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
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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
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MAMOGRAFIA
• Tipos de exames:
• diagnóstico
• pacientes sintomáticas
• rastreamento (screening)
• pacientes assintomáticas (> 40 anos)
• pacientes com elevados fatores de
risco (histórico familiar de neoplasia
mamária)
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Tipos de tecidos da mama
clavícula
tecido adiposo
costelas
ácinos
ducto
lactífero
óstio do
ducto
lactífero
ducto
lactífero
pele
lobo
mamário
tecido
conjuntivo e
adiposo
• tecido adiposo (área mais escurecida)
• tecido fibroglandular (área mais clara)
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Composição dos tecidos da mama
• Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979)
Porcentagem de composições por peso (valores médios)
Tecido
H
C
N
O
Cinzas
minerais
Densid.
(gcm-3)
Adiposo
11,2
61,9
1,7
25,1
0,1
0,93
Glandular
10,2
18,4
3,2
67,7
0,5
1,04
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Coeficientes de atenuação linear
dos tecidos da mama
• Variação dos ’s dos tecidos em função da energia
• Características do
equipamento mamográfico
2,0
• Baixa kilovoltagem
fibroglandular
carcinoma
1,0
 predominância do efeito
fotoelétrico
Coeficiente de atenuação linear,  (cm-1)
0,8
0,6
• Combinação anodo/filtro: Mo/Mo
 feixe com predominância
de radiação característica
(energia ~ 20keV)
0,4
adiposo
• Alto mAs
0,2
0,1
10
20
40
Energia (keV)
60
80 100
 aumento da intensidade da
radiação p/ sensibilizar o
receptor de imagens
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• Resultado  maior dose absorvida nos tecidos
 maior risco de carcinogênese
• Avaliação
risco
benefício
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
Necessidade de um Programa de Controle
de Qualidade em Mamografia
 Objetivo do Programa de
Controle de Qualidade
• Otimizar o processo
de detecção
 riscos - paciente/operador
 custos operacionais
Obtenção de imagens
mamográficas de boa
qualidade para possibilitar
um diagnóstico preciso
• Detectar falhas no
equipamento antes do
seu uso clínico
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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
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Parâmetros relacionados com a unidade de
raios-X mamográfica
• Geometria
• Rendimento do tubo
• Tensão: exatidão e
reprodutibilidade
• Radiação de fuga
• Tempo de exposição
• Controle Automático da
Exposição (AEC)
• Camada semi-redutora
• 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
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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
Tendo em vista:
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 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
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Detectores semicondutores - mecanismo
de detecção
• Formação da
região de depleção
contato
ohmico
camada de depleção
entre os substratos
PeN
contato
ohmico
N
mov. de elétrons
P
_+__++_ +_
+
_++_+_++_+
__+
+
• ausência de cargas livres
• pequeno campo elétrico
substrato
radiação
incidente
• Vantagens
• leitura direta
• pequenas dimensões
• resposta reprodutível e linear
com a dose
mov. de lacunas
• sensibilidade
• independe dos fatores
ambientais
• baixo custo
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Dispositivos semicondutores
utilizados
• Fotodiodos comerciais (Si):
• BPW34
• XRA24
• Características dos fotodiodos utilizados:
• sensibilidade
à luz visível
Fotodiodo
Área ativa
efetiva (mm²)
Corrente no escuro
(nA) para tensão
(VR)
Tensão
reversa
máxima (V)
BPW34
7,5
30 (10V)
60
XRA24
5,76
0,29 (50V)
125
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Suporte p/ avaliação dos fotodiodos
• suporte de acrílico
janela
fotodiodo
suporte
(preto-fosco)
• janela - fina camada de
polietileno
• operação no modo
fotovoltaico
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Arranjo experimental para a
realização dos testes
colimação
anodo de W
filtro de 0,06 mmMo
fotodiodo
kV cte
tubo
mA
tempo
carga = Q
1m
eletrômetro
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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 (nC)
Coef. de variação (%)
BPW34
29,52
0,10
0,34
XRA24
68,71
0,08
0,12
 valores menores que 1%
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• Repetibilidade da resposta do fotodiodo XRA24
(para uma dose de 11,5mGy)
carga coletada (nC)
69,0
68,8
68,6
68,4
68,2
0
1
2
3
4
nº da m edida
 valores dentro de  0,12 %
5
6
7
8
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Teste da reprodutibilidade
• feixe mamográfico: padrão ISO W28Mo60
1º dia
2º dia
3º dia
4º dia
5º dia
10
10
10
10
10
leituras leituras leituras leituras leituras





L1
L2
L3
L4
L5
M
e
Sd
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carga coletada (nC)
• Reprodutibilidade da resposta do fotodiodo XRA24
69,0
68,5
68,0
67,5
67,0
0
1
2
3
4
dias
 valores dentro de  0,38 %
5
6
7
8
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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:
400
 variação mAs
350
 CI Keithley
leitu ra (nC)
 Respostas dos
fotodiodos utilizados,
com um feixe de
Qualidade ISO
W28Mo60.
300
250
XRA24
200
BPW34
150
100
50
0
0
20
40
dose (m Gy)
60
80
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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)
Sensibilidade (nC/mGy)
7
6
5
4
XRA24
3
BPW34
2
1
0
24
25
26
27
28
Potencial do tubo (kV)
29
30
31
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Desenvolvimento do
equipamento
display
tubo de raios-X
microcontrolador
ADC
materiais
atenuadores
feixe de RX
D1
D2
amplificação
amplificação
conversão I/V
conversão I/V
S2
S1
fotodiodos
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Avaliação da tensão do tubo
• Atenuação diferencial
• Comparação com a atenuação entre os
diferentes materiais absorvedores
X1
X1
X2
R
~ kV
X3
0,1 mm Al
0,1 mm Cu
0,1 mm Al
X2
X3
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Sonda dosimétrica com os fotodiodos
• suporte de celulose
• materiais absorvedores
• janela - fina camada de
polietileno (preto-fosco)
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Arranjo experimental
tubo
• 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
anodo de W
1m
colimação
filtro de Mo
sonda com os
fotodiodos
medidor de tensão
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Razão entre as repostas do
fotodiodos
13
BPW 34 / XRA 24 (nC)
12
y = -0,6869x + 28,009
R2 = 0,9954
11
10
9
8
7
22
23
24
25
26
27
28
tensão do tubo (kV)
29
30
31
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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.
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