2009 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2009 Rio de Janeiro,RJ, Brazil, September27 to October 2, 2009 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: 978-85-99141-03-8 APLICAÇÃO DO SOFTWARE VOXELDOSE PARA AVALIAÇÃO DOSIMÉTRICA NA TIREÓIDE DURANTE IRRADIAÇÕES DE TÓRAX-AP NAS TENSÕES DE PICO (kvp) MAIS UTILIZADAS EM RAIO-X DIAGNÓSTICO. I.F. Vieira 2 ;J. W. Vieira 2, 3 ; Leal Neto 1, 2 ; Lima, F.R.A 1, 4. 1 Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco, 50740-540, Recife-PE, Brasil viriatoleal@yahoo.com.br 2 Instituto Federal de Educação,Ciência e Tecnologia de Pernambuco, 50740-540, Recife-PE, Brasil. igoradiologia @ hotmail.com 3 Escola Politécnica de Pernambuco, 50750-470, Recife-PE, Brasil. jwvieira@br.inter.net 4Centro Regional de Ciências Nucleares, 50740-540, Recife-PE, Brasil. falima@cnen.gov.br RESUMO: A avaliação da distribuição da dose absorvida pode ser obtida mediante modelo computacional de exposição (MCE), sendo uma das principais dificuldades, em avaliações dosimétricas específicas como as realizadas em radiodiagnóstico, acoplar o Código Monte Carlo, criado para uso geral, a um modelo antropomórfico. O software utilizado no presente trabalho, o VoxelDose, resolve esse problema e consta de um algoritmo para fontes de raios-x diagnósticos com o Código Monte Carlo EGS4 acoplado aos fantomas antropormóficos de voxels MAX( Male Adult voxel) e FAX( Female Adult voxel). A sua interface gráfica permite ao usuário inserir parâmetros de exames os mais usais em radiodiagnóstico e executar a partir destes a simulação, obtendo coeficientes de conversão e a estimativa da energia depositada em órgãos/tecidos radiossensíveis durante procedimentos de rotina. Os dados de saída obtidos com o VoxelDose foram organizados em gráficos mostrando a dose equivalente na tiróide, órgão radiossensível com massa de 20 g e fator de peso 5%, em comparação com a dose efetiva durante uma irradiação de Tórax- AP. PALAVRAS-CHAVES: Simulação Monte Carlo, Fantomas de Voxel, Dosimetria Numérica, EGS.
1. INTRODUÇÃO A avaliação da distribuição da dose absorvida em órgãos e tecidos radiossensíveis [1] submetidos a fontes de radiações ionizantes pode ser obtida mediante modelo computacional de exposição (MCE). Os três itens mais importantes em um modelo são o simulador geométrico, o algoritmo para a fonte radioativa e o código Monte Carlo para simular o transporte da radiação através da geometria, sua interação com os átomos da mesma, bem como os efeitos produzidos durante a interação devido a energia depositada. Uma das principais dificuldades em avaliações dosimétricas específicas como as realizadas em radiodiagnóstico é acoplar o Código, criado para uso geral, a um modelo antropomórfico [2,3]. O software utilizado no presente trabalho, desenvolvido por LEAL NETO (2007) e o Grupo de Pesquisa em Dosimetria Numérica (GDN/CNPq), denominado VoxelDose, resolve esse problema, pois consta de um algoritmo para fonte de raios-x diagnóstico com o Codigo Monte Carlo EGS4 (Electron Gamma Shower versao 4) acoplado aos fantomas antropormóficos de voxels em suas respectivas versões masculina e feminina : MAX( Male Adult voxel) e FAX( Female Adult voxel). O VoxelDose dispõe de controles comuns aos programas Windows, e de uma interface gráfica GUI (Graphics User Interface) com menus especiais na janela principal (fig. 2) onde o usuário dispõe de uma série de ferramentas e opções como mostra a figura 1. De posse dessas ferramentas e considerando os dados do Instituto Nacional de Câncer (INCA/MS) onde se registra o câncer de tireóide como o mais comum de cabeça e pescoço, três vezes mais freqüente em mulheres, e que apresenta como um dos fatores de risco a exposição a radiação, mesmo a baixas doses, a abordagem do presente trabalho consiste em aplicar o VoxelDose para avaliar a dose depositada na tireóide em comparação com a dose efetiva(ou de corpo inteiro) durante uma irradiação de tórax ântero-posterior (AP) nas tensões de pico (kvp) mais utilizadas em hospitais e clínicas do Recife-PE em raio-x diagnostico.os resultados obtidos foram organizados e expostos em gráficos nos formatos dose equivalente no órgão observado e dose efetiva versus tensões de pico selecionadas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O VoxelDose é um software inscrito na linguagem C++ e dispõe em sua GUI de diversos exames codificados por números identificadores (IDs)[2], como os selecionados na Tabela 1, que mostra arquivos de entrada com parâmetros referentes aos tipos de exames mais freqüentes em raios x diagnósticos realizados em hospitais e clinicas de Recife-PE e que constam no projeto DIMOND III da European Commission (2004):
Tabela 1: mostrando os parâmetros dos exames selecionados entre os disponíveis ao usuário. Na figura 1 o fluxograma ilustra as funções gerais disponíveis ao usuário, algumas das quais utilizadas para a realização das simulações. Figura 1: Fluxograma geral das funções disponíveis ao usuário na GUI VoxelDose. Para cada exame da tabela 1, foram aplicadas as opções disponíveis ao usuário na janela principal da GUI (figura 2 a), onde foram escolhidos o FANTOMA(FAX-32 anos, 1,75m e 75Kg de massa), o TIPO DE EXAME E PROJEÇÃO( TÓRAX-AP)obtendose, a partir da opção VIZUALIZAR A REGIAO DO EXAME, a figura 2 b, que mostra a posição da tireóide na área irradiada: Figuras 2 a e 2 b : Exibe, respectivamente, a Janela principal da Interface Gráfica do Usuário (GUI) VoxelDose e as Vistas Frontal e Lateral da área irradiada na FAX.
