eutrópio vieira batista 1 helen khoury 1 francisco a. melo 2 milena frej 1
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LAS/ANS_Rio-2005. AVALIAÇÃO DA TENSÃO DE OPERAÇÃO DE MAMÓGRAFOS USANDO SEMICONDUTORES. Eutrópio Vieira Batista 1 Helen Khoury 1 Francisco A. Melo 2 Milena Frej 1 1 Universidade Federal de Pernambuco / Depto de Energia Nuclear – Recife/PE – Brasil - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
AVALIAÇÃO DA TENSÃO DE
OPERAÇÃO DE MAMÓGRAFOS
USANDO SEMICONDUTORES
LAS/ANS_Rio-2005
Objetivo da mamografia
MAMOGRAFIA
detecção precoce de anomalias mamárias
LAS/ANS_Rio-2005
• Diagnosticar tecidos mamários
tratamento mais eficaz
aumento da chance de cura
menor nº de mortes por câncer de mama
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• Tipos de exames:
• diagnóstico
• pacientes sintomáticas
• rastreamento (screening)
• pacientes assintomáticas (> 40 anos)
• pacientes com elevados fatores de risco (histórico familiar de neoplasia mamária)
MAMOGRAFIA
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Tipos de tecidos da mama
clavícula
costelastecido adiposo
ácinos
ducto lactífero
ducto lactífero
óstio do ducto lactífero
tecido conjuntivo e adiposo
pele
lobo mamário
• tecido adiposo (área mais escurecida)• tecido fibroglandular (área mais clara)
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1,040,567,73,218,4 10,2Glandular
0,930,125,1 1,761,911,2Adiposo
Densid.(gcm-3)
Cinzas minerais
ONCHTecido
Porcentagem de composições por peso (valores médios)
• Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979)
Composição dos tecidos da mama
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• Variação dos ’s dos tecidos em função da energia
Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama
10010 20 40 60 80
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0,1
2,0
Coe
fici
ente
de
aten
uaçã
o lin
ear,
(
cm-1
)
carcinomafibroglandular
adiposo
Energia (keV)
• Baixa kilovoltagem
predominância do efeito fotoelétrico
• Combinação anodo/filtro: Mo/Mo
feixe com predominância de radiação característica (energia ~ 20keV)
• Alto mAs
aumento da intensidade da radiação p/ sensibilizar o
receptor de imagens
• Características do equipamento mamográfico
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• Resultado maior dose absorvida nos tecidos
maior risco de carcinogênese
risco benefício
• Avaliação
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Objetivo do Programa de Controle de Qualidade
Necessidade de um Programa de Controle de Qualidade em Mamografia
• Otimizar o processo de detecção
Obtenção de imagens mamográficas de boa qualidade para possibilitar um diagnóstico preciso
• Detectar falhas no equipamento antes do seu uso clínico riscos - paciente/operador
custos operacionais
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Controle de qualidade de sistemas mamográficos
menores doses imagens adequadas
testes de controle de qualidade
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
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• Geometria
• Tensão: exatidão e reprodutibilidade
• Tempo de exposição
• Camada semi-redutora
Parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica
• Rendimento do tubo
• Radiação de fuga
• Controle Automático da Exposição (AEC)
• Força de compressão
Penetrabilidade
Contraste
• Tensão não exata e não reprodutiva:
• altera a qualidade do feixe
• compromete a qualidade da imagem
• Influência da tensão aplicada ao tubo de raios-X na qualidade do feixe de radiação
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Medidores de tensão baseados em métodos não invasivos (mais utilizados)
• simplicidade
• praticidade
Tipos de medidores de tensão
métodos não invasivos
métodos invasivos
Determinação da tensão aplicada ao tubo de
raios-X
Medidores de tensão baseados em métodos invasivos • acesso aos terminais de A.T. do tubo
• maior risco p/ o operador
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Objetivo do trabalho
Tendo em vista:
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
Desenvolvimento de um equipamento para a avaliação da tensão de operação de mamógrafos através do método não invasivo
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Detectores semicondutores - mecanismo de detecção
contato ohmico
