Eutrópio Vieira Batista 1 Helen Khoury 1 Francisco A. Melo 2 Milena Frej 1

1. 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

2. 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

3. 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)

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

5. LAS/ANS_Rio-2005 Porcentagem de composições por peso (valores médios) Tecido H C N O Densid. (gcm-3) Cinzas minerais 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 Composição dos tecidos da mama • Elementos encontrados (HAMMERSTEIN et al., 1979)

6. LAS/ANS_Rio-2005 2,0 Coeficiente de atenuação linear,  (cm-1) fibroglandular carcinoma 1,0 0,8 0,6 0,4 adiposo 0,2 0,1 100 40 10 60 80 20 Energia (keV) Coeficientes de atenuação linear dos tecidos da mama • Variação dos ’s dos tecidos em função da energia • 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

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

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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. LAS/ANS_Rio-2005 região de depleção substrato contato ohmico contato ohmico P N mov. de elétrons radiação incidente + _ _ + + _ _ + _ + + _ + + + _ _ + + _ _ _ + + mov. de lacunas Detectores semicondutores - mecanismo de detecção • 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

14. LAS/ANS_Rio-2005 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 Dispositivos semicondutores utilizados • Fotodiodos comerciais (Si): • BPW34 • XRA24 • Características dos fotodiodos utilizados: • sensibilidade à luz visível

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

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

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

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

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

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

21. 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.

22. 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)

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

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

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

26. LAS/ANS_Rio-2005 tubo anodo de W 1 m colimação filtro de Mo sonda com os fotodiodos medidor de tensão Arranjo experimental • 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

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

28. 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.

29. LAS/ANS_Rio-2005