magnética, devido às propriedades magnéticas da solução serem alteradas quando expostas à radiação ionizante. Porém, nem todos os setores de radioterapia conseguem ter disponível um equipamento de ressonância magnética unicamente para esta aplicação. A solução Fricke gel foi modificada para ser uma solução radiocrômica, isto é, sofre alterações em sua densidade óptica em função da dose depositada. O alaranjado de xilenol adicionado na solução Fricke gel se torna um indicador de íons férricos (Fe3+), que são originados pela oxidação resultante da irradiação da solução. Na avaliação da solução empregando a técnica de espectrofotometria é possível identificar dois comprimentos de onda correspondentes aos íons ferrosos de origem da solução e dos íons férricos originados pela radiação. Este trabalho tem como objetivo padronizar a solução Fricke gel para avaliação em tomografia computadorizada óptica como meio para dosimetria tridimensional. Para que fosse realizada a padronização foi necessário estabelecer três parâmetros: uma densidade óptica inicial e final ideal para evitar a presença de artefatos por refração da luz; parâmetros ideais para o método de reconstrução das imagens da solução; o tempo de medida após irradiação para que a oxidação induzida pela radiação ocorra em todo o volume. Para a padronização as soluções Fricke gel foram irradiadas com radiação gama do 60Co por um equipamento Gammacell com capacidade de irradiação isotrópica. Assim, foi realizada a alteração na concentração de alaranjado de xilenol, sendo encontrada a concentração de 0,01 mM, a qual não apresentou artefatos por refração nas imagens e nos valores de atenuação no medidos no centro da solução. Foi utilizado o método de reconstrução OSC-TV por apresentar em trabalhos na literatura resultados com menos ruídos e incertezas reduzidas, resultado replicado neste trabalho. Determinou-se que para a medida posterior à irradiação dessa solução o intervalo entre 1 e 2 h apresenta estabilidade nos valores de atenuação.
Título em inglês
Standardization of the modified Fricke gel dosimetry applied for 3D dosimetry in radiotherapy using an optical CT
Palavras-chave em inglês
Fricke gel
optical CT
radiotherapy
three-dimensional dosimetry
Resumo em inglês
Optical computed tomography was developed as an alternative method for evaluating gel solutions for three-dimensional dosimetry. The evaluation by optical computed tomography is carried out by measuring the solution before and after irradiation and performing the image reconstruction. With the reconstructed images, it is possible to evaluate the attenuation variation between the two measurements and relate it to the dose deposited on the material. One of the initial modes of three-dimensional dosimetry was the evaluation of gel dosimeters using magnetic resonance techniques, due to the solution's magnetic properties being altered when exposed to ionizing radiation. However, not all radiotherapy sectors are able to have a magnetic resonance equipment available solely for this application. The Fricke gel solution was modified to be a radiochromic solution, i.e., it undergoes changes in its optical density as a function of the deposited dose. The xylenol orange in the Fricke gel solution becomes an indicator of ferric ions (Fe3+), which are produced by oxidation resulting from irradiation of the solution. In the spectrophotometric evaluation of the solution, it is possible to identify two wavelengths corresponding to the ferrous ions of origin in the solution and the ferric ions originated by radiation. This work aims to standardize the Fricke gel solution for evaluation in optical computed tomography as a method for three-dimensional dosimetry. To carry out the standardization, it was necessary to establish three parameters: an ideal initial and final optical density to avoid the presence of artifacts due to light refraction; ideal parameters for the method of reconstruction of the solution images; the measurement time after irradiation for the oxidation induced by irradiation to occur in the entire volume. The Fricke gel solutions were irradiated with gamma radiation of 60Co by a Gammacell equipment with isotropic irradiation capacity. The change in the concentration of xylenol orange was performed, finding a concentration of 0.01 mM that did not present artifacts by refraction in the images and in the attenuation, values measured in the center of the solution. The OSC-TV reconstruction method was used to present results with less noise and reduced uncertainties in studies in the literature, a result replicated in this work. It was determined that for the subsequent measurement of the irradiation of this solution, the interval between 1 and 2 h presents stability in the attenuation values.
 
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Data de Publicação
2021-12-13
 
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