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Controle de qualidade em radioterapia: dosimetria de fótons em acelerador linear – Mevatron MXT

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Academic year: 2017

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS

CAMPUS DE BOTUCATU

CONTROLE DE QUALIDADE EM RADIOTERAPIA:

DOSIMETRIA DE FÓTONS EM ACELERADOR LINEAR – MEVATRON MXT

MARIA BEATRIZ DE CARVALHO EWALD

(2)

MARIA BEATRIZ DE CARVALHO EWALD

CONTROLE DE QUALIDADE EM RADIOTERAPIA:

DOSIMETRIA DE FÓTONS EM ACELERADOR LINEAR – MEVATRON MXT

Trabalho de Conclusão de Curso apresentada no Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de Botucatu, para obtenção do título de Bacharel em Física Médica.

Orientador: Wagner Gonçalves Maia

Co-Orientador: Prof. Dr. Marco Antônio Rodrigues Fernandes

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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO

DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - CAMPUS DE BOTUCATU - UNESP

BIBLIOTECÁRIA RESPONSÁVEL: SELMA MARIA DE JESUS

Ewald, Maria Beatriz de Carvalho.

Controle de qualidade em radioterapia: dosimetria de fótons em acelerador linear – Mevatron MXT/ Maria Beatriz de Carvalho Ewald. - Botucatu [s.n], 2008.

Trabalho de conclusão (bacharelado – Física médica) – Universidade Estadual Paulista, Instituto de Biociências de Botucatu, 2008

Orientador: Wagner Gonçalves Maia

Co-Orientador: Marco Antonio Rodrigues Fernandes

1. Radioterapia - Controle de qualidade 2. Tumor - Tratamento 3. Física médica

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Dedico este trabalho aos meus pais Paulo Sérgio Ewald e Janice Maria de C. Ewald que sempre me apoiaram, à minha avó Eunice Barros Carvalho (in memorian) e minha tia Maria Umbelina de Carvalho – Nina (in memorian) que enquanto estiveram presentes sempre me ajudaram

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“De tudo ficam 3 coisas:

1. A certeza de que estamos sempre começando,

2. A certeza de que precisamos continuar,

3. A certeza de que seremos interrompidos antes de terminar.

Portanto, façamos:

- Da interrupção, um novo caminho.

- Da queda, um passo de dança.

- Do sonho, uma ponte.

- Da procura, um encontro...”

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Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus, por toda a Graça que derramou em minha vida.

Ao apoio de minha família, Paulo Ewald, Janice, Pedro, Maria Paula, tios e tias, avós e, em especial, à minha tia Ana Lúcia, que me deram muito apoio durante essa minha caminhada;

À imensa paciência, carinho, amor e dedicação de Christian Ribeiro Johansen, que me apoiou e ajudou em momentos importantes;

Ao meu grande amigo Ernesto Augusto Bueno da Fonseca Lima (Montito) e à sua família: Ernesto, Sônia e Lucas, que também se tornaram minha família “botucuda” durante esses anos em Botucatu. Muito obrigada por todos os almoços e churrascos, filmes, e socorros prestados;

A todos os colegas de turma, em especial: Murillo (Mira), Paulo (Xerek), Priscila (Draivin), Bárbara (3-oitão), e o pessoal das Repúblicas RT e CB;

Ao pessoal das Repúblicas Cortiço e Sodoma, que me ajudaram muito durante o tempo que em que convivi com eles.

Ao Professor Paulo Mancera, que me aconselhou no começo do curso, o que fez com que eu não desistisse desta batalha;

Ao Instituto de Radioterapia do Vale do Paraíba. Especialmente a Wagner Gonçalves Maia e Roseli Aparecida Dal Bello de Faria pela orientação durante o período de estágio;

Ao Professor Marco Antônio Rodrigues Fernandes pelo auxílio na revisão final e correção de minha monografia.

(7)

Resumo

O tratamento de um tumor mediante radiação ionizante é um processo contínuo com etapas bem diferenciadas. Estas incluem o diagnóstico e a localização do tumor, a decisão sobre a estratégia de tratamento, o planejamento e o cálculo de dose absorvida, a administração do tratamento, a verificação da dose absorvida e a avaliação de resultados a curto e a longo prazo.

A qualidade de um procedimento radioterápico está intimamente ligada a fatores que podem ser classificados como clínicos, tais como o diagnóstico, a localização do tumor, a estratégia de tratamento escolhida e a contínua reavaliação do tratamento; dosimétricos ou físicos, tais como a incerteza no cálculo da dose, sua otimização e sua verificação, a idoneidade dos equipamentos para proporcionar um feixe de radiação consistente com o planejamento do tratamento; por fim, outros que estão relacionados à aplicação prática do tratamento de radioterapia e com o manuseio do paciente. Para se analisar a qualidade da radioterapia, deve-se entender que os três aspectos (médico, físico ou dosimétrico e o de aplicação prática) devem ser levados em conta de maneira combinada. Isto significa que numerosas ações dos radioterapêutas, dos físicos médicos e dos técnicos em

radioterapia devem realizar-se de forma conjunta e que o nível de conhecimento de cada um afetará significativamente a qualidade do tratamento.

Neste trabalho definem-se os principais parâmetros físicos utilizados em dosimetria, além de determiná-los experimentalmente para um acelerador linear Mevatron - MXT. Pretende-se com isto apresentar recomendações para os aspectos físicos da Garantia da Qualidade (GQ) nos tratamentos de radioterapia, e estas serão normalmente aplicadas por profissionais em Física Médica.

Como complemento a estas instruções, é recomendável que sejam preparados textos complementares que abordem com detalhes os aspectos clínicos da GQ dos tratamentos.

________________________________

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Abstract

The treatment of a tumor with ionizing radiation is an ongoing process with well differentiated stages. These ones include the tumor diagnosis and location, the decision on the treatment strategy, the absorbed dose planning and calculation, the treatment administration, the absorbed dose verification and the evaluation of results in short and long terms.

The quality of a radiotherapy procedure is closely linked to factors that may be classified as clinical, such as the diagnosis, the tumor location, the treatment strategy chosen and the continuous treatment reassessment; dosimetric or physical, such as the uncertainty in the dose calculation, its optimization and verification, the suitability of the equipment to provide a radiation beam consistent with the treatment planning; finally, others which are related to the practical application of radiotherapy treatment and the handling of the patient. In order to analyze the radiotherapy quality, one should realize that the three aspects (medical, physical or dosimetric and practical application) should be considered in a combined way. This means that numerous actions of the radiotherapists, medical physicists and technicians in radiotherapy should be held jointly and their knowledge level will significantly affect the treatment quality.

In this study, the main physical parameters used in dosimetry are defined as well as determined experimentally for a linear accelerator Mevatron - MXT. With this, it is intended to provide recommendations for the physical aspects of Quality Assurance (QA) in the radiotherapy treatments, and these will usually be applied by professionals in Medical Physics.

In addition to these instructions, it is recommended that additional texts are prepared to address in detail the clinical aspects of the treatments QA.

________________________________

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1: Röentgen e radiografia da mão de sua mulher.... 12

