Tese de Doutorado

Materiais radioativos são amplamente utilizados em hospitais tanto para diagnósticos quanto para tratamentos em medicina nuclear. A determinação precisa da atividade desses materiais é crucial antes de sua administração a um paciente. O principal instrumento empregado para medir a atividade é a câmara de ionização do tipo poço. No Brasil, o conjunto formado pela câmara, o eletrômetro e o display, configurado para fornecer a atividade de um radiofármaco, é chamado de ativímetro (anteriormente conhecido como curiômetro). Essas câmaras foram inicialmente desenvolvidas para medir a atividade de amostras líquidas de radionuclídeos emissores de radiação gama. Com o tempo, seu uso foi expandido para a medição de emissores beta puros de alta energia, além da avaliação de fontes terapêuticas de baixa taxa de dose e de fontes usadas em diagnósticos por imagem. Neste trabalho de pesquisa, foram realizados testes de garantia e controle de qualidade nas câmaras de ionização do tipo poço. Esses testes seguiram as recomendações do National Physical Laboratory (NPL), laboratório padrão primário do Reino Unido, e foram aplicados tanto à câmara padrão secundário Capintec, modelo NPL-CRC (1999), quanto à câmara padrão terciário Capintec, modelo NPL-CRC-25® (2013). Esses instrumentos pertencem ao Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI) do Centro de Metrologia das Radiações Ionizantes e são usados como padrões de rastreabilidade metrológica no Centro de Radiofarmácia do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo. No entanto, apenas a câmara de ionização do tipo poço não é suficiente para detectar possíveis impurezas nas amostras de radionuclídeos ou falhas nos ativímetros, o que pode resultar em consequências indesejáveis, como aumento da dose absorvida por pacientes e trabalhadores envolvidos em procedimentos clínicos e de produção. Para identificar impurezas e otimizar o controle de qualidade de ativímetros, foram utilizados filtros atenuadores, materiais termoluminescentes, filme radiocrômico e simulações de Monte Carlo no transporte das radiações ionizantes. O método de detecção com absorvedores é conhecido como Sistema Tandem. Além do sistema Tandem, foi desenvolvida uma técnica que possibilita a comparação das doses absorvidas de radionuclídeos em dosímetros posicionados em um fantoma de PMMA com resultados obtidos por meio de simulações de Monte Carlo. Essa técnica permite identificar possíveis falhas nos resultados do ativímetro, quando se conhece a dose específica esperada para uma determinada atividade do radionuclídeo. Também foram determinados os fatores de calibração por meio das simulações e foram comparados com os valores reais experimentais. Com isso, foi estabelecido um método que abrange os possíveis cenários que necessitam de atenção e são negligenciados na rotina de uso dos ativímetros.

Radioactive materials are widely used in hospitals for both diagnostics and treatments in nuclear medicine. The accurate determination of the activity of these materials is crucial before their administration to a patient. The main instrument used to measure activity is the well-type ionization chamber. In Brazil, the assembly comprising the chamber, the electrometer, and the display, configured to provide the activity of a radiopharmaceutical, is called an "activimeter" (formerly known as a curiometer). These chambers were initially developed to measure the activity of liquid samples of radionuclides emitting gamma radiation. Over time, their use has expanded to measure high-energy pure beta emitters, as well as to evaluate low-dose-rate therapeutic sources and sources used in imaging diagnostics. In this research, quality assurance and control tests were conducted on well-type ionization chambers. These tests followed the recommendations of the National Physical Laboratory (NPL), the primary standard laboratory in the United Kingdom, and were applied to both the secondary standard Capintec chamber, model NPL-CRC (1999), and the tertiary standard Capintec chamber, model NPL-CRC-25® (2013). These instruments are part of the Calibration Laboratory of Instruments (LCI) at the Ionizing Radiation Metrology Center and are used as metrological traceability standards in the Radiopharmacy Center of the Nuclear and Energy Research Institute, São Paulo. However, the well-type ionization chamber alone is insufficient to detect potential impurities in radionuclide samples or failures in the activimeters, which can lead to undesirable consequences, such as increased absorbed doses for patients and workers involved in clinical and production procedures. To identify impurities, attenuating filters, thermoluminescent materials, radiochromic films, and Monte Carlo simulations for ionizing radiation transport were used. The detection method with absorbers is known as the Tandem System. In addition to the Tandem system, a technique was developed that enables the comparison of absorbed doses of radionuclides in dosimeters placed in a PMMA phantom with results obtained from Monte Carlo simulations. This technique allows the identification of potential flaws in the activimeter's results when the expected specific dose for a given radionuclide activity is known. The calibration factors were also determined through simulations and compared with the real ones. Consequently, a method was established that covers possible scenarios requiring attention, which are often overlooked in the routine use of activimeters.