Os dados de saída, por sua vez, foram obtidos ao selecionar a opcão CALCULAR DOSE, com a possibilidade de inserir um valor para uma das duas grandezas medidas em casos de avaliação dosimétrica (figura 3a). Ainda na mesma janela de saída, a opcão CALCULAR E EXIBIR abre uma outra, denominada FORMULÁRIO DE DOSE (figura 3b), com os resultados da dose equivalente na Tireóide e demais orgãos, bem como a dose efetiva calculada a partir do valor selecionado do KERMA no ar, de acordo com o indicado para níveis de referência de radiodiagnóstico usados em radiografia de pacientes adulto típico [4]. Figuras 3a e 3b: Mostram, respectivamente, (3a) Janela de Cálculo de Dose com valor de KERMA no ar (0,4 mgy /cm 2 ) usado em cada exame aqui realizado e (3b) Resultados da dose equivalente para valores KERMA no ar (0,4 mgy /cm 2 ) fornecidos em cada exame. Nas simulações foi utilizado, para cada exame, uma fonte pontual e divergente, sendo emitidos 1,0x10 8 fótons na faixa dos raios-x, cuja energia média do espectro (em kev), para as respectivas tensões aplicadas, conforme especificado na tabela supra-citada, foram: 45 kev, 49,5 kev e 58,3 kev. Esses e outros parâmetros como posicão (x,y,z) da fonte, coeficientes de conversão para cada órgão, etc. são fornecidos ao usuário na janela Formulário( figura 4): Figura 4: Janela Formulário com o sumário das doses
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os arquivos de saída das simulações realizadas são os resultados e trazem para os coeficientes de conversão em função da energia do fóton para os órgãos e tecidos radiossensíveis, variâncias de 0,33% e 0,8%, respectivamente, para a estimativa da dose absorvida na tireóide e da dose efetiva ou de corpo inteiro para os parâmetros estabelecidos, conforme consta no sumário mostrado na figura 4. As Figuras 5 e 6 mostram, nessa ordem, os histogramas para a dose efetiva e para a dose equivalente na Tireóide, um órgão com massa de 20 g e fator de peso 5%. Figura 5: Dose Efetiva (mgy) em função da tensão (kvp) para os exames realizados conforme a tabela 1. Figura 7: Dose Equivalente (mgy) na Tireóide em função da tensão(kvp) para os exames realizados conforme a tabela 1. Essa possibilidade de avaliação dosimétrica se mostra como uma ação de grande utilidade, diante da inviabilidade de se inserir, por exemplo, um dosímetro dentro do paciente para se estimar dose em órgãos radiossensíveis, como a tireóide (fig. 7), em monitoramento de pacientes expostos a sucessivos diagnósticos envolvendo raios-x, bem como a qualquer outro procedimento radiológico, uma vez que o usuário dispõe de um grau de liberdade para inserir exames e obter um arquivo de saída com o sumário da dose em qualquer órgão do corpo ou no corpo inteiro.
4. AGRADECIMENTOS Agradecemos a Deus, aos familiares e amigos, ao Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Pernambuco (IFPE) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelos financiamentos da pesquisa e participação no INAC 2009. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ICRP 60, 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, International Commission on Radiological Protection, Pergamon Press, Oxford, 1991 [2] V Leal Neto. Desenvolvimento de uma interface gráfica de usuário para modelos computacionais de exposição externa, Departamento de energia nuclear, Programa de pósgraduação em tecnologias energéticas e nucleares(proten), Brasil, Recife, 2007. [3] J W VIEIRA. Construção de um modelo computacional de exposição para cálculos dosimétricos utilizando o código monte carlo EGS4 e fantomas de voxels, Tese de Doutorado, DEN-UFPE, Recife-PE, Brasil, 2004. [4] BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria nº. 453, de 01 de junho de 1998. Diário Oficial da União, Poder Executivo, Brasília, 02 jun., 1998.. [5] R KRAMER; J W VIEIRA; H J KHOURY; F R A LIMA; E C M, V J M LOUREIRO LIMA; G. HOFF, All about FAX: a Female Adult voxel Phantom for Monte Carlo Calculation in Radiation Protection Dosimetry, Phys. Med. Biol., v. 49, 5203-5216, 2004. [6] BRASIL. Ministério da Saúde / Instituto Nacional de Câncer (INCA) http://www.inca.gov.br/conteudo_view.asp?id=2187, acessado em 22 de Junho de 2009, às 20;15. [7] F S G SILVA, Aplicação de método monte carlo para cálculos de dose em folículos tiroideanos. Dissertação de Mestrado, DEI-UFRPE, Recife-PE, Brasil, 2008