Eutrópio Vieira Batista1 LAS/ANS_Rio-2005 AVALIAÇÃO DA TENSÃO DE OPERAÇÃO DE MAMÓGRAFOS USANDO SEMICONDUTORES Eutrópio Vieira Batista1 Helen Khoury1 Francisco A. Melo2 Milena Frej1 1Universidade Federal de Pernambuco / Depto de Energia Nuclear – Recife/PE – Brasil 2Universidade Católica de Pernambuco / Depto de Física – Recife/PE – Brasil

MAMOGRAFIA detecção precoce de anomalias mamárias LAS/ANS_Rio-2005 MAMOGRAFIA  Objetivo da mamografia Diagnosticar tecidos mamários detecção precoce de anomalias mamárias  tratamento mais eficaz  aumento da chance de cura  menor nº de mortes por câncer de mama

MAMOGRAFIA diagnóstico pacientes sintomáticas rastreamento (screening) LAS/ANS_Rio-2005 MAMOGRAFIA Tipos de exames: diagnóstico pacientes sintomáticas rastreamento (screening) pacientes assintomáticas (> 40 anos) pacientes com elevados fatores de risco (histórico familiar de neoplasia mamária)

Tipos de tecidos da mama LAS/ANS_Rio-2005 Tipos de tecidos da mama clavícula costelas tecido adiposo ácinos ducto lactífero óstio do ducto lactífero tecido conjuntivo e adiposo pele lobo mamário tecido adiposo (área mais escurecida) tecido fibroglandular (área mais clara)

Composição dos tecidos da mama LAS/ANS_Rio-2005 Composição dos tecidos da mama Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979) 1,04 0,5 67,7 3,2 18,4 10,2 Glandular 0,93 0,1 25,1 1,7 61,9 11,2 Adiposo Densid. (gcm-3) Cinzas minerais O N C H Tecido Porcentagem de composições por peso (valores médios)

Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama LAS/ANS_Rio-2005 Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama Variação dos ’s dos tecidos em função da energia 100 10 20 40 60 80 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,1 2,0 Coeficiente de atenuação linear,  (cm-1) carcinoma fibroglandular adiposo Energia (keV) Características do equipamento mamográfico Baixa kilovoltagem  predominância do efeito fotoelétrico Combinação anodo/filtro: Mo/Mo  feixe com predominância de radiação característica (energia ~ 20keV) Alto mAs  aumento da intensidade da radiação p/ sensibilizar o receptor de imagens

Resultado  maior dose absorvida nos tecidos LAS/ANS_Rio-2005 Resultado  maior dose absorvida nos tecidos  maior risco de carcinogênese Avaliação risco benefício

 Necessidade de um Programa de Controle de Qualidade em Mamografia LAS/ANS_Rio-2005  Necessidade de um Programa de Controle de Qualidade em Mamografia  Objetivo do Programa de Controle de Qualidade Obtenção de imagens mamográficas de boa qualidade para possibilitar um diagnóstico preciso Otimizar o processo de detecção Detectar falhas no equipamento antes do seu uso clínico  riscos - paciente/operador  custos operacionais

Controle de qualidade de sistemas mamográficos LAS/ANS_Rio-2005 Controle de qualidade de sistemas mamográficos testes de controle de qualidade menores doses imagens adequadas Avaliação:  parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica  funcionamento da unidade de processamento do filme  visualização da imagem formada  dose absorvida na mama

Parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica LAS/ANS_Rio-2005 Parâmetros relacionados com a unidade de raios-X mamográfica Geometria Tensão: exatidão e reprodutibilidade Tempo de exposição Camada semi-redutora Rendimento do tubo Radiação de fuga Controle Automático da Exposição (AEC) Força de compressão Influência da tensão aplicada ao tubo de raios-X na qualidade do feixe de radiação Penetrabilidade Contraste Tensão não exata e não reprodutiva: altera a qualidade do feixe compromete a qualidade da imagem

Determinação da tensão aplicada ao tubo de raios-X LAS/ANS_Rio-2005 Determinação da tensão aplicada ao tubo de raios-X Tipos de medidores de tensão métodos não invasivos métodos invasivos  Medidores de tensão baseados em métodos não invasivos (mais utilizados) simplicidade praticidade  Medidores de tensão baseados em métodos invasivos acesso aos terminais de A.T. do tubo maior risco p/ o operador

LAS/ANS_Rio-2005 Tendo em vista:  Averiguação em clínicas de níveis de kV alterados  Experiência com equipamentos nucleares  Dificuldade de implementação de PCQ em clínicas (Port. 453)  Dificuldade de se encontrar equipamentos nacionais para a determinação do kV em mamógrafos Objetivo do trabalho  Desenvolvimento de um equipamento para a avaliação da tensão de operação de mamógrafos através do método não invasivo

