4. Métodos
4.2. Estudo das incertezas experimentais do sistema dosimétrico
4.2.1. Estudo da reprodutibilidade e estabilidade do digitalizador
Nesta subsecção do estudo das incertezas pretende-se avaliar as flutuações entre digitalizações realizadas no mesmo dia para tentar perceber se a repetição da leitura tem um impacto significativo na quantificação da resposta dos filmes.
Esta análise foi aplicada aos quatro modelos de filme (M1 a M4, figura 3.1 (pág. 29)), tendo sido estudados para cada dimensão um filme não irradiado e três irradiados com níveis de dose distintos (5, 10 e 15 Gy).
As dimensões das ROI’s de digitalização, listadas na tabela 4.5, são inferiores à dimensão do filme para descartar as zonas mais danificadas pelo corte. Após a recolha do sinal de cada uma dessas ROI’s, foi ainda aplicada uma margem de aproximadamente 1 mm (≈3 pixeís) durante o processo de quantificação da resposta. Esta redução da ROI de leitura foi implementada para viabilizar a realização do estudo descrito na subsecção 4.2.1.1.4 (pág. 41), que pretende avaliar desvios no posicionamento da ROI de aproximadamente 1mm.
Tabela 4.5 - Dimensões das ROI´s utilizadas na análise de cada um dos modelos.
Código Dimensão
Dimensão da ROI digitalização (cm) (pixéis)
Largura Altura Largura Altura
M1 5 x 5 cm² 4,5 4,5 128 128
M2 1,5 x 1,5 cm² 1,2 1,2 34 34
M3 1 x 1,5 cm² 0,7 1,2 20 34
M4 0,75 x 1,5 cm² 0,5 1,2 14 34
4.2.1.1.1. Digitalizações sequenciais
Para avaliar a variação dos valores de MPV (ΔMPV) devido à repetição da leitura, cada um dos 16 filmes da subsecção anterior foi digitalizado cinco vezes seguidas conservando a posição da ROI de digitalização. Entre cada conjunto de cinco digitalizações realizaram-se intervalos de pelo menos dois minutos, para minimizar o aquecimento da superfície de digitalização que, segundo alguns estudos[37,57,79], afeta a quantificação da resposta dos filmes. Após se determinarem os valores de MPV das cinco digitalizações, calcularam-se as ΔMPV (equação (4.10)) considerando como referência o valor de MPV da primeira digitalização.
A variação da resposta devido à repetição das leituras foi analisada para cada um dos canais de cor, através da quantificação da média das ∆𝑀𝑃𝑉 (∆𝑀𝑃𝑉̅̅̅̅̅̅̅̅) e do respetivo desvio padrão (𝜎∆𝑀𝑃𝑉). Estas quantificações foram calculadas de acordo com as expressões
apresentadas nas equações (4.11) e (4.12).
∆𝑀𝑃𝑉 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =1 𝑛∑ ∆𝑀𝑃𝑉𝑖 𝑛 𝑖=1 (4.11) 𝜎∆𝑀𝑃𝑉 = √ ∑𝑛𝑖=1(∆𝑀𝑃𝑉𝑖− ∆𝑀𝑃𝑉̅̅̅̅̅̅̅̅)2
(𝑛 − 1) , onde 𝑛 corresponde ao tamanho da amostra (4.12)
4.2.1.1.2. Estudo do efeito do aquecimento
A realização de digitalizações em sequência leva à subida da temperatura na superfície de digitalização, algo que, segundo alguns autores [37,57,79], pode afetar a quantificação da resposta dos filmes EBT3.
Para tentar compreender a evolução da resposta dos filmes EBT3 à medida que se repete a sua digitalização, realizaram-se dois conjuntos de vinte digitalizações de um filme não irradiado do modelo M1 (5 x 5 cm²). No primeiro conjunto o filme foi digitalizado vinte vezes em sequência e, no segundo conjunto foi também digitalizado vinte vezes, mas, aplicando um intervalo de 2 min entre digitalizações. Cada conjunto de dados foi adquirido após se garantir a estabilização da resposta do digitalizador como descrito na secção 3.3 (warm up do digitalizador (pág. 31)).
A realização do intervalo de dois minutos, foi implementada tendo em conta o estudo realizado por Lewis e Devic[57], cujos resultados indicaram que este intervalo limita a subida da temperatura a 2ºC num conjunto de 100 digitalizações. Assim sendo, considerou-se que a aplicação deste intervalo seria suficiente para garantir a estabilidade da temperatura do digitalizador entre as 20 leituras.
A dispersão dos resultados dos dois métodos foi analisada para os três canais de cor, através da análise visual das flutuações dos valores de MPV dos dois conjuntos de dados. Esta análise visual foi complementada pelo cálculo do desvio padrão dos valores de MPV (𝜎𝑀𝑃𝑉), equação (4.13), para quantificar a dispersão das digitalizações. O valor
do 𝜎𝑀𝑃𝑉 das vinte digitalizações realizadas com intervalo de 2 minutos foi utilizado como
indicador da reprodutibilidade do sistema de digitalização.
