Av. Salvador Allende, s/n Rio de Janeiro, RJ

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1 2007 Iteratioal Nuclear Atlatic Coferece - INAC 2007 Satos, SP, Brazil, September 30 to October 5, 2007 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: ESTUDO DA VIABILIDADE DE CONSTRUÇÃO DE UM MEDIDOR DE ALTA TENSÃO INVASIVO PARA O LABORATÓRIO DE REFERÊNCIA NACIONAL DA REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO EM RADIOLOGIA DIAGNÓSTICA Quaresma, D.S., Pereira, M.A.G. 2 ad Peixoto, J.G.P. Istituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD / CNEN - RJ) Av. Salvador Allede, s/ Rio de Jaeiro, RJ dasq@ird.gov.br guilherm@ird.gov.br 2 Istituto de Eletrotécica e Eergia (IEE / USP - SP) Av. Prof. Luciao Gualberto São Paulo, SP guedes@iee.usp.br. ABSTRACT This work has studied the parameters for the costructio of a ivasive high tesio meter for the Natioal Referece Laboratory of the Brazilia Net Calibratio i Diagostic Radiology, the Natioal Laboratory of Metrology of the Ioizig Radiatio - LNMRI. This study took ito cosideratio the ecessity of quality cotrol of the of X-rays equipmets required by Miistry of Health - MS, through the regulatio N.453. To satisfy the demads of the MS, the recommedatio of the orm IEC 6676 was aalyzed by usig the quatity of Practical Peak Voltage (PPV) i the measuremets of the tesio discharge applied to the X-rays tubes, the ifra structures of metrology available i the coutry to offer rastreability to the compoets of the high tesio meter through INMETRO ad the difficulty of adaptatio of the high tesio meter dyalyser IIIU i relatio to the Patak HF60 equipmet i which respect the coectio of the high tesio cable ad the tesio limitatios due to the electric cofiguratio of the high tesio geerator of the costat potetial Patak HF60 equipmet.. INTRODUÇÃO O cotrole da qualidade de equipametos de raios X o Brasil é uma atividade regulametada pelo Miistério da Saúde (MS) Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica Médico e Odotológico, aprovada pela Portaria N. 453 do MS de juho de 998 [], determiado a obrigatoriedade de programas de testes de costâcia de operação dos equipametos e acessórios. Com o objetivo de assegurar a qualidade das medições realizadas foi criada a RBC em Radiologia Diagóstica.

2 A RBC em Radiologia Diagóstica cota com os apoios de fometo dos projetos da Agêcia Iteracioal de Eergia Atômica, Techical Co-operatio Programme / AIEA ( ), de ome Rede de Calibração de Equipametos e Cotrole da Qualidade usados em Radiodiagóstico (BRA.034, 2003) e do projeto da FINEP sob o ome METRORAD (FINEP, 2003). Estes projetos visam garatir que os istrumetos de medição usados em todo o território acioal para o cotrole da qualidade e dosimetria em radiodiagóstico estejam adequados e calibrados, cotribuido para a eficiêcia e seguraça das aplicações das radiações ioizates o diagóstico médico. As Istituições que participam do projeto da Rede de Calibração: O Istituto de Radioproteção e Dosimetria da Comissão Nacioal de Eergia Nuclear/ IRD-CNEN resposável pela coordeação da RBC em Radiologia Diagóstica; Laboratório de Ciêcias Radiológicas da Uiversidade Estadual do Rio de Jaeiro/ LCR- UERJ Istituto de Pesquisas Eergéticas e Nucleares da Comissão Nacioal de Eergia Nuclear/ IPEN-CNEN Istituto de Eletrotécica e Eergia da Uiversidade de São Paulo/ IEE-USP Cetro de Desevolvimeto da Tecologia Nuclear da Comissão Nacioal de Eergia Nuclear/ CDTN-CNEN Cetro Regioal de Ciêcias Nucleares da Comissão Nacioal de Eergia Nuclear/ CRCN-CNEN Departameto de Egeharia Nuclear da Comissão Nacioal de Eergia Nuclear/ DEN- CNEN Para realizar as calibrações, os laboratórios da RBC receberam equipametos de raios X idustrial de potecial costate utilizados em radiografia isdustrial. Estes equipametos foram adaptados para serem aplicados em metrologia das radiações ioizates. Este tipo de equipameto de raios X possui um circuito de geração de alta tesão forecedo o míimo de variação, diferete da alta tesão forecida por equipametos covecioais de raios X de diagóstico médico usados em clíicas e hospitais, que possuem ormalmete geradores de meia oda ou oda completa, proporcioado uma variação elevada o valor da tesão. Outro fator importate é o tempo de exposição do feixe de raios X. Os equipametos de raios X covecioais possuem tempo de exposição máximo a casa de uidades de segudo. Os equipametos de potecial costate são costruídos para trabalhar em regime cotíuo, ou seja, sem limite para o tempo de exposição do feixe de radiação. Na aquisição das leituras o processo de calibração do medidor ão-ivasivo, pode-se adotar a obteção de leituras de carga em um feixe de raios X padroizado, com itervalos de itegração de 0s e múltiplas repetições. Este procedimeto demada certo tempo, iviabilizado o uso de equipametos de raios X de uso clíico que trabalham ormalmete com tempos de irradiação máximos de 5s, com isso justificado a utilização de equipametos de raios X de potecial costate. De acordo com a ecessidade de expor a câmara de ioização o feixe de raios X com tempos de exposição cosideráveis, foi escolhida a utilização do equipameto de raios X idustrial de potecial costate. Etretato, a aquisição dos mesmos para a RBC em Radiologia Diagóstica ão ocorreu ao mesmo tempo, por motivos relacioados à liberação de recursos e trâmites legais. Por esse motivo, houve uma defasagem de tempo para que todos os Laboratórios obtivessem seus equipametos.