Figura 1.2: Exemplo de delimitação por colimador multileaf... 16

Figura 1.3: Teleterapia em câncer de mama - 1905.... 19

Figura 1.4: Modelo de um acelerador linear.... 23

Figura 3.1: C. I. tipo dedal... 35

Figura 3.2: fantom de água... 35

Figura 3.4: Nivelamento do fantom.... 35

Figura 3.5: Nivelamento do gantry.... 36

Figura 3.6: Posicionamento da DFS.... 37

Figura 3.7: Posicionamento da câmara de ionização.... 37

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LISTA DE TABELAS

Tabela I - Testes de Garantia da Qualidade de Aceleradores Lineares...30

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Sumário

RESUMO ABSTRACT

LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS

1 INTRODUÇÃO ... 12

1.1 HISTÓRIA DA RADIOTERAPIA... 12

1.1.1 A descoberta dos Raios X – 8 de novembro de 1895... 12

1.1.2 A descoberta da radioatividade – 1º de março de 1896 ... 13

1.1.3 A descoberta do rádio – 26 de dezembro de 1898 ... 14

1.2 TELETERAPIA X BRAQUITERAPIA... 15

1.2.1 Teleterapia... 15

1.2.2 Braquiterapia ... 17

1.3 AHISTÓRIA DA TELETERAPIA... 18

1.4 EQUIPAMENTOS DE TELETERAPIA... 21

1.4.1 Raios-X de Quilovoltagem... 21

1.4.2 Equipamentos de Telecobaltoterapia ... 21

1.4.3 Equipamentos de Megavoltagem: Aceleradores de partículas... 22

1.5 A NECESSIDADE DE UM PROGRAMA DE GARANTIA DE QUALIDADE EM RADIOTERAPIA... 24

2 GARANTIA DA QUALIDADE DOS EQUIPAMENTOS DE TELETERAPIA... 27

2.1 GENERALIDADES... 27

2.2 FREQÜÊNCIA DOS TESTES... 27

2.3 ACELERADORES LINEARES... 28

3 DOSIMETRIA DE FÓTONS – ACELERADOR LINEAR ... 34

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS: ... 34

3.1.1 Sistema de radiação X ... 34

3.1.2 Sistema de medidas ... 34

3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL... 35

3.2.1 Posicionamento dos instrumentos de medida termo-bárica ... 35

3.2.2 Montagem do fantom:... 35

3.2.3 Montagem do sistema de medidas:... 37

3.3 MEDIDAS DOS PARÂMETROS FÍSICOS DA DOSIMETRIA... 38

3.3.1 Qualidade do Feixe... 38

3.3.2 Determinação da dose absorvida na água... 39

3.3.3 Dose absorvida no zmáx... 42

3.3.4 Fator de Calibração ... 43

4 DISCUSSÃO ... 45

5 CONCLUSÃO... 47

6 BIBLIOGRAFIA... 49

ANEXO A – PROCEDIMENTOS PARA A REALIZAÇÃO DO CONTROLE DE QUALIDADE DOS ACELERADORES LINEARES ... 53

ANEXO B – CURVA DE IONIZAÇÃO PARA A QUALIDADE DE FEIXE DE 6MV DO ACELERADOR LINAR MEVATRON – MXT ... 67

(12)
(13)

1 Introdução

1.1 História da Radioterapia

1.1.1 A descoberta dos Raios X – 8 de novembro de 1895

Em 8 de novembro de 1895, no laboratório do Instituto de Física da Universidade Julius Maximilians de Würzburg, na Bavária, quando todos haviam terminado a jornada de trabalho, o físico alemão Wilhelm Conrad Röentgen (1845-1923), ao trabalhar com um tubo de raios catódicos, percebeu a presença de uma luminosidade em um ponto da bancada do trabalho. [1,3] Notou que a fluorescência provinha de um écran de cristais de platinocianeto de bário que lá se encontrava acidentalmente. Esse fenômeno se repetia mesmo quando a distância do tubo ao écran atingia cerca de 2 m. Röentgen percebeu que certamente algum fenômeno desconhecido excitava a fluorescência. Notou ainda que a intensidade da luminosidade no écran se mantinha mesmo quando se interpunham diferentes objetos entre o écran. Folhas de papel, madeira e borracha não barravam a irradiação. Porém, objetos mais densos, como cobre, prata e chumbo, constituíam-se em uma barreira à progressão dos raios. Notou que estes constituíam-se propagavam em linha reta; que a intensidade da fluorescência era inversamente proporcional ao inverso do quadrado da distância; que não podiam ser defletidos ou refletidos e que não sofriam interferência de campos elétricos ou magnéticos. [1]

Em 22 de dezembro, ao expor a mão de sua mulher, durante 15 minutos, à radiação, realizou a primeira radiografia humana (Figura 1.1). Ao final de 1895, comunica sua descoberta à Secretaria da Sociedade de Física Medica de Würzburg, chamando-a de Raios X. [1]

(14)

No que concerne à medicina, Röentgen propiciou o desenvolvimento da imagenologia e da radioterapia, que tanto ajudaram no aprimoramento da assistência médica, possibilitando, assim, diminuir o sofrimento da humanidade. [1]

1.1.2 A descoberta da radioatividade – 1º de março de 1896

Para a radioterapia, tão importante quanto a descoberta dos raios X foi a da radioatividade. Quando o tubo de raios catódico estava produzindo raios X, as paredes do mesmo ficavam fluorescentes. Outras substâncias, entre elas o urânio, sabidamente tinham propriedades fluorescentes. Alguns pesquisadores teorizavam que todos os materiais eram capazes de produzir raios Röentgen. Entretanto, a maioria desses materiais produzia a sua fluorescência em resposta à luz brilhante e acreditava-se que esta luz, como a luz solar, seria necessária para carregar as substâncias fluorescentes o suficiente para produzir raios X. [1]

Pierre Becquerel começou a investigar esta hipótese, que a princípio parecia correta. Inicialmente, ele colocou amostras de um sal duplo de sulfato de urânio e potássio em cima de filme fotográfico e os expôs à luz solar. Becquerel verificou que no filme havia a silhueta dos cristais de urânio. Parecia que os raios de Röentgen estavam sendo detectados. Devido ao mau tempo, Becquerel adiou uma nova experiência, colocando todo o seu aparato em uma gaveta onde havia mais filmes. Em março de 1896, revelando os filmes, para a sua surpresa, verificou a mesma exposição da silhueta dos cristais de urânio, concluindo que a luz solar não se fazia necessária. Após repetir várias vezes a experiência, ele ficou convencido do fenômeno; elementos encontrados na natureza podem emitir raios X. Estava descoberta a radioatividade natural. [1]

(15)

1.1.3 A descoberta do rádio – 26 de dezembro de 1898

Marie Curie foi instigada a investigar a natureza dos raios emitidos pelo urânio, estudo do fenômeno que ela, mais tarde, chamaria de radioatividade. No laboratório, ela desejava descobrir se haviam outros elementos que também emitiam radiações semelhantes. [1]

Era sabido que a pechblenda era um minério que continha 60% de urânio. Marie Curie mediu a radioatividade emanada pela pechblenda e verificou que ela excedia àquela que poderia ser explicada pela presença somente de urânio. [1]

Marie Curie demonstrou também que as radiações poderiam ser medidas usando técnicas baseadas no efeito de ionização. O eletrômetro de Curie detectava as radiações e mostrava que a sua intensidade era proporcional à massa de urânio presente. [1]

Parecia que dois constituintes da pechblenda eram os principais condutores da radioatividade que buscava. No verão de 1898, anunciou a descoberta do primeiro, o “polônio”, que ainda não explicava a alta radioatividade da pechblenda. Em 26 de dezembro desse mesmo ano, Marie e Pierre Curie dispuseram-se a escrever sobre o segundo componente, para o qual propuseram o nome de “rádio”.[1]

A radioatividade emanada pelo rádio assustou os pesquisadores. Mesmo este primeiro precipitado, impuro, era 60 vezes mais radioativo que o urânio e o elemento final puro, aproximadamente dois milhões de vezes mais radioativo. Quando os Curie anunciaram a descoberta do rádio, os químicos declararam que, sem o peso atômico, o rádio não existia. [1]

Para mostrar aos incrédulos e os convencer da existência do polônio e do rádio, os Curie tiveram que trabalhar duramente durante quatro anos. Mesmo assim, possuíam uma quantidade diminuta de rádio da enorme tonelada de pechblenda. O rádio era e é muito raro, sendo difícil obtê-lo em estado puro, mas Marie finalmente alcançou sucesso isolando um décimo de grama da substância pura, determinando seu peso atômico em 225,93. Isto, três anos e nove meses após o dia em que ela e seu esposo anunciaram a provável existência do rádio.[1]

(16)

1.2 Teleterapia x Braquiterapia

1.2.1 Teleterapia

A Teleterapia emprega uma fonte externa, colocada à distância do paciente, através de um aparelho emissor de radiação. Por esta razão, também é conhecida como radioterapia externa e representa a modalidade mais comum de tratamento radioterápico. Pode ser dividida em radioterapia superficial, semi-profunda e de megavoltagem, em função da energia da radiação emitida. A radioterapia externa de megavoltagem é a forma mais empregada de teleterapia, sendo realizada através das unidades de cobalto-60 e dos aceleradores lineares. [4]

A teleterapia usa feixes de raios x, raios gama ou partículas geradas distante do paciente (tele = à distância). Uma série de equipamentos pode ser utilizada no tratamento com teleterapia, a sua escolha se faz de acordo com o tipo de radiação emitida, as características e conseqüências biológicas da radiação, o tipo de tumor a ser tratado com suas vantagens e desvantagens, e as lesões que afetam os tecidos normais. [4]

Os tipos de radiação mais freqüentemente utilizados são Raios X de kilovoltagem (Equipamentos de ortovoltagem), Raios X de Megavoltagem (aceleradores lineares - AL), radiação