contato ohmico
substrato
PN
região de depleção
radiação incidente
+++ ++
++_
____
_+
+
__
_ +++
_
_ +
mov. de elétrons
mov. de lacunas
• Formação da camada de depleção entre os substratos P e N
• Vantagens• leitura direta
• pequenas dimensões
• resposta reprodutível e linear com a dose
• sensibilidade
• independe dos fatores ambientais
• baixo custo
• ausência de cargas livres
• pequeno campo elétrico
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Dispositivos semicondutores utilizados
• Fotodiodos comerciais (Si):
• BPW34
• XRA24
• Características dos fotodiodos utilizados:
1250,29 (50V)5,76XRA24
6030 (10V)7,5BPW34
Tensão reversa
máxima (V)
Corrente no escuro (nA) para tensão
(VR)
Área ativa efetiva (mm²)
Fotodiodo• sensibilidade à luz visível
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Suporte p/ avaliação dos fotodiodos
janela
fotodiodo
suporte
• suporte de acrílico (preto-fosco)
• janela - fina camada de polietileno
• operação no modo fotovoltaico
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Arranjo experimental para a realização dos testes
fotodiodo
tubo
eletrômetro
1 m
colimação
filtro de 0,06 mmMoanodo de W
kV cte
mA
tempo
carga = Q
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• Repetibilidade da resposta dos fotodiodos:
valores menores que 1%
Fotodiodos Valor médio (nC) Desvio padrão (nC) Coef. de variação (%)
BPW34 29,52 0,10 0,34
XRA24 68,71 0,08 0,12
Teste da repetibilidade
• feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60
• determinação:• valor médio
• desvio padrão
• coef. de variação
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68,2
68,4
68,6
68,8
69,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
nº da medida
carg
a co
leta
da
(nC
)• Repetibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 (para uma dose de 11,5mGy)
valores dentro de 0,12 %
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• feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60
Teste da reprodutibilidade
10 leituras
1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia
1L 2L 3L 4L 5L
M dSe
10 leituras
10 leituras
10 leituras
10 leituras
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• Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24
valores dentro de 0,38 %
67,0
67,5
68,0
68,5
69,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
dias
carg
a c
ole
tad
a (
nC
)
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• Verificação das respostas dos fotodiodos com diferentes doses (nC x mGy) p/ cada tipo de feixe (kV)
• Determinação da dose:
Teste da resposta em função da dose
variação mAs
CI Keithley
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20 40 60 80
dose (mGy)
leit
ura
(n
C)
XRA24
BPW34
Respostas dos fotodiodos utilizados, com um feixe de Qualidade ISO W28Mo60.
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0
1
2
3
4
5
6
7
24 25 26 27 28 29 30 31
Potencial do tubo (kV)
Sen
sib
ilid
ade
(nC
/mG
y)
XRA24
BPW34
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)
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Desenvolvimento do equipamento
S1S2
feixe de RX
tubo de raios-X
fotodiodos
materiais atenuadores
D1 D2
conversão I/V
amplificação
ADC
conversão I/V
amplificação
display
microcontrolador
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• Atenuação diferencial
• Comparação com a atenuação entre os diferentes materiais absorvedores
Avaliação da tensão do tubo
X3
X1
0,1 mm Al
X2
X1
0,1 mm Al
0,1 mm Cu
kVX
XR ~
3
2
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Sonda dosimétrica com os fotodiodos
• suporte de celulose
• materiais absorvedores
• janela - fina camada de polietileno (preto-fosco)
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Arranjo experimental
sonda com os fotodiodos
tubo
medidor de tensão
1 m
colimação
filtro de Mo
anodo de W• 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
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y = -0,6869x + 28,009R2 = 0,9954
7
8
9
10
11
12
13
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31tensão do tubo (kV)
BP
W 3
4 / X
RA
24
(nC
)
Razão entre as repostas do fotodiodos
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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.
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