Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



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2.7. Fantomas de referência 
 
Cálculos  dosimétricos  em  órgãos  e  tecidos  in  vivo  são  considerados  inviáveis 
praticamente  e,  portanto,  demandam  a  utilização  de  algum  tipo  de  modelo  capaz  de 
representar  com  fidelidade  o  corpo  humano.  Em  estudos  experimentais  usualmente 
adota-se algum tipo de fantoma físico, como o Alderson Rando Phantom, cuja anatomia 
e  constituição  assemelham-se  ao  organismo  humano.  Esse  fantoma  físico  de  cabeça  e 
tronco  possui  uma  estrutura  óssea,  é  revestido  por  um  material  cuja  constituição  e 
densidade são muito próximas à humana, e é seccionado transversalmente em fatias de 
2,5 cm de espessura, possuindo ainda um total de 1100 orifícios cilíndricos projetados 
para  alojar  dosímetros  termoluminescentes.  A  figura  2.26  a  seguir  ilustra  os  fantomas 
Alderson  ART,  masculino  e  feminino,  que  são  derivados  do  fantoma  Alderson 
RANDO. 
 
 
Figura  2.26  –  Fantomas  Alderson  ART  masculino  e  feminino,  sucessores  do  fantoma 
Alderson RANDO. Fonte: (RADIOLOGY SUPPORT DEVICES, 2017) 
 
Por  outro  lado,  a  dosimetria  computacional  utilizando  o  método  de  Monte 
Carlo  representa  um  passo  adiante  na  direção  de  informações  dosimétricas  cada  vez 
mais precisas e confiáveis. Nesse contexto foram desenvolvidos os chamados  fantomas 
virtuais, que basicamente são  representações matemáticas computacionais da anatomia 
humana  concebidos  para  utilização  em  códigos  que  simulam  o  transporte  da  radiação. 
Inicialmente  tais  fantomas  eram  compostos  de  figuras  geométricas  simples,  chamados 
de fantomas matemáticos, mas evoluíram em tamanho, resolução e complexidade a fim 
de melhor representar a intrincada anatomia humana. 


67 
 
Conforme  anteriormente  exposto,  o  cálculo  da  dose  efetiva  para  fins  de 
proteção radiológica é baseado na dose absorvida média em diferentes órgãos e tecidos 
do corpo humano, sendo definida e estimada tendo em vista a  pessoa padrão. A ICRP, 
por intermédio das publicações 89 e 110 ((ICRP, 2002, 2009) estabeleceu os parâmetros 
que caracterizam os fantomas computacionais do homem e da mulher de referência para 
o cálculo da dose efetiva. Tais fantomas baseiam-se em imagens tomográficas médicas 
e são compostos de pequenos elementos volumétricos denominados voxels. De maneira 
geral, um voxel é um elemento geométrico formado pela multiplicação de um pixel 2D, 
obtido  de  uma  tomografia  computadorizada,  pela  espessura  da  fatia  associada  àquela 
imagem, conforme ilustrado na figura 2.27. 
 
 
Figura 2.27 – Ilustração da obtenção de um voxel a partir de uma imagem tomográfica. 
As dimensões indicadas correspondem às do fantoma REX 
 
O tamanho dos voxels é função da resolução da imagem tomográfica utilizada 
para  gerá-lo.  Quanto  menor  for  o  tamanho  do  pixel  utilizado  na  tomografia  de  base  e 
quanto mais estreita for a “fatia” dessa imagem, maior será a resolução do fantoma, ou 
seja,  maior  será  sua  capacidade  de  representar  o  organismo  de  forma  fidedigna.  Em 
contrapartida,  maior  capacidade  computacional  será  necessária  para  utilizá-lo.  No  que 
diz  respeito  à  composição  dos  materiais  do  modelo  computacional,  a  cada  voxel  é 
associado  um  material  e  uma  densidade,  conforme  sua  posição  na  representação  do 
organismo.  A  associação  dos  voxels  aos  órgãos  e  tecidos  que  representam  recebe  o 
nome  de  segmentação,  procedimento  em  que  cada  estrutura  recebe  uma  identificação. 
Dessa forma, todos os voxels associados a um mesmo tipo de tecido receberão a mesma 
identificação.  Os  fantomas  virtuais em  voxels  são,  portanto,  representações  do  homem 
padrão e da mulher padrão que podem ser usados em códigos que simulam o transporte 
da radiação para investigação da dose absorvida média em um órgão ou tecido, a partir 
da qual as doses equivalentes e doses efetivas podem ser calculadas  (ICRP, 2010). Nos 
fantomas  em  voxel  do  homem  padrão  e  da  mulher  os  volumes  dos  órgãos  e  as 
densidades  dos  tecidos  foram  ajustados  para  se  aproximarem  das  massas  dos  órgãos 
padrão estabelecidas na publicação 89 da ICRP (ICRP, 2002)  
Neste trabalho foi utilizado o fantoma padrão (reference phantom) masculino, 
baseado em tomografias médicas, conforme definido na publicação 110 da ICRP, com 
Pixel 
 
 
Voxel 
2,137 mm x 2,137 mm 
 
2,137 mm x 2,137 mm x 8 mm 
 


68 
 
as  características  anatômicas  e  fisiológicas  definidas  na  publicação  89  da  mesma 
comissão.  Esse  fantoma  é  adotado  como  referência  tanto  para  a  ICRP  quanto  para  a 
ICRU e é descrito em detalhes na publicação 110 da ICRP, possuindo todas as regiões 
relevantes  para  avaliação  da  exposição  humana  à  radiação  ionizante  no  contexto  da 
proteção radiológica (122 estruturas segmentadas, sendo 67 correspondendo a ossos ou 
grupos ósseos). As figuras 2.28, 2.29 e 2.30 ilustram representações gráficas do fantoma 
REX,  como  é  chamado  usualmente,  o  qual  possui  as  características  apresentadas  na 
tabela 2.15 a seguir. 
 
Tabela 2.15 – Características principais do fantoma antropomórfico REX (ICRP, 2009) 



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