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Programa Nacional de Formação
em Radioterapia
DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mariano Gazineu David
Mestrado Profissional em Física Médica
Disciplina:006. Instrumentação-Nuclear-II
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Descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927;
Método químico de determinação da dose absorvidana água (Dw), de forma primária;
Irradiação de uma solução padrão de sulfato ferroso(íons Fe+2), denominada solução Fricke;
Baseia-se na conversão de Fe+2 para Fe+3 atravésdos produtos da radiólise da água:
H2O2 H• •OH HO2•
BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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Empregada p/ feixes de fótons e de elétrons nadeterminação de doses na faixa de 5 a 400 Gy;
Pode ser alcançada uma precisão de 0,1 % (1σ);
Trabalhos nos lab. PTB, NPL, METAS, NRC-IRS,dentre outros;
Trabalhos recentes:
uso como padrão primário p/ Dw p/ feixes de elétrons(METAS) e fontes de braquiterapia HDR (Ir-192)(NRC e LCR);
aplicações como dosímetro secundário.
BASES DA DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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A solução Fricke padrão é preparada de modo aresultar numa solução de sultafo ferroso 1 mM,ácido sulfúrico 0,4 M e cloreto de sódio 1 mM;
Cuidados na preparação da solução Fricke:
1. Qualidade da água;
2. Qualidade dos reagentes;
3. Técnicas para evitar a ação de contaminantes;
Solução exige a escolha de um recipiente adequadopara irradiação.
PREPARO DA SOLUÇÃO FRICKE
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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TÉCNICAS EMPREGADAS
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Balança
analíticaÁgua MilliQ Cabine de fluxo laminar horizontal para
ambiente isento de poeira e outros
contaminantes, com solução Fricke no
dispensador.
Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke
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TÉCNICAS EMPREGADAS
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
Aumento de íons Fe+3 é melhor determinado porespectrofotometria: diferença de densidade óptica entresolução não irradiada (branco) e solução irradiada.
Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke
• Pré-irradiação da mistura
água + ácido;
• Minimização de
transferências;
• Secagem e aspiração.
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ESPECTROFOTOMETRIA
Mestrado Profissional em Física Médica
Aumento dos íons férricosdeterminado por espectrofotometriana faixa do ultravioleta de 304 nm.
detector
absorbância
feixe de luz
monocromático
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ESPECTROFOTOMETRIA
Mestrado Profissional em Física Médica
Resposta do espectrofotômetro controlada por filtrospadrão de absorbância:
Limpeza da cubeta conferida atravésda absorbância da água.
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CÁLCULO DE DW
ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução nãoirradiada e solução irradiada (diferença de absorbância);
G(Fe+3) : rendimento químico da conversão de Fe+2 emFe+3 para a energia da radiação;
ρ: densidade da solução;
ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe+3 a 304 nm;
L: comprimento do caminho óptico (cubeta).
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
𝐷𝐹 =∆𝑂𝐷
𝐺(𝐹𝑒+3) ∙ 𝜌 ∙ 𝜀 ∙ 𝐿
𝐷𝑤 = 𝐷𝐹 ∙ 𝑓𝐹,𝑤 ∙ 𝑘𝑤𝑎𝑙𝑙
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RENDIMENTO QUÍMICO
O rendimento químico, G(Fe+3), apresenta acentuadadependência energética para feixes de fótons em baixasenergias:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TÉCNICA
Desvantagens:
Instabilidade nas medidas em função das diversasinstâncias de contaminação e interferências;
Uso de altas doses;
Necessidade de proximidade entre o local dairradiação e o laboratório de Fricke.
Vantagens:
Baixo custo do preparo da solução;
Solução Fricke é ~98 % de água: DF ~ Dw.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Projeto do LCR/UERJ para padronização primária emtermos de Dw para fontes 192Ir HDR
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
a 1 cm:
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APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Motivação p/ o projeto do LCR/UERJ para HDR:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR
Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida naágua desde, pelo menos, 2008;
Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar adeterminação de Dw:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ
Medidas de Dw no NRC – Canadá usando os métodosde preparação da solução e de limpeza dos materiais eo frasco de irradiação do LCR;
Dw(NRC)/Dw(LCR) = 1,011 (uc = 1,7 %; k=1);
Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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COLABORAÇÃO COM NRC – CANADÁ
Determinação de G(Fe+3) p/ Ir-192:
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
0.01 0.1 1
1.40
1.45
1.50
1.55
1.60
1.65
Co-60
300 kV
250 kV
G(Fe+3) p/ Ir-192 (0.380 MeV) = 1.555 mol/J
G(F
e+3)
(m
ol/
J)
Energia (MeV)
Equation y = a + b*x
Adj. R-Squar 0.9874
Value Standard Err
C Intercept 1.6155 0.00785
C Slope 0.1448 0.00943
150 kV
G(Fe+3) =1,555± 0,015 μmol/J
Valor obtido p/ 192Ir é 2,1 % inferior ao obtido peloNRC com mesma metodologia;
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APLICAÇÕES FRICKE
Feixes de elétrons;
Determinação experimental de kQ,Q0de câmaras de
ionização tipo dedal para radioterapia;
Comparação com calorimetria;
Feixes de raios-x de baixa energia;
Feixes empregados na irradiação de alimentos e desangue.
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Módulo I
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REFERÊNCIAS FRICKE
1. ICRU Report 80. Dosimetry Systems for Use in Radiation Processing.Vol. 8 Nº 2 (2008).
2. Olszanski, A; Klassen, N.; Ross, C. and Shortt, R. The IRS FrickeDosimetry System. PIRS-0815 – NRC (2002).
3. El Gamal, I.; Cojocaru, C.; Mainegra-Hing, E and McEwen, M. The Frickedosimeter as na absorbed dose to water primary standard for Ir-192brachytherapy. Phys. Med. Biol. 60 (2015) 4481-4495.
4. deAlmeida, C. E.; Ochoa, R.; Lima, M.; David, M.; Pires, E.; Peixoto, J. G.;Salata, C. and Bernal, M. A Feasibility Study of Fricke Dosimetry as anAbsorbed Dose to Water Standard for 192Ir HDR Sources. PloS ONE 9 (12)(2014).
5. Klassen, N., Shortt, K., Seuntjens, J. and Ross, C. Fricke dosimetry: thedifference between G(Fe+3) for 60Co γ-rays and high-energy x-rays. Phys.Med. Biol. 44 (1999) 1609-1624.
Mestrado Profissional em Física Médica
Módulo I
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Mariano Gazineu David
Químico LCR/UERJ
Mestrado Profissional em Física Médica