γ

do cobalto-60 (60Co) e feixes de elétrons. Em alguns procedimentos de radioterapia é necessário proteger estruturas ou órgãos que apresentam limitações de dose e a tolerância da pele na área tumoral não deve ser excedida. [4]

(17)

Figura 1.2: Exemplo de delimitação por colimador multileaf

Com relação aos tecidos atingidos durante o tratamento, a irradiação atinge os tecidos normais e doentes por igual; entretanto, quanto maior o índice mitótico do tecido, maior a sensibilidade. Os tecidos mais radiossensíveis sofrem maior dano que outros menos radiossensíveis, usando-se a mesma dose de radiação. Os tecidos de grande atividade mitótica, como a pele, mucosas, tecido hemocitopoiético, aparelho digestivo e certos tumores são considerados de resposta rápida a radiação (externam rapidamente suas alterações) e aqueles de pequena atividade proliferativa, como tecido ósseo, muscular e nervoso, tecidos de resposta lenta. Certos tecidos, porém, como o linfóide, respondem rapidamente à radiação e não possuem grande atividade proliferativa. [4,6]

Inicialmente as doses eram avaliadas pelas reações induzidas na pele e a unidade correspondente foi denominada "dose eritema". A dose administrada era avaliada segundo a intensidade do eritema. [6]

Atualmente, o tempo e duração do tratamento dependem do tipo de tumor, seu tamanho e localização. Isto já é conhecido a nível experimental: assim o tempo e duração do tratamento são dependentes das diferentes radiossensibilidades, específicas de cada tumor. [4]

Com relação à distância fonte-pele, esta variou bastante desde que iniciou-se o uso de radioterapia. Hoje, equipamentos de alta energia são, geralmente, projetados com uma distância fonte-pele de 100 cm. [4]

(18)

1.2.2 Braquiterapia

Na braquiterapia a fonte fica em contato ou dentro do paciente (no tumor). Esta especialidade da radioterapia surgiu dos experimentos iniciais do casal Curie com fontes de rádio. [6]

Existem diversos tipos de braquiterapia, realizadas com uma grande variedade de fontes radioativas. Estas fontes são em geral acondicionadas em cápsulas de metal cujas dimensões variam de alguns milímetros a poucos centímetros. A introdução da fonte no paciente é feita por meio de punção de agulhas contendo o material radioativo, implantes cirúrgicos ou por cavidades do corpo. [6]

No procedimento de alta taxa de dose, é utilizado um equipamento que faz uso de micro-fontes radioativas de irídio-192, migratórias, operadas por controle remoto computadorizado, que podem ser ejetadas através de 18 canais (dependendo do equipamento e do fabricante). [6]

Alguns procedimentos são realizados com baixa taxa de dose, hoje em dia restritos aos implantes intersticiais com sementes de ouro-198 e oftálmicos com placa de cobalto-60, embora alguns serviços ainda realizem procedimentos ginecológicos. [4]

As vantagens operacionais e de proteção radiológica nos procedimentos de alta taxa de dose fazem com que ela seja a modalidade preferencial da braquiterapia. [6]

Com relação à escolha entre teleterapia e braquiterapia, o princípio da braquiterapia apresenta uma grande vantagem, pois estando a fonte de radiação em contato ou dentro do tumor a ser tratado, permite que este receba uma dose muito superior a que a aplicada ao tecido normal adjacente. [4]

(19)

1.3 A História da Teleterapia

Os primeiros pesquisadores da radioatividade notaram que os raios X também apresentavam propriedades biológicas. Quando expunham suas mãos à radiação, apareciam dermatites, que eram restituídas logo após a interrupção da exposição. Essa tríade (exposição, dano biológico e restituição) os levou a especular se os raios X não poderiam ser usados com finalidade terapêutica. [1]

Presumia-se que os novos raios tinham propriedades terapêuticas semelhantes aos da luz solar, à qual eram atribuídas propriedades bactericidas. Em 1896, descreve-se o emprego da radioterapia para tratamento de tuberculose. [1]

A combinação de raios X e de rádio foi aplicada, a seguir, no tratamento de diversas lesões de cabeça e pescoço, tumores de rinofaringe, carcinoma de estômago, tumores de pele e em diversos processos inflamatórios. [1]

Em 1896 considera-se que Emil H. Grubbé foi a primeira pessoa a sofrer de dermatite na mão secundária à irradiação, causada por um tubo de raios X. Em 29 de janeiro de 1896, a primeira paciente portadora de um volumoso câncer de mama foi por ele tratada com finalidade terapêutica. [1]

Nos primórdios da radioterapia, administrava-se tanta dose de irradiação quanto se julgava ser o paciente capaz de tolerar, sendo, geralmente o limite da dose estabelecido pela tolerância da pele (dose eritema). As tentativas de sistematizar o emprego da irradiação datam de 1906, quando passou-se a padronizar o tratamento, relacionando o tempo de exposição com a miliamperagem, sendo construído uma tabela mostrando a intensidade de dose e as doses de segurança em função de diferentes distâncias. Começa-se a preocupação em se realizar dosimetrias. [1]

Em 1929 definiu-se, pela primeira vez, uma unidade padrão de dose de exposição, o Röentgen (R), que uniformizou os critérios de dosimetria. Isto permitiu a intercomparação de resultados e a identificação de áreas de aprimoramento propedêutico e terapêutico. O Röentgen prevaleceu até 1962, quando foi substituído pelo rad. A unidade atualmente empregada é o centiGray (cGy), em homenagem ao famoso físico inglês, L.H. Gray , de acordo com a orientação da Comissão Internacional de Unidades e Medidas Radiológicas (ICRU). [1]

(20)

desenvolvimento do tubo de Coolidge, o que ocorreu em 1917. Por volta de 1915, conseguia-se produzir energia da ordem de 100 kV; era do conhecimento de todos as vantagens das chamadas radiações duras, mais penetrantes, e por isso os pesquisadores procuravam desenvolver equipamentos de raios X de alta energia. [1]

Em 1920, Seitz e Wintz, na Alemanha, introduziram a radioterapia profunda, com um aparelho de 200 kV, fundando a radioterapia moderna. Também em 1920, Coutard, na França, passou a utilizar filtração do feixe de raios X, no sentido de aumentar a porcentagem de dose profunda, e pioneiramente, iniciou a radioterapia em doses fracionadas (Figura 1.3). [1]

Figura 1.3: Teleterapia em câncer de mama - 1905.

Em 1928, o Instituto de Tecnologia da Califórnia dispunha de um aparelho de 750 kV. Dois anos mais tarde, em outubro de 1930, foi tratado o primeiro paciente. Era portador de carcinoma inoperável do reto e apresentou uma grande melhora, tendo vivido dois anos mais. Este caso pode ser considerado como o pioneiro da faixa da supervoltagem. [1]

Em 1935, o Laboratório Kellogg construiu um enorme aparelho de radioterapia externa, de 1MV, com um tubo de cerca de 10 metros de comprimento, capaz de tratar quatro pacientes ao mesmo tempo, emitindo 20 R por minuto, a DFP (distância fonte-pele) de 70 cm, ao custo de 50.000 dólares. Necessitava da presença de engenheiros e físicos para sua operação e manutenção. Com este impulso, foram instalados outros equipamentos de alta energia nos Estados Unidos e na Europa. [1]

As primeiras fontes de megavoltagem usavam o rádio como material radioativo. [1]

(21)

1MV, o emprego de energia dessa magnitude só se popularizou com o advento dos aparelhos de telecobaltoterapia. Constitui-se em uma revolução no emprego da radioterapia pela possibilidade de se tratar lesões profundas sem efeitos significativos sobre a pele. A energia do cobalto é da ordem de 1,25 MV. [1]

O primeiro protótipo de um equipamento de telecobaltoterapia foi desenv

simultânea, T. A. Watson, W. V. Mayneord e H. Johns

último dos geradores de baixa megavoltagem em que feixes de raios X eram g

ão magné

das, através de um guia de ondas, surgiu

a de se obter raios X de alta energia, com finalidade médica

olvido em 1949, sendo construído pela G. E. Corporation em 12 de julho de 1950. No entanto, de acordo com Dr. Gilbert Fletcher, o seu uso clínico somente se iniciou em setembro de 1953. [1]

De forma independente e

desenvolveram um aparelho de telecobaltoterapia que foi manufaturado e instalado na Universidade de Saskatchewan, no Canadá, onde tratou seu primeiro caso. [1]

