Objetos simuladores (no inglês, phantoms), dispositivos que representam o corpo humano, têm sido usados nas áreas da física médica, física e engenharia biomédica desde o início. Logo após a descoberta dos raios-X, as notícias dos benefícios médicos da radiação se espalharam rapidamente. A geometria e a composição de um simulador são determinadas pela prática a qual será aplicado. Existem desde os mais simples, baseados em água para medir a saída de feixes de terapia de megavoltagem, aos de maior complexidade, antropomórficos para controle de qualidade em radioterapia. O uso de impressão 3D e filamentos comumente encontrados comercialmente para o desenvolvimento de simuladores está sendo investigado. A aplicação desta técnica para o desenvolvimento de simuladores de baixo custo requer um estudo complexo da interação dos materiais impressos com diferentes tipos e qualidades de radiação, bem como a caracterização de configurações de impressão. Realizando essas medições, é possível encontrar metodologias para que possam simular corretamente o tecido humano. O objetivo desse trabalho constitui no projeto e na construção de um objeto simulador antropomórfico de tireoide (pescoço), utilizando uma impressora 3D e materiais tecido-equivalentes, para ser utilizado em aplicações multidisciplinares. Estudos de equivalência a tecidos humanos para filamentos de PLA, ABS e ABS XCT desenvolvidos no IPEN foram realizados em feixes de fótons padrão. Utilizou-se como base anatômica e de modelagem 3D o simulador comercial ATOM MAX 711, da CIRS. Os dados experimentais mostram a possibilidade de alcançar condições de equilíbrio eletrônico com as mesmas especificações de espessura para PLA e ABS, possibilitando a substituição do PMMA em diversas aplicações dosimétricas. Os filamentos de ABS aditivados com BaSO₄ desenvolvidos no IPEN possuem propriedades de atenuação aumentadas significativamente em relação ao ABS puro, PLA e PMMA e são equivalentes aos tecidos ósseos nos feixes estudados. Diferentes tecidos ósseos podem ser simulados com uso de diferentes percentuais de infill. A metodologia de modelagem do simulador 3D deste estudo abre possibilidades de uso de imagens tomográficas de quaisquer objetos, ou até mesmo pacientes, para realização de prototipagem 3D de simuladores cada vez mais específicos e customizados. O simulador desenvolvido apresenta todas as características desejáveis para aplicações em proteção radiológica, dosimetria utilizando detectores TL/OSL, medições de radioisótopos incorporados na tireoide (tanto contadores de contaminação, quanto detectores de medicina nuclear) e treinamento de técnicas de aquisição de imagens por raios-X. Constitui uma alternativa viável de simulador equivalente a tecido; e de baixo custo, se comparado com os simuladores importados.

Phantoms, devices that represent the human body, have been used in the fields of medical physics, physics and biomedical engineering since the beginning. Soon after the discovery of X-rays, news of the medical benefits of radiation spread quickly. The geometry and composition of a simulator are determined by the practice to which it will be applied. There are from the simplest, water-based to measure the output of megavoltage therapy bundles, to the most complex, anthropomorphic for quality control in radiotherapy. The use of 3D printing and filaments commonly found commercially for the development of simulators is being investigated. The application of this technique for the development of low-cost simulators requires a complex study of the interaction of printed materials with different types and qualities of radiation, as well as the characterization of print configurations. By making these measurements, it is possible to find methodologies so that they can correctly simulate human tissue. The objective of this work is the design and construction of an anthropomorphic thyroid simulator (neck), using a 3D printer and tissue-equivalent materials, to be used in multidisciplinary applications. Human tissue equivalence studies for PLA, ABS and ABS XCT filaments developed at IPEN were carried out in standard photon beams. The commercial simulator ATOM MAX 711, from CIRS, was used as an anatomical and 3D modeling base. The experimental data show the possibility of achieving electronic equilibrium conditions with the same thickness specifications for PLA and ABS, enabling the replacement of PMMA in several dosimetric applications. The ABS filaments added with BaSO4 developed at IPEN have significantly increased attenuation properties in relation to pure ABS, PLA and PMMA and are equivalent to the bone tissues in the studied bundles. Different bone tissues can be simulated using different percentages of infill. The modeling methodology of the 3D simulator of this study opens possibilities for using tomographic images of any objects, or even patients, to perform 3D prototyping of increasingly specific and customized simulators. The developed simulator presents all desirable characteristics for applications in radiological protection, dosimetry using TL/OSL detectors, measurements of radioisotopes incorporated in the thyroid (both contamination counters and nuclear medicine detectors) and training in X-ray image acquisition techniques. It is a viable alternative to a fabric-equivalent simulator; and low cost, compared to imported simulators.