Optimização de um sistema de dosimetria individual para monitorização de extremidades

• Author(s): Pereira, Miguel Nuno Ferreira
• Date: 2009
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/3584
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): Engenharia física; Teses de mestrado - 2009
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Alves, João Henrique Garcia; Marques, José Joaquim Gonçalves, 1965-
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2009

De uma maneira geral, os serviços de dosimetria individual de radiação externa realizam a monitorização dos trabalhadores para avaliar a dose de radiação recebida no decurso da respectiva actividade profissional, sendo desejável que estes não ultrapassem limites de dose fixados na legislação. Apesar das recomendações da União Europeia (EU) e da Agência Internacional de Energia Atómica (IAEA) relativamente à exposição de trabalhadores limitarem a dose recebida a valores considerados aceitáveis, na realidade os valores recebidos em procedimentos de radiologia de intervenção (RI) e em medicina nuclear (MN) podem ser bastante elevados, próximos ou mesmo ultrapassar os limites estabelecidos. Este facto implica que a monitorização individual dos trabalhadores expostos a radiações ionizantes seja adaptada para que se obtenha um valor de dose efectiva o mais próximo possível do real. Neste contexto o no Instituto Tecnologico e Nuclear (ITN) está a preparar a disponibilização de um serviço de dosimetria individual para monitorização de extremidades que permita responder às necessidades de monitorização individual e de investigação nas áreas da MN bem como em RI. Neste sentido o presente trabalho foi constituído por duas partes. A primeira pretende optimizar para implementar a técnica de dosimetria de extremidades no serviço de Dosimetria Individual de Radiação Externa (DIRE) da Unidade de Protecção e Segurança Radiológica (UPSR) do ITN. Realizaram-se estudos comparativos com dois materiais termoluminescentes, LiF:Mg,Ti e LiF:Mg,Cu,P, respectivamente TLD-100 e TLD-100H, baseados na norma ISO 12794:2000 e em trabalhos publicados, com o objectivo de completar o trabalho iniciado anteriormente no laboratório. Foi estudado o residual em função da dose, visto que este é um dos pontos negativos dos detectores TLD-100. Foram realizados 20 ciclos para se verificar quantos ciclos de aquecimento são necessários até que o valor residual seja inferior a 1% da dose recebida. Verificou-se que existe uma dependência entre o valor do sinal residual e a dose de irradiação, permitindo criar a condição de que são necessários quatro ciclos de limpeza no caso do TLD-100H e apenas dois ciclos para o TLD-100. O valor do sinal residual é um dos factores que pode influenciar fortemente o valor do limite de detecção (LD) e do limite de determinação (LQ). Este facto foi evidenciado porque foi utilizado um valor elevado de dose, mostrando que para estes casos é necessário proceder a uma correcção dos valores lidos. Esta correcção consiste em subtrair o valor de residual da última utilização dos dosímetros, quando a anterior utilização implicou um valor de dose elevado. Assim, fazendo uso deste procedimento verificou-se uma redução dos valores de LD, sendo estes inferiores a 1 mSv. Na segunda parte do trabalho foi aplicado o uso destes materiais na avaliação de doses em procedimentos de intervenção guiados por fluoroscopia combinada com tomografia computorizada (fluoro-CT) para a recolha de biópsias de pulmão e de osso, com detectores de TLD-100H e de TLD-100 (corpo inteiro). Introduziram-se 11 detectores TLD- 100H num dispositivo tipo luva, desenvolvido no âmbito deste trabalho e que o trabalhador exposto utilizou na mão que em principio estaria mais exposta ao feixe da TC, permitindo assim a sua utilização como um dosímetro de extremidades. Os detectores TLD-100 foram utilizados inseridos num portadosimetros de corpo inteiro, sendo 10 destes colocados em varias localizações do corpo do trabalhador exposto. Os resultados foram posteriormente analisados com o objectivo de se estudar a distribuição de dose neste tipo de procedimentos, cálculo da dose efectiva a partir das doses avaliadas com dosimetros de corpo inteiro e da dose para a pele com dosímetros de extremidades. Os valores de Hp(10) obtidos variam entre 0.02 e 0.47 mSv, e os valores de Hp(0.07) medidos nas mãos variam entre 0.27 e 36.29 mSv. Os resultados foram obtidos por procedimento de intervenção, sendo que apesar de alguns resultados serem inferiores aos LD e LQ tem de ser considerado que estes limites foram determinados para períodos que variam entre os 30 e os 45 dias. O trabalho aqui descrito permitiu inferir que os detectores TLD-100H possuem as propriedades necessárias para serem utilizados como dosímetros de extremidades, podendo ser utilizados na realização de medidas por procedimento de Fluoro-CT, assim como os dosímetros de corpo inteiro como detectores TLD-100. No entanto, os valores obtidos demonstram a necessidade de se continuar este estudo, implicando uma maior dedicação de todas a partes envolvidas e a necessidade do protocolo de colaboração entre o ITN e o IPO-Porto, que se encontra em fase de preparação.