O

erados por um elétron acelerado por um campo elétrico foi o gerador de Van der Graaff, capaz de produzir energia de até 5 MeV. Constitui-se em uma revolução no emprego da radioterapia pela possibilidade de se tratar lesões profundas sem efeitos significativos sobre a pele. Os elétrons ali injetados permaneciam em círculos, em alta velocidade. O primeiro paciente foi tratado em março de 1937. [1]

Deve-se a Joseph Slepian a idéia de aceleração dos elétrons por induç tica. Donald Kerst, desenvolveu, entre 1938 e 1940, um Betatron, produzindo energia de 2,3 MeV e, em 1942, com energia de 20 MeV. Em 1948, a equipe de Harold Johns instalava o primeiro Betatron no Canadá. Em março de 1949, o Dr. T.A. Watson, diretor da Clínica de Câncer, começou a tratar pacientes. Outro aparelho de 22 MeV passa a operar na Universidade de Illinois em 1951, desenvolvido por um grupo de notáveis físicos. [1]

A idéia de aceleração de partículas carrega

pela primeira vez na Suécia, em 1924, com Gustav Issing. Após a Segunda Grande Guerra, foi desenvolvida, independente e aparentemente, sem nenhuma comunicação entre si, por dois grupos separados, a tecnologia apropriada e a idéia de acelerar elétrons com a utilização de microondas para obtenção de altos níveis de energia, a megavoltagem. [1]

A utilização dessa maneir

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médico foi instalado no Hammersmith Hospital, em Londres, em 1952, com 8 MeV, iniciando suas atividades em agosto de 1953. [1]

Enquanto aceleradores lineares isocêntricos estavam sendo instalados em vários centros de tratamento de câncer na Inglaterra, não havia nenhum nos Estados Unidos. A primeira proposta para construção de um acelerador linear para fins médicos na América se deve ao médico Henry Kaplan e ao físico E.L. Ginzton, ambos da Universidade de Stanford, na Califórnia. Este acelerador isocêntrico, gerando 5 MeV, foi construído em 1954 e instalado em 1955. Em São Francisco, deu-se início ao tratamento de pacientes em janeiro de 1956. [1]

1.4 Equipamentos de Teleterapia

1.4.1 Raios-X de Quilovoltagem

• Terapia de contato: Opera com potenciais de 30 a 50 kVp, normalmente com 2 mA de corrente, distância foco-superfície de 2 cm ou menores e filtração entre 0,5 e 1 mmAl. [2]

• Terapia Superficial: Opera com potenciais de 50 a 150 kVp, corrente no tubo entre 10 e 20 mA, distância foco-superfície entre 10 e 40 cm e filtração entre 1 e 6 mmAl. [2]

• Terapia Profunda (ou Ortovoltagem): Opera com potencial de 150 a 300 kVp, corrente no tubo entre 10 e 20 mA, distância foco-superfície entre 15 e 50 cm e filtração entre 1 e 4 mmCu. [2]

Na maioria dos tratamentos radioterápicos com feixes de raios-X de quilovoltagem, a dose é calculada na pele do paciente (profundidade zero).

1.4.2 Equipamentos de Telecobaltoterapia

Até 1951, os únicos equipamentos existentes que usavam radioisótopos como teleisotopoterapia eram as unidades de tele-radium, que continham de 4 a 10 g de 226Ra; contudo, eram caríssimos e forneciam radiação

γ

de baixa intensidade. [14]

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A bomba de Cobalto é um recipiente contendo uma fonte de Cobalto, com um dispositivo que abre uma pequena janela e deixa o feixe de radiação sair de forma controlada, permitindo o tratamento do tumor e ao mesmo tempo preservando os tecidos normais à sua volta. [14]

O elemento cobalto-60 emite dois raios gama (1,17 MV e 1,33 MV), sendo que para finalidades de cálculos clínicos considera-se a energia média de 1,25 MV. A distância de tratamento nas unidades de telecobaltoterapia é de 80,0 cm. A meia vida física do Co-60 é de 5,25 anos, isto significa que a cada 5 anos e 3 meses sua atividade decai para a metade. Assim, constantemente, o tempo de irradiação para se obter a mesma dose deve ser aumentado. Desse modo, uma fonte de cobalto-60 deve ser trocada pelo menos a cada 8 anos. [14,15,16]

A dose de tratamento é determinada em unidades de tempo, ou seja, o tempo em que o paciente fica exposto à irradiação da fonte diariamente ou a cada aplicação. [14]

Ligar e desligar o aparelho implica na exposição ou não da fonte radioativa. Quando a máquina está desligada, a fonte permanece guardada numa blindagem adequada que bloqueia a saída dos raios

γ

. [16]

1.4.3 Equipamentos de Megavoltagem: Aceleradores de partículas

O Acelerador de partícula é um equipamento com finalidade médica que produz fótons com energia maior que 1MeV a partir da aceleração de elétrons por radiofreqüência. Pode, opcionalmente, produzir feixe de elétrons. [7]

Os aceleradores de partículas, dos quais os mais comuns são os aceleradores lineares, são equipamentos eletroeletrônicos que produzem feixes de radiação ionizante. Geralmente são radiações X (fótons) e elétrons. Como não dependem de material radioativo para emitir radiação, não existe necessidade de trocas freqüentes da fonte. Nestes equipamentos obtêm-se energias superiores às das unidades de cobalto e as doses de cada tratamento são dadas em unidades de doses proporcionais à dose terapêutica (unidade monitora - UM). [7]

(24)

Basicamente, o feixe de radiação é produzido no chamado "gantry", o qual pode girar em volta da mesa de tratamento onde o paciente é posicionado. Para delinear os campos de irradiação, existem sistemas de colimadores, que são peças que se abrem ou se fecham, de acordo com o tamanho do campo programado inicialmente. Esses colimadores estão localizados no que se chama cabeçote do aparelho e delimitam a saída do feixe de radiação que vai incidir na área a ser tratada do paciente, ou seja, no campo de irradiação. Os colimadores definem apenas campos quadrados ou retangulares. Quando a irradiação é feita em áreas irregulares, estas são delimitadas através de proteções de partes do campo, de forma a produzir um contorno adequado do campo. Essas proteções são feitas com chumbo ou cerrobend (liga metálica com ponto de fusão menor que o do chumbo) e sua espessura varia de acordo com a energia de radiação utilizada. Nos tratamentos com equipamentos de megavoltagem (aceleradores e cobalto), as proteções são muito espessas (mínimo de 5 cm), sendo colocadas próximas à saída do feixe, num acessório denominado bandeja, para evitar o enorme peso do material diretamente sobre o paciente. [7]

Figura 1.4: Modelo de um acelerador linear.

(25)

tratados com aceleradores lineares, principalmente no que se refere à preservação de órgãos ou tecidos mais superficiais. [7]

1.5 A necessidade de um Programa de Garantia de Qualidade em Radioterapia

Durante os últimos anos tem sido evidente a necessidade de empregar ações sistemáticas para garantir a qualidade dos tratamentos de radioterapia, cuja necessidade tem como justificativa proporcionar aos pacientes o melhor tratamento possível.[8,9]

A Organização Mundial da Saúde (OMS) definiu Garantia da Qualidade1 em Radioterapia como todas as ações que garantem a consistência entre a prescrição clínica e sua administração ao paciente, em relação à dose no volume-alvo, à dose mínima no tecido sadio, à exposição mínima de pessoal, e às verificações no paciente para a determinação do resultado do tratamento. A OMS justifica a necessidade de garantia da qualidade com base nos seguintes argumentos:

• A garantia da qualidade minimiza os erros no planejamento de tratamento e administração da dose ao paciente e, portanto, melhora os resultados da radioterapia.

• A garantia da qualidade permite a intercomparação de resultados entre centros distintos de radioterapia, tanto em nível nacional como internacional, garantindo uma dosimetria e administração do tratamento mais uniforme e exata.