𝜎𝑀𝑃𝑉= √
∑𝑛𝑖=1(𝑀𝑃𝑉𝑖− 𝑀𝑃𝑉̅̅̅̅̅̅̅)2
(𝑛 − 1) , onde 𝑛 corresponde ao tamanho da amostra
4.2.1.1.3. Diferentes métodos de quantificação da resposta
No processo de digitalização de um filme radiocrómico existem essencialmente dois tipos de fontes de ruído: um relacionado com as heterogeneidades do filme e outro associado ao ruído eletrónico do digitalizador. Apesar de à partida nenhuma das fontes de ruído poder ser corrigida, o ruído eletrónico dos detores CCD pode potencialmente ser minimizado através da repetição de digitalizações[32,34,40]. Esta ideia é aplicada por vários autores, mas seguindo metodologias ligeiramente diferentes como as três apresentadas na tabela 4.6.
Tabela 4.6 – Lista de metodologias de quantificação da resposta dos filmes EBT3 a testar.
Número de digitalizações de cada filme: A resposta de cada filme é obtida através:
Três digitalizações sequenciais Média de todas as digitalizações[32].
Cinco digitalizações sequenciais
Média de todas as digitalizações[40]. Média das três últimas digitalizações[34,60].
Além de se aplicarem as três metodologias de quantificação listadas na tabela 4.6, considerou-se a metodologia atualmente utilizad no IPO-Porto para dosimetria in vivo em IOERT, que prevê a realização de uma única digitalização por filme. Após se determinarem os valores de MPV e desvio padrão (𝜎𝑅𝑂𝐼) da ROI aplicada a cada um
dos filmes em estudo, calculou-se o coeficiente de variação do sinal recolhido (𝑐𝑣)
aplicando a equação (4.14).
𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 (𝑐𝑣) = 𝜎𝑅𝑂𝐼 𝑀𝑃𝑉𝑅𝑂𝐼
×100% (4.14)
Uma vez que, o canal de interesse para o cálculo da dose em IOERT é o canal verde, apenas se compararam os valores de 𝑐𝑣 obtidos com este canal para os 16 filmes em
estudo das quatro metodologias de quantificação.
4.2.1.1.4. Variação ligeira da posição da ROI de leitura
Neste estudo tentou-se avaliar o efeito que uma variação ligeira da posição da ROI poderia ter na quantificação da resposta de um filme. Com esta análise pretendeu-se garantir que as flutuações que foram observadas nos estudos das próximas secções não resultam de pequenas flutuações na posição da ROI. Isto porque, o posicionamento da ROI de digitalização é realizado de forma manual, não sendo por isso possível garantir que após um novo reposicionamento do filme a ROI foi colocada exatamente na mesma posição.
As variações de posição consideradas neste estudo foram de aproximadamente 1 mm, nas direções assinaladas na figura 4.2. A variação
da posição foi implementada através do software
MATLAB® fazendo variar a posição da ROI de
leitura nas imagens da primeira digitalização realizada para cada um dos 16 filmes. Após a quantificação dos valores de MPV nas cinco posições (inicial e desviadas), calcularam-se as ΔMPV (equação (4.10)) utilizando a leitura no centro da ROI de digitalização como valor de referência.
A variação da resposta devido à variação da posição da ROI de leitura foi analisada para cada
um dos canais de cor, através da quantificação da ∆𝑀𝑃𝑉̅̅̅̅̅̅̅̅ e do respetivo desvio padrão (𝜎∆𝑀𝑃𝑉). Estas quantificações foram calculadas como indicado nas equações (4.11) e
(4.12).
4.2.1.2. Flutuações da resposta em dias diferentes
A avaliação das flutuações da resposta do digitalizador foi realizada ao longo de dezasseis semanas, com os intervalos indicados na tabela 4.7, utilizando apenas filmes não irradiados.
Tabela 4.7 – Intervalo temporal entre as digitalizações para avaliação das flutuações da resposta em dias diferentes.
Dias após a 1ª digitalização
2ª digitalização 16 3ª digitalização 27 4ª digitalização 57 5ª digitalização 71 6ª digitalização 84 7ª digitalização 98 8ª digitalização 111
Os filmes utilizados neste estudo foram recortados a partir de uma mesma folha de filme, e organizados em dois grupos. Cada um dos grupos é composto por um exemplar de cada modelo (M1 a M4, figura 3.1 (pág.29)) e foi digitalizado num intervalo de dezasseis semanas aplicando ROI’s de digitalização com as dimensões listadas na tabela 4.5. O primeiro grupo (G1) foi digitalizado em oito dias diferentes, enquanto que o grupo de controlo (G2) foi digitalizado em apenas duas ocasiões. As digitalizações do grupo de Figura 4.2 – Quatro sentidos dos desvios de aproximadamente 1 mm da ROI de leitura.
controlo (G2) foram realizadas no primeiro e último dia do estudo para verificar a possibilidade de ‘autodevelopment’ do filme[42,46,67].
As ΔMPV (equação (4.10)) foram calculadas para os dois grupos considerando como referência o valor de MPV medido no primeiro dia de digitalização. Após a observação da distribuição dessas diferenças (ΔMPV) calculou-se a média dos valores de 𝑀𝑃𝑉 (𝑀𝑃𝑉̅̅̅̅̅̅̅) e o desvio padrão (𝜎𝑀𝑃𝑉, equação (4.13)) das leituras realizadas para cada canal de cor do grupo G1, a fim de quantificar a dispersão da resposta dada pelo sistema de digitalização.