In general, personal dose measuring services for external radiation monitor workers in order to evaluate the radiation dose received during the course of their professional activities, which should not exceed the dose limits defined by law. Despite the fact that recommendations of the European Union and the International Atomic Energy Agency regarding worker exposure limit the dose received by workers to amounts deemed acceptable, the radiation received during intervention radiology and nuclear medicine procedures can, in fact, be quite high, approaching or even exceeding the established limits. This observation leads us to conclude that individual monitoring of the workers exposed to ionizing radiation must be adapted in order to obtain a value for the effective dose as close to the actual value as possible. In this context, the Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN) is planning to make available a personal dose measuring service to monitor body extremities and which fulfils the needs of personal monitoring and research in the areas of nuclear medicine and intervention radiology. To this effect, the present work was divided in two parts. The first part consists in implementing the optimization of the body extremities dose measuring technique within the personal dose measuring service for external radiation of the Radiation Safety and Protection Unit of the ITN. Comparative studies were carried out with two thermoluminescent materials, LiF:Mg,Ti and Lif:Mg,Cu,P, respectively TLD-100 and TLD- 100H, based on the ISO 12794:2000 standard and in published works, with an aim at completing the work previously initiated in the lab. We studied the variation of the residual with respect to the dose, since this is one of the negative aspects of TLD-100 detectors. A total a 20 cycles were made to verify how many heating cycles were necessary for the residual to be below 1% of the received dose. We identified a dependency between the residual and the radiation dose, which allowed us to establish that four cleaning cycles are required for type TLD-100H detectors, but only two for type TLD-100. The residual signal is one of the factors that can greatly influence the detection limit (LD) and the quantification limit (LQ). This fact was apparent because a high dose was used, showing that for these situations it is necessary to make a correction to the obtained values. This correction consists in subtracting the residual from the last use of the detectors whenever the said use consisted in high doses of radiation. Thus, by using this procedure the LD values were reduced to less than 1 mSv. In the second part, these materials were used in the evaluation of the doses received in intervention procedures guided by fluoroscopy combined with computerized tomography to collect tissue samples from the lung and bone using TLD-100H and TLD-100 (whole body) detectors. A total of 11 TLD-100H detectors were embedded in a glove device which was developed in the scope of the work and which the exposed worker wore in the hand that was, in principle, more susceptible to exposure to the radiation beam, thus eliciting its use as a body extremity detector. The TLD-100 detectors were placed in ten different locations of the exposed worker body. The results were then analyzed in order to study the dose distribution in this kind of procedure, calculating the effective dose from the doses collected from whole body and body extremities detectors. The Hp(10) values obtained vary between 0.02 and 0.47 mSv, the the Hp(0.07) values obtained from the hand detectors varied between 0,27 and 36.29 mSv. The results were obtained in intervention procedures and despite the fact that some results are below the LD and LQ limits, one has to consider that these limits were established for exposure periods between 30 and 45 days. The work we describe here has allowed us to determine that TLD-100H detectors meet all the requirements to be used as body extremities detectors and can be used to measure received doses in fluoro-CT procedures, as well as whole-body detectors like TLD- 100 detectors. However, the obtained values show the need to continue these studies which will require a greater involvement of the participant researchers and the need of a collaboration protocol between the ITN and IPO-Porto, which is already being drafted.