• As características avançadas dos equipamentos modernos de radioterapia não podem ser aproveitadas completamente a menos que se alcance um elevado nível de exatidão e consistência.[8,9]

• Dos argumentos da OMS há um aspecto cuja importância aumentou recentemente:

• Um programa de garantia da qualidade é o método mais sensível e eficaz de reduzir acidentes em radioterapia.[8,9]

(26)

medida ou técnicas a seguir, especificação quanto à freqüência dos controles, aos níveis de tolerância e sugestões sobre as formas de documentar estas informações, porém apenas as informações sobre os aceleradores linear serão aqui detalhadas.[8,9]

É preciso mencionar que os níveis de tolerância estão orientados para assegurar uma elevada qualidade nos tratamentos de radioterapia. Em alguns casos, sobretudo quando se trata de unidades de tratamento antigas, certos níveis podem não ser alcançáveis. Os responsáveis pelo programa de GQ da instituição devem então adequar esses níveis de tolerância às suas próprias condições; e, no entanto, ações deste tipo não devem acontecer a menos que se tenha analisado de maneira exaustiva o possível impacto desta decisão na qualidade dos tratamentos. Em caso de desvios excessivos dos níveis sugeridos em certos documentos específicos, recomenda-se restringir a utilização do equipamento àqueles tipos de tratamentos onde a influência destes desvios seja mínima.[8,9]

__________________________________________________________________________________________ 1 A Organização Internacional de Padronização definiu Garantia da Qualidade como todas as ações planejadas e sistemáticas necessárias para garantir de forma inequívoca que uma estrutura, sistema ou componente se comporte satisfatoriamente. (ISO 6215-1980).

(27)
(28)

2 Garantia da Qualidade dos Equipamentos de Teleterapia

2.1 Generalidades

A garantia de qualidade dos equipamentos utilizados em teleterapia é em primeiro lugar uma avaliação contínua de suas características funcionais. Estas características influem em última instância na exatidão geométrica e dosimétrica das doses aplicadas aos pacientes. [8,9]

O comportamento funcional destes equipamentos pode variar abruptamente devido a defeitos eletrônicos, falhas de componentes ou rupturas mecânicas, ou podem variar lentamente devido ao deterioramento e ao envelhecimento de seus componentes. [8,9]

A finalidade destes procedimentos é garantir que as características funcionais, definidas a partir dos parâmetros físicos estabelecidos durante o comissionamento do equipamento, não apresentem discrepâncias significativas. [8,9]

O Programa de Garantia de Qualidade (PGQ) do equipamento de radioterapia é, sobretudo, um trabalho de grupo, e as responsabilidades de execução das distintas tarefas devem ser divididas entre físicos médicos, dosimetristas, técnicos em radioterapia e engenheiros eletromédicos, sendo a responsabilidade global do referido programa atribuído ao físico médico. [8,9]

O PGQ deve basear-se em uma investigação geral dos parâmetros do estado de referência definidos durante os testes de aceite e comissionamento do equipamento para o seu uso clínico. Estes procedimentos devem ser realizados a fim de comprovar as especificações do fabricante, assim como estabelecer os valores de funcionamento no estado de referência do equipamento novo, reparado ou que tenha sofrido uma reforma profunda. Uma vez estabelecidos os padrões básicos, deve-se elaborar um protocolo para a realização dos testes periódicos de GQ a fim de monitorar os valores funcionais de referência. [8,9]

2.2 Freqüência dos testes

(29)

Os testes diários incluem aqueles que podem afetar seriamente o posicionamento do paciente e também o posicionamento do campo de irradiação e dos volumes-alvo (telêmetros, lasers, etc.), bem como a dose aplicada ao paciente (taxa de dose absorvida de referencia) e aspectos de segurança. Estes testes devem ser realizados preferivelmente pelo técnico em radioterapia, sendo os resultados registrados em um livro de registros e revisado diariamente pelo físico médico. [8,9]

Os testes mensais verificam parâmetros cujas variações produzam efeitos menores no paciente ou que tenham menor probabilidade de variação ao longo do mês (por exemplo, congruência do campo de luz e radiação, homogeneidade e planura do perfil do feixe). Durante estas revisões mensais o físico médico deverá comprovar com maior nível de exatidão alguns dos aspectos verificados pelo técnico em radioterapia durante os testes diários. [8,9]

Os testes anuais incluem as verificações da constância de parâmetros determinados durante o comissionamento do equipamento (PDD, TAR, fatores campos e de filtros, etc.), assim como a verificação mais detalhada de parâmetros controlados mensalmente (por exemplo, dependência da dose de referência com a posição do gantry, coincidência do isocentro mecânico e de radiação, etc.). [8,9]

As freqüências dos testes indicadas na Tabela I podem aumentar para algum parâmetro específico se este apresentar desvios significativos em relação a um valor de referência. Da mesma forma, se um controle cuidadoso e extenso demonstrar que um parâmetro não varia significativamente, a freqüência de execução do teste correspondente pode ser reduzida. Ainda é difícil a recomendação de quanto tempo é necessário o monitoramento de um parâmetro antes de se decidir pela redução de sua freqüência de teste (o caso oposto é óbvio). É prudente que os registros do processo de GQ sejam estabelecidos durante um período apreciável sobre o comportamento do equipamento (por exemplo, um ano ou mais) assim como determinar as possíveis implicações clínicas de qualquer modificação na freqüência do teste. [8,9]

2.3 Aceleradores Lineares

(30)

novas gerações de máquinas controladas por computadores necessitam de verificações adicionais e específicas. Devido à filosofia de que o projeto varia de fabricante para fabricante, torna-se difícil recomendar um procedimento geral para estabelecer controles neste sentido, devendo portanto serem realizados seguindo as especificações do fabricante. [8,9]

Na Tabela I estão os testes a realizar, junto com sua freqüência e tolerância. E são sugeridos, no Anexo A, os procedimentos para a realização dos testes.

Para os aceleradores que permitem o movimento independente das garras do colimador, deve ser realizado o alinhamento mecânico de cada garra independentemente. [8,9]

(31)

TABELA I - TESTES DE GARANTIA DA QUALIDADE DE ACELERADORES LINEARES (Adaptada de AAPM TG-40 (3))[8,9]

FREQÜÊNCIA TESTE TOLERÂNCIA Segurança:

Luzes ON/OFF Funcionando Luzes no painel de controle Funcionando Luzes de irradiação Funcionando Sistemas de visualização Funcionando Sistemas anti-colisão Funcionando Interruptor de radiação no acesso à sala de

radiação Funcionando

Interruptor de radiação no painel de Controle

de Programação Funcionando Interrupção por UM Funcionando

Verificação das câmaras monitoras Funcionando e coincidentes

Mecânicos:

Lasers 2 mm

Telêmetro 2 mm a DFI

Tamanho de campo (10 x 10 cm2) 2 mm

Centro do reticulado 2 mm diâmetro Centro do campo luminoso 2 mm

Dosimétricos: Diário

Constância da Dose de Referência (fótons e

elétrons) 3%

Segurança:

Verificar topo da mesa Funcionando Verificação de travas e códigos de

acessórios (modos de irradiação, aplicadores, filtros, etc.)

Funcionando

Pulsadores de corte de energia elétrica Funcionando Verificar posição dos colimadores de fótons

para cada cone de elétrons Coincidente com a indicação do fabricante

Campos permitidos para filtros

Funcionando e coincidente com a indicação do fabricante

Mecânicos:

Indicadores angulares do gantry 1°

Mensal

(32)

FREQÜÊNCIA TESTE TOLERÂNCIA Mecânicos

Telêmetro 2 mm no intervalo de uso Centro do reticulado 2 mm de diâmetro Simetria, paralelismo e ortogonalidade do

campo luminoso 2 mm

Indicadores de tamanho de campo 2 mm

Isocentro mecânico 2mm de diâmetro Coincidência de campos de luz-radiação 2 mm

Horizontalidade da mesa 2 mm no intervalo de uso

Posição de filtro 2 mm (ou 2% no fator de transmissão)

Posição de bandeja 2 mm Travas de filtros e bandejas Funcionando Centralização dos cones 2 mm Verticalidade do eixo luminoso 2 mm Escalas da mesa 2 mm/1° Intensidade do campo de luz Funcionando

Dosimétricos

Constância da Dose de Referência (fótons e

elétrons) 2%

Constância do monitor secundário 2% Constância de qualidade do feixe:

Fótons (PDP 20,10 ou TPR 20,10) 2%

Constância de:

Planura do feixe para:

Fótons 2% a

Elétrons 3% a

Mensal

Simetria (fótons e elétrons) 3% a

Segurança

Comprovação de todas as travas (segundo

especificações do fabricante) Funcionando

Mecânicos

Isocentro de rotação do colimador 2 mm de diâmetro Isocentro de rotação do gantry 2 mm de diâmetro Isocentro de rotação da mesa 2 mm de diâmetro

Anual

Coincidência dos eixos do colimador, gantry e mesa com o isocentro

(33)