Detectores semicondutores - mecanismo de detecção LAS/ANS_Rio-2005 Detectores semicondutores - mecanismo de detecção contato ohmico substrato P N região de depleção radiação incidente + _ mov. de elétrons mov. de lacunas Formação da camada de depleção entre os substratos P e N ausência de cargas livres pequeno campo elétrico Vantagens leitura direta pequenas dimensões resposta reprodutível e linear com a dose sensibilidade independe dos fatores ambientais baixo custo

Dispositivos semicondutores utilizados LAS/ANS_Rio-2005 Dispositivos semicondutores utilizados Fotodiodos comerciais (Si): BPW34 XRA24 Características dos fotodiodos utilizados: 125 0,29 (50V) 5,76 XRA24 60 30 (10V) 7,5 BPW34 Tensão reversa máxima (V) Corrente no escuro (nA) para tensão (VR) Área ativa efetiva (mm²) Fotodiodo sensibilidade à luz visível

Suporte p/ avaliação dos fotodiodos LAS/ANS_Rio-2005 Suporte p/ avaliação dos fotodiodos janela fotodiodo suporte suporte de acrílico (preto-fosco) janela - fina camada de polietileno operação no modo fotovoltaico

Arranjo experimental para a realização dos testes LAS/ANS_Rio-2005 Arranjo experimental para a realização dos testes fotodiodo tubo eletrômetro 1 m colimação filtro de 0,06 mmMo anodo de W kV cte mA tempo carga = Q

Teste da repetibilidade LAS/ANS_Rio-2005 Teste da repetibilidade feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60 determinação: valor médio desvio padrão coef. de variação Repetibilidade da resposta dos fotodiodos: Fotodiodos Valor médio ( nC) Desvio padrão ( Coef. de variação (%) BPW34 29,52 0,10 0,34 XRA24 68,71 0,08 0,12  valores menores que 1%

LAS/ANS_Rio-2005 Repetibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 (para uma dose de 11,5mGy)  valores dentro de  0,12 %

Teste da reprodutibilidade LAS/ANS_Rio-2005 Teste da reprodutibilidade feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60 10 leituras 1º dia 2º dia 3º dia 4º dia 5º dia e 

Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24 LAS/ANS_Rio-2005 Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24  valores dentro de  0,38 %

Teste da resposta em função da dose LAS/ANS_Rio-2005 Teste da resposta em função da dose Verificação das respostas dos fotodiodos com diferentes doses (nC x mGy) p/ cada tipo de feixe (kV) Determinação da dose:  variação mAs  CI Keithley  Respostas dos fotodiodos utilizados, com um feixe de Qualidade ISO W28Mo60.

Verificação da dependência energética LAS/ANS_Rio-2005 Verificação da dependência energética  Análise das inclinações das curvas de “resposta x dose” para as energias de feixes mamográficos mais comuns (25 a 30 kV)

Desenvolvimento do equipamento LAS/ANS_Rio-2005 Desenvolvimento do equipamento S1 S2 feixe de RX tubo de raios-X fotodiodos materiais atenuadores D1 D2 conversão I/V amplificação ADC display microcontrolador

Avaliação da tensão do tubo LAS/ANS_Rio-2005 Avaliação da tensão do tubo Atenuação diferencial Comparação com a atenuação entre os diferentes materiais absorvedores X3 X1 0,1 mm Al X2 0,1 mm Cu

Sonda dosimétrica com os fotodiodos LAS/ANS_Rio-2005 Sonda dosimétrica com os fotodiodos suporte de celulose materiais absorvedores janela - fina camada de polietileno (preto-fosco)

LAS/ANS_Rio-2005 Arranjo experimental sonda com os fotodiodos tubo medidor de tensão 1 m colimação filtro de Mo anodo de W Determinação da relação entre a tensão do tubo e a razão das respostas dos fotodiodos Tensões do tubo - determinadas por um equipamento RMI (Gammex) Variação da tensão: 23 - 30 kV

Razão entre as repostas do fotodiodos LAS/ANS_Rio-2005 Razão entre as repostas do fotodiodos

LAS/ANS_Rio-2005 CONCLUSÃO Foi constatada uma variação proporcional praticamente linear entre a razão das respostas dos fotodiodos com o valor da tensão aplicada ao tubo, indicando que o equipamento desenvolvido é adequado para a determinação da tensão de equipamentos mamográficos.

LAS/ANS_Rio-2005