3 Durate esse processo ocorreram diversos problemas os equipametos adquiridos. Pode-se citar problemas os cabos de alta tesão, defeito o tubo de raios X, problemas a geração da alta tesão etre outros. Por esse motivo, os Laboratórios ão possuem uma padroização em relação aos equipametos de raios X, coseqüetemete eles possuem difereças as cofigurações de geração de alta tesão, coectores, freqüêcia de operação e limitações de potêcia. O divisor de alta tesão Dyalyser IIIU adquirido o projeto também foi distribuído a RBC e utiliza o padrão de coector do tipo federal adotado como padrão os equipametos de raios X de diagóstico médico. Um aspecto importate é que o Dyalyser IIIU tem limite de tesão etre aodo e catodo de 50kVp e 85kVp de aodo para carcaça ou catodo para carcaça respectivamete. Os geradores de potecial costate da RBC são de 60kV do tipo gerador de alta tesão de catodo e de 320kV com gerador de alta tesão de aodo à catodo. A difereça o tipo de coector e as limitações de tesão dificultam a adaptação do divisor Dyalyser IIIU, torado iviável as medições ivasivas para o cotrole da qualidade os equipametos de potecial costate até o mometo. A medição ivasiva da alta tesão é recomedada pela orma IEC 6676 [2], para efeitos de calibração e ajuste da quilovoltagem (kvp) aplicada ao tubo de raios X. A medição ãoivasiva de kvp é feita para verificação e processos de ispeção em equipametos de raios X clíicos e pode ser adotada como procedimeto de verificação os laboratórios de calibração. Através dos projetos BRA//037, (BRA.034, 2003) e do METRORAD (FINEP, 2003) foram adquiridos vários equipametos, detre os quais; duas fotes de alta tesão DC de 00kV cada, que podem ser ligadas em série para gerar poteciais até 200 kv, sedo que a tesão limite determiada pela orma IEC 6676 para teste dos medidores de kvp é de 50 kvp. Essas fotes se ecotram o laboratório do LNMRI e foram adquiridas para calibrar o divisor ivasivo, sedo rastreadas ao Natioal Istitute of Stadars ad Techology - NIST. Também foram adquiridos multímetros para efetuar as medidas de tesão e correte [4]. Com base os fatos supracitados, foi realizado um estudo para verificar a viabilidade de costrução de um medidor ivasivo para o Laboratório de Referêcia da RBC em Radiologia Diagóstica, tedo como fudametos à aálise da ifra-estrutura para a calibração dos compoetes do medidor ivasivo, como realizar a calibração em alta tesão do divisor, resolver o problema apresetado a utilização do equipameto adquirido para realizar as medições ivasivas, implatar as recomedações da orma IEC 6676 a adoção da gradeza PPV e ateder a ecessidade do Laboratório de forecer rastreabilidade aos laboratórios itegrates da RBC em Radiologia Diagóstica para suprir a demada de calibração dos medidores ão-ivasivos do mercado, com isso, atededo às exigêcias da Portaria N.453 do MS []. 2. Potecial de Pico Prático PPV 2.. Defiição A itrodução de uma ova gradeza chamada PPV foi determiada pela orma IEC 6676 [2], sedo esta gradeza utilizada para a avaliação da alta tesão aplicada em tubos de raios X (kvp) a área de radiologia diagóstica. A proposta dessa ova gradeza visa relacioar diretamete a tesão aplicada o tubo de raios X com o cotraste obtido a imagem, sedo defiida formalmete como:

4 O potecial de pico prático (PPV) para um determiado equipameto de raios X é a tesão que aplicada a um equipameto de raios X de potecial costate produziria o mesmo cotraste etre uma imagem obtida atrás de um fatoma de 0cm de acrílico, com a adição de um filtro de mm de alumíio e sem a adição deste filtro, quado medido o equipameto que está sedo aalisado. Através do procedimeto de medição desevolvido por Kramer et al [3] foi proposto medir esta gradeza através da digitalização da curva de alta tesão do equipameto de raios X que está em aálise. De acordo com a orma IEC 6676 [2], a calibração a gradeza PPV exige o prévio cohecimeto da curva de alta tesão em todo o tempo de exposição. Sedo assim, o PPV pode ser calculado da seguite forma: PPV = pi pi ( Ui) Ui. w( Ui) ( Ui) w( Ui) () Na equação () o termo p(u i ) é a probabilidade de ecotrar, em qualquer istate durate a exposição, um potecial U i pertecete ao itervalo de tesão de [U i - ( U/2),U i +( U/2)], com U pequeo. O termo w(u i ) é uma fução de poderação, ajustada por dois poliômios. No itervalo de tesão: É dado por: 20 kv Ui < 36kV 3 2 ( Ui) = exp( 8,646855x0 Ui + 8,7036x0 Ui 23,27793) w (2) Para o itervalo de tesão compreedido etre: É defiido por: 36 kv Ui < 50kV ( ) w Ui = 4,30644x0,03082 x0 5 0 Ui Ui,74753 x0 4, x0 2 7 Ui 3 + 2,3089x0 5 Ui 2 + (3) Se os valores de tesão forem adquiridos com uma taxa costate e de forma idepedete, a equação (a) fica reduzida a:

5 PPV = ( ) Uiw Ui ( ) w Ui (4) 2... Determiação experimetal do PPV A determiação experimetal do PPV é efetuada com a motagem de um setup de medição ivasiva de kv. Para coseguir coletar os valores de kv, é ecessário que seja istalado etre o trasformador de saída da alta tesão e o tubo de raios X o medidor de kv. A figura represeta um esquema resumido para aquisição de dados as medições de alta tesão. Figura. Sistema de aquisição de dados Tabela. Características elétricas ecessárias para o medidor de alta tesão ivasivo do laboratório Tesão de aodo para catodo Tesão de aodo para carcaça Tesão de catodo para carcaça Maior ou igual à 320kVp Maior ou igual à 60kVp Maior ou igual à 60kVp Relação de divisão da tesão DC Maior ou igual à 0000: Relação da precisão de divisão ± % Carga do divisor de tesão Resposta de freqüêcia Ciclo de trabalho Maior que 00MΩ para a carcaça ± db de 0 à 00kHz Cotíuo

6 3. CONCLUSÃO Aalisado o estudo realizado, a costrução de um medidor ivasivo de alta tesão para o Laboratório de Referêcia da Rede de Calibração em Radiologia Diagóstica deve ser levada em cosideração porque há determiação do MS através da Portaria N.453, o que diz respeito ao cotrole da qualidade dos equipametos de raios X. A orma IEC 6676 recomeda a adoção da gradeza PPV como referêcia para medidas de quilovoltagem de pico (kvp), sedo o método de medição ivasiva recomedada para calibração e ajuste da tesão do tubo de raios X. O LNMRI possui equipametos de referêcia para calibração em alta tesão DC até 200kV. O INMETRO tem a ifra-estrutura para forecer rastreabilidade à calibração dos compoetes do divisor resistivo, afirmado a escolha deste tipo de medidor ivasivo. O divisor Dyalyser IIIU adquirido apreseta dificuldades de adaptação tato do cabo de alta tesão como das limitações elétricas de medição de tesão para a cofiguração do gerador de alta tesão do equipameto de raios X Patak HF60 e o Laboratório de Referêcia da RBC em Radiologia Diagóstica, o LNMRI, para determiação da ova gradeza PPV, ecessita do cohecimeto da forma de oda da tesão aplicada ao tubo de raios X. Este trabalho recomeda mais estudos em relação à estrutura mecâica, elétrica, determiação da icerteza de medição do medidor ivasivo, seleção dos compoetes do divisor resistivo, teste dos compoetes do divisor e a execução do projeto em trabalhos futuros. REFERÊNCIAS. Miistério da Saúde (MS). Diretrizes de proteção radiológica em radiodiagóstico médico e odotológico. Portaria 453. Diário Oficial da Uião, Brasília, 2 de juho de Iteratioal Electrotechical Commissio, Radiatio coditios for use i the determiatio of characteristics, IEC 6676, Kramer, H. M., H-J Selbach ad W. J.Iles, The Practical peak voltage of diagostic X- ray geerators, The British Joural of Radiology, 7, (998) Peres, Marcos A.L., Paulo H.B.Becker, Samada C.A.Correa, Automação da calibração de divisores de alta tesão utilizados em raios X diagóstico