FREQÜÊNCIA TESTE TOLERÂNCIA Mecânicos

Coincidência do isocentro mecânico e de

radiação 2 mm de diâmetro Deslocamento vertical da mesa 2 mm

Dosimétricos

Constância da Dose de Referência

2%

Reprodutibilidade da Dose de Referência 1% Constância de fatores de campo 2% Constância de parâmetros sobre o eixo

central (PDD, TMR, etc.) 2% Constância de fatores fora do eixo central 2% Constância dos fatores de transmissão de

todos os acessórios 2% Constância dos fatores de transmissão dos

filtros 2%

Linearidade de resposta de câmaras

monitoras 1%

Dependência da Dose de Referência com a

taxa de dose 1%

Constância da Dose de Referência com a

angulação do gantry 2% Constância dos fatores fora do eixo central

com a angulação do gantry 2%

Anual

Modo Rotacional Funcionando

a

(34)
(35)

3 Dosimetria de fótons – Acelerador Linear

Como objetivo deste trabalho apresenta-se os procedimentos básicos para a realização da dosimetria para um feixe de fótons de alta energia, conforme recomendado pelo Protocolo TRS-398, realçando os aspectos de maior dificuldade e os resultados esperados para um acelerador linear de uso clínico, visando orientar os iniciantes nesta atividade e buscar uma otimização na rotina dos experimentos.

3.1 Materiais utilizados:

3.1.1 Sistema de radiação X

• Acelerador linear do Instituto de Radioterapia do Vale do Paraíba (Filial). Marca: Mevatron – modelo: MXT

• Feixe de fótons de 6MV de energia

3.1.2 Sistema de medidas

• Câmara de ionização (C.I.) – Marca: PTW - tipo: Dedal – modelo: TN30013. (Figura 3.1).

• Eletrômetro – Marca: PTW - modelo UNIDOS E.

O conjunto C.I. e eletrômetro apresenta fator de calibração 0 , ,

D w Q

N = 0,053569 Gy/nC, conforme certificado de calibração N° 0536/2007, de 27/06/2007, do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - Comissão Nacional de Energia Nuclear (Ipen - CNEN/SP).

(36)

Figura 3.1: C. I. tipo dedal. Figura 3.2: fantom de água.

• Estação termo-barométrica digital, modelo BAR898HG.

• Termômetro de mercúrio.

3.2 Procedimento Experimental

3.2.1 Posicionamento dos instrumentos de medida termo-bárica

Posicionar a estação termo-barométrica na sala, medindo os valores de pressão e temperatura periodicamente, durante todo o processo de dosimetria.

Obs.: Os instrumentos, termômetro e barômetro, devem ser calibrados ou intercomparados (neste caso, foi intercomparado com o barômetro do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA) – São José dos Campos – SP).

3.2.2 Montagem do fantom:

1º Passo: Nivelar o fantom, observando que a bolha do nível horizontal deve estar centralizada, indicando que a ferramenta está paralela com uma superfície nivelada horizontalmente (Figura 3.3).

(37)

2º Passo: Verificar a integridade da torneira do fantom, para que não haja vazamentos durante a dosimetria.

3º Passo: Preencher devidamente o fantom com água. Usar preferivelmente água deionizada, para que se tenha uma maior longevidade da vida útil da câmara de ionização.

Obs.: A temperatura da água deve ser equilibrada com a temperatura da sala por pelo menos 24 horas.

4º Passo: Evitar umidade nos terminais elétricos da C.I., pois isso pode causar fuga.

5º Passo: O termômetro deve ser posicionado dentro do fantom para medir a temperatura direta da água. Recomendado resolução mínima de 0,1°C e ser previamente calibrado.

6º Passo: Posicionar o gantry a 0° e garantir o seu correto nivelamento. Verificar novamente o nivelamento de todos os lados do fantom. (Figura 3.4)

Figura 3.4: Nivelamento do gantry.

(38)

Figura 3.5: Posicionamento da DFS.

3.2.3 Montagem do sistema de medidas:

A câmara tem de ser posicionada no fantom na mesma posição em que foi calibrada. (Figura 3.6)

Figura 3.6: Posicionamento da câmara de ionização.

O conector do cabo da câmara deve ser bem protegido ao ser transpassado pelo duto de dosimetria existente na parede. Os cabos devem ser bem fixados à mesa e no percurso até o duto utiliza-se normalmente fita adesiva para garantir que não haja nenhum acidente do tipo estrangulamento do cabo com conseqüente queda da C.I. Ao conectar o cabo da câmara é necessário certificar-se de que o eletrômetro esteja inicialmente desligado, evitando assim o risco de choque elétrico ou descarga indesejável no eletrodo central. Ao ligar o eletrômetro, deve-se aguardar aproximadamente 15 minutos para que se obtenha a estabilização dos componentes eletrônicos.

(39)

eixo de coincidência dos lasers. Abre-se um campo de radiação de 10,0 cm x 10,0 cm, verificando-se no retículo situado no centro do colimador a perfeita simetria das dimensões laterais do campo de exposição, garantindo que o centro da C.I. coincida com o centro do retículo.

Transcorrido o tempo de estabilização, pode-se iniciar as medidas da ionização produzida pelo feixe de radiação no volume sensível da C.I.

3.3 Medidas dos Parâmetros Físicos da Dosimetria

3.3.1 Qualidade do Feixe

Para fótons de alta energia produzidos por aceleradores clínicos, a qualidade do feixe Q é especificada pela relação tecido-fantom, TPR20,10. Esta é a razão entre as doses absorvidas em profundidades de 20 cm e 10 cm em um fantom de água, com uma distância fonte-câmara constante de 100 cm e um campo de 10 cm x 10 cm no plano da câmara de ionização. A Figura 3.7 ilustra o arranjo experimental para a obtenção da TPR20,10.

DFC

Figura 3.7: Arranjo experimental para determinação TPR20,10.(DFC = Distância Fonte-Câmara)

A TPR20,10 pode também ser obtida a partir da relação: 20,10 1, 2661* 20,10 0,0595

(40)

com uma DFS de 100 cm. A Tabela II ilustra as medidas da exposição para diferentes profundidades mantendo-se a distância fonte-superfície em 100,0cm e movimentando-se a C.I..

Tabela II - Medidas da exposição na C.I. (nC)

Polaridade - 300 V - 300 V - 300 V - 100 V + 300 V

Profundidade 1,60 cm 20 cm 10 cm 10 cm 10 cm

L1 (nC) - 17,660 - 7,035 - 11,98 - 11,93 + 11,96

L2 (nC) - 17,660 - 7,038 - 11,98 - 11,94 + 11,95

L3 (nC) - 17,660 - 7,030 - 11,97 - 11,93 + 11,96

L4 (nC) - 17,650 - 7,025 - 11,97 - 11,94 + 11,96

L5 (nC) - 17,660 - 7,032 - 11,97 - 11,93 + 11,94

Média - 17,658 - 7,032 - 11,974 - 11,934 + 11,948

20,10

7,032

0,587272 11,974

PDD = − =

− (Eq. 02)

20,10 1, 2661* 20,10 0,0595 0,684046

TPR = PDD − = (Eq. 03)

As medidas para profundidade de 1,60 cm representam o valor de máxima ionização (região de equilíbrio eletrônico da C.I. em função da energia do feixe), conforme perfil do feixe, mostrado no Anexo B.

As medidas foram realizadas para diferentes voltagens do eletrômetro com a finalidade de se determinar os fatores de correção provenientes de recombinação iônica (ks) e efeito de polarização (kpol), que, além do fator de correção para temperatura e pressão (kT,P), são fatores necessários para se determinar o fator de calibração do feixe .

3.3.2 Determinação da dose absorvida na água.

(41)

O procedimento padrão é medir a dose de radiação que atinge o volume sensível da C.I. posicionada na profundidade de referência: zref (normalmente 10,0 cm de profundidade no fantom de água), para um campo na superfície de 10,0 cm x 10,0 cm. O valor de ionização medido é convertido para dose absorvida conforme a expressão abaixo:

0 , ( ) ,

w Q ref Q D w Q Q Q

D z =M N , k , 0 (Eq. 04)

onde:

,

. . . .

Q S pol T P elec

M =M k k k k (Eq. 05)

Temos que:

¾ w Q, ( ref)Æ Taxa de dose absorvida na água para a energia utilizada na profundidade de referência (zref =10 cm);

D z

¾ MQÆ Leituras da ionização corrigidas pelos fatores kT,P, ks, kpol, kelec;

¾

0 , ,

D w Q

N Æ Fator de calibração em termos da dose absorvida na água para o dosímetro na energia de referência Co-60 e corrigido para a energia utilizada.

¾

0 ,

Q Q

k Æ fator de correção para a qualidade do feixe utilizado em relação à referência do Co-60. Este fator é especificado pela razão tecido–fantom,

20,10

TPR . A partir da TPR20,10, consulta-se a tabela 6.III na página 66 do TRS 398 (V.11b) e obtém-se o

0 ,

Q Q

k .

¾ M Æ Leitura do dosímetro com a câmara posicionada na respectiva profundidade;

¾ kSÆ Fator de recombinação iônica na cavidade da câmara obtida pela (Eq. 06)

¾ kpolÆ Fator que corrige a resposta da câmara de ionização para o efeito na mudança na polaridade devido à tensão de polarização aplicada na câmara, obtida pela (Eq. 07);

(42)

¾ kelecÆ Fator de correção para o eletrômetro. Geralmente é 1,00 quando calibrado juntamente com a câmara de ionização.

Sendo que:

2 1

0 1 2

2 2

S

M M

k a a a

M M

⎛ ⎞ ⎛ ⎞

= + +

⎝ ⎠ ⎝ ⎠

1 (Eq. 06)

sendo a0 =1,198; a1= −0,875 e a2 =0,677.

onde as constantes ai são obtidas na tabela 4.VII da página 52 para radiação

pulsada, como razão entre as voltagens V1 e V2, ou seja, V1/V2. As variáveis M1 e M2

são respectivamente 300(10 )

V cm

L e 100(10 )

V cm L . 2 pol M M k M + + −

= (Eq. 07)

onde M é a polaridade utilizada na rotina (a mesma utilizada na calibração, no caso, M-) e M+ e M- são as leituras obtidas nas polaridades positivas e negativas.

(

)

(

)

0

,

0

273, 2 .

273, 2 .

T P T P k T P + =

+ (Eq. 08)

onde P, T são os valores reais e P0, T0 são os valores de referência e são respectivamente 101,3 kPa e 20°C.

Tendo todos os fatores agora descritos, calculamos seus valores e enfim o .

, ( )

w Q ref

D z

Resolvendo as Equações 06, 07 e 08, temos:

¾ 11,948 11,974 23,922 0,998914 2( 11,974) 23,948

pol

k = + − = = −

− − (Eq. 09)

¾

2

11,974 11,974

1,198 ( 0,875) 0,677 1,001613

11,934 11,934

S

k = + − ⎛− ⎞+ ⎛− ⎞ =

− −

(43)

¾

(

)

(

)

,

273, 2 20 101,3

. 1,062959

273, 2 20 95,3

T P kPa k kPa + = =

+ (Eq. 11)

¾ kelec=1,00 (Eq. 12)

Substituindo os valores das Equações 09, 10, 11 e 12 na Equação 05, temos:

¾ MQ = −( 11,974).1,001613.( 0,998914).1,062959.1,000000−

12,735 100

Q

M = nC para UM (Eq. 13)

Aplicando o valor da Equação 13 na Equação 04, encontramos o valor da dose absorvida na água para a profundidade de referência.

¾ Dw Q, (zref) 12,735= nC/100UM.0,053569Gy nC/ .0,9896

, ( ) 67,51 100

w Q ref

D z = Gy para UM (Eq. 14)

3.3.3 Dose absorvida no zmáx

O físico médico, em sua rotina, deve calcular a quantidade necessária de unidades monitoras (UM), do equipamento acelerador linear, para ministrar a dose de radiação prescrita pelo médico radioterapêuta. A determinação da UM depende de vários fatores, tais como a porcentagem de dose profunda (PDP), que é uma relação entre a dose em determinada profundidade e a dose na profundidade de dose máxima. Desta forma, durante a dosimetria é necessário determinar a dose absorvida na profundidade de dose máxima (zmax).

O valor da dose em zmax é obtido dividindo o valor da dose obtido na profundidade zref pelo valor da PDP correspondente ao campo nesta profundidade.

A obtenção da relação de PDP se tem da análise da curva de dose absorvida em função da profundidade. Estas medidas são obtidas fazendo a leitura fornecida pela C.I. em diferentes profundidades.

¾ w Q, ( máx)Æ Taxa de dose absorvida na água para a energia utilizada na profundidade máxima (zmáx=1,60 cm);

(44)

¾ PDP z( ref) 67,81%= , , ( ) ( ) ( ) /100 ref

w Q ref

w Q máx

z

D z

D z

PDP

= (Eq. 15)

Substituindo o valor da Equação 14, na Equação 15, obtemos a dose absorvida na profundidade de dose máxima, ou seja, onde há máxima ionização.

¾ ,

,

( )

( ) 67,51

( )

/100 67,81/100

ref

w Q ref

w Q máx

z

D z cGy

D z

PDP

= =

, ( ) 99,6 100

w Q máx

D z = cGy para UM (Eq. 16)

3.3.4 Fator de Calibração

Para encontrar o fator de calibração do feixe de fótons de 6 MV foram utilizadas as seguintes equações:

, ( )

100

w Q máx

D z

Fator de Calibração

UM

= (Eq. 17)

99,6 100

cGy Fator de Calibração

UM

=

0,996

/

(45)
(46)

4 Discussão

Embora os meticulosos procedimentos de dosimetria demandem certo tempo de trabalho do físico médico e exijam muita atenção e dedicação, eles são necessários para a garantia da qualidade e eficácia dos tratamentos.

Durante a realização desse trabalho, a interação com uma equipe de profissionais especializados em radioterapia proporcionou uma troca de experiências bastante complementar para a formação de um Físico Médico.

(47)
(48)

5 Conclusão

Os valores dos parâmetros físico-dosimétricos estudados e medidos experimentalmente neste trabalho coincidiram dentro de uma incerteza de aproximadamente 0,4% dos valores utilizados na rotina do serviço do Instituto de Radioterapia do Vale do Paraiba.

DW,Q (zmax) (em uso) = 0,996 cGy/UM

DW,Q (zmax) (referência do serviço) = 1,0 cGy/UM

E o valor de incerteza para a qualidade do feixe TPR20,10 indicado pelo TEC DOC 1151 é de +/- 2%. Sendo assim, o Acelerador Linear Mevatron – MXT da filial do Instituto de Radioterapia do Vale do Paraíba está dentro dos padrões de qualidade do Programa de Garantia de Qualidade.

(49)
(50)

6 Bibliografia

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<http://www.rxnet.com.br/fique_informado/documentos/historia_raios_x.htm> Acessado em: 14 mar 2008.

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<http://radio_teleterapia.vilabol.uol.com.br/radioterapia.htm> Acessado em: 14 mar 2008.

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(51)

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[10] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: an International Code of Practice Based on

Standards of Absorbed Dose to Water. Technical Reports Series Nº 398. Viena, 2000.

[11] BRASIL. Ministério da Saúde. Instituto Nacional do Câncer. Controle do Câncer: uma proposta de integração ensino-serviço. 2 ed. rev. atual. - Rio de Janeiro: Pro-Onco. 1993.

[12] BERDAKY, F. Mafalda; CALDAS V.E. Linda. Implementação de um programa de controle de qualidade de um acelerador linear de 6 MeV de fótons. Radiologia Brasileira, São Paulo, v. 34, n. 5, set./out. 2001. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/rb/v34n5/7681.pdf>. Acesso em: 28 abril 2008.

[13] SALOMON, R. A história da radioterapia. In: Brasil. Ministério da Saúde. Instituto Nacional de Câncer - INCA. Curso de Atualização para Física em

Radioterapia. Disponível em:

<http://www.inca.gov.br/pqrt/download/trab/minicurso_radioprotecao_aula1.pdf> Acesso em: 29 abril 2008.

[14] CENTRO DE TERAPIA ONCOLÓGICA. O que é Radioterapia?. Disponível em: <http://www.ctopetropolis.com.br/radioterapia.htm> Acessado em: 15 mar 2008.

[15] VIÉGAS, C.M.P. Câncer de colo uterino: Anatomia topográfica x planos de tratamento. In: 1º Seminário em Radioterapia – INCA. Angra dos Reis – RJ (Capítulo

(52)

[16] BRASIL, Ministério da Saúde. Instituto Nacional do Câncer. Ações de

enfermagem para o controle do câncer. Rio de Janeiro : Pro-Onco; 1995. (Capítulo 6 – p. 263-266)

[17] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beams. An International Code of Practice, Technical Reports Series No. 277, 2nd Ed., Vienna,1997.

[18] FERREIRA, M.L. Temas Físicos: Protocolo de Controle de Qualidade. In: 1º Seminário em Radioterapia – INCA. Angra dos Reis – RJ (Capítulo 5 – p. 221 – 236)

[19] FILHO, E.V. Temas Físicos: Protocolo de Calibração IAEA TRS # 277. In: 1º Seminário em Radioterapia – INCA. Angra dos Reis – RJ (Capítulo 5 – p. 179 – 219)

[20] BRASIL. Ministério da Saúde. Agência Nacional de Vigilância Sanitária.

Resolução RDC nº. 20, de 02 de fevereiro de 2006. Dispõe sobre o funcionamento de serviços de radioterapia, visando à defesa da saúde dos pacientes, dos

profissionais envolvidos e do público em geral. Diário Oficial da União da República Federativa do Brasil, Brasília, 06 fev. 2006.

[21] BRASIL. Ministério da Saúde. Instituto Nacional de Câncer. – INCA. Curso para

técnicos em radioterapia. Rio de Janeiro: INCA, 2000.

(53)
(54)

Anexo A – Procedimentos para a realização do controle de qualidade

dos Aceleradores Lineares

1. Testes dos Sistemas de Segurança

1.1. Luzes de Advertência

• No equipamento de tratamento, na porta da sala de tratamento e no painel de controle: a luz deve ser verde quando o equipamento está pronto para irradiar, tornando-se vermelha durante a irradiação.

• Verificar se todas as luzes do painel de controle funcionam.

• Verificar se as luzes correspondentes ao modo de irradiação selecionado acendem e se permanecem acesas durante a irradiação.

Mecanismos de Segurança

• Verificar se o sistema de vídeo e áudio da sala de irradiação funciona corretamente.

• Verificar o funcionamento dos sistemas anti-colisão.

• Verificar se a mesa sobe e desce até o limite.

• Verificar se a irradiação se interrompe quando se abre a porta de acesso e se, ao fechá-la, a irradiação não continua.

• Verificar se, ao se acionar a tecla desliga (off) do painel de controle, é interrompida a irradiação.

• Verificar o corte de energia elétrica ao acionar-se os botões de emergência dentro da sala de tratamento (em paredes, modulador, etc.).

• Verificar se a irradiação se habilita logo após haver re-selecionado a unidade monitora correspondente.

• Verificar se há corte da irradiação quando terminar a unidade monitora programada.

• Verificar se ambas as câmaras monitoras indicam a mesma leitura e se, após cessar a irradiação, essas leituras permanecem indicadas.

(55)

• Verificar se, em caso de falta de energia elétrica, a unidade monitora cedida permanece visível pelo menos durante vinte minutos ou se possui um contador mecânico que mostre as unidades fornecidas. Neste último caso, é necessário controlar a correspondência entre o contador eletrônico e mecânico.

• Verificar se cada acessório colocado permanece firme e imóvel, inclusive para diferentes orientações tanto do gantry como do colimador.

• Verificar se a irradiação só é possível colocando o código ou o conector do acessório correspondente.

• Verificar se a posição dos colimadores de raios X é aquela correspondente para cada cone de elétrons e para cada energia.

• Verificar se não é possível irradiar com um campo maior que o campo máximo permitido para cada filtro.

• Verificar se, naqueles casos em que é necessário deslocar parte dos cones para que o telêmetro seja visível, não é possível a irradiação, sem que o cone retorne à sua posição correta.

• Verificar a independência das câmaras monitoras e do temporizador.

• Verificar os mecanismos de alarme: de maneira conjunta com o engenheiro de manutenção podem ser feitos alguns controles provocando situações de maneira a verificar o funcionamento do sistema de alarme. Esta tarefa deve ser realizada durante uma parada programada do equipamento.

2. Testes Mecânicos

(56)

2.1. Telêmetro (Mecânico e Luminoso)

Em geral, todo equipamento tem um telêmetro luminoso. No caso de não haver, deve-se usar o telêmetro mecânico de maneira que não apresente risco para o paciente. Deve ser verificada a firmeza do telêmetro mecânico e do suporte da luz do telêmetro luminoso. A imagem definida pela luz do ponteiro luminoso deve ser bem definida. As leituras de distâncias devem ser verificadas para o intervalo de uso (geralmente DFI ± 20cm ou de acordo com as especificações do fabricante).

Se não se dispõe de um dispositivo específico para controlar as distâncias proporcionadas pelo telêmetro, pode ser utilizada uma cuba de acrílico, colocando-a sobre a mesa de maneira que uma das faces fique em posição vertical (nivelada) e em frente à escala do telêmetro. Com o gantry em posição vertical, se faz com que o reticulado coincida com a borda externa da referida face. Movimenta-se a mesa de maneira que na face incida o intervalo que vai ser medido. A essa face se adere um papel (pode usar-se diretamente uma tira de papel) e se marca a escala do telêmetro. Compara-se com uma régua milimetrada e então registram-se os resultados.

2.2. Ponteiro Mecânico

É conveniente que o fabricante informe a distância da fonte à parte exterior do diafragma; logo, com a ajuda de uma fita métrica, pode ser medida a distância deste até o plano para o qual se quer conhecer a DFS. Preferivelmente, deve ser construído um ponteiro em “T” de comprimento igual à distância entre a DFI e o final do sistema de diafragma; atualmente, quase todos os fabricantes oferecem ponteiros mecânicos, o que facilita verificar o indicador luminoso de distância. Esse “T” deve ser empregado só para a comprovação do telêmetro, sendo guardado em um lugar onde não sofra golpes nem tensões, verificando-se sua integridade física a cada uso.

2.3. Horizontalidade e Deslocamento Vertical da Mesa

(57)

tolerância especificada. Estes testes devem ser realizados com e sem peso sobre a mesa.

2.4. Centralização do Reticulado com o Feixe Luminoso e de Radiação

Nos controles mensais e anuais, o físico médico deve comprovar a centralização e o alinhamento do reticulado e do feixe luminoso em relação ao eixo mecânico, e estes por sua vez com o eixo de radiação.

• Alinhamento do Feixe Luminoso com o Reticulado:

O eixo de rotação do colimador e o centro do campo luminoso devem ser congruentes dentro da tolerância especificada para todos os intervalos de movimentos mecânicos. A imagem do reticulado deve projetar-se ao longo deste eixo. Para isto deve ser comparado o centro do campo luminoso com o centro do reticulado (ou o centro mecânico), as arestas do campo devem ser simétricas em relação a este centro e perpendiculares entre si. O centro do reticulado deve coincidir com o centro mecânico; se há alguma incongruência entre o campo de luz e o centro mecânico, geralmente ajusta-se primeiro a posição da fonte de luz antes de proceder ao ajuste final do reticulado. Para a comprovação da verticalidade do feixe luminoso, este teste se repete baixando a mesa até pelo menos DFI + 20cm (deve verificar-se previamente o deslocamento vertical da mesa), verificando se o deslocamento da imagem do centro do reticulado se mantém dentro da tolerância especificada.

• Alinhamento do Eixo Mecânico do Colimador:

(58)

indiretamente assegurando-se a simetria do campo de luz, como se descreve no ponto anterior. Deve ser assegurado que não há movimento de oscilação quando se gira o colimador, não devendo existir angulações no cabeçote. Isto garante que há um só eixo de rotação do sistema, pois se estas angulações estiverem presentes, é somada mais uma incerteza na definição do isocentro.

• Alinhamento do Eixo de Radiação:

Este teste pode ser realizado tomando-se várias radiografias do feixe a diferentes distâncias da fonte; para isto é necessário relacionar todos os filmes a um mesmo ponto (por exemplo, o centro do reticulado), determinado no ponto anterior. Os filmes irradiados são rastreados com um densitômetro em duas direções perpendiculares, a fim de localizar o centro do campo de radiação; estes centros são plotados para determinar se existe alguma tendência de deslocamento em relação ao ponto de referência escolhido.

O teste pode ser realizado também utilizando-se um fantom rastreador automatizado.

2.5. Posição do Isocentro Mecânico

A posição do isocentro mecânico (interseção ideal dos eixos de rotação do colimador, gantry e mesa) deve ser determinada para todos os intervalos de rotação do colimador, gantry e mesa. Geralmente, a tolerância é especificada como uma cota superior do diâmetro da esfera que contém o ponto de interseção para todas as orientações da unidade.